硝化与反硝化

硝化与反硝化

（公用工程污水车间）

生活污水中，主要含有有机氮和氨氮。

当污水中的有机物被生物降解氧化时，其中的有机氮被转化为氨氮。

（一）概述生物脱氮除磷技术一、废水中氮的处理技术

水体若为水源，将增加给水处理的难度和成本。

经活性污泥法处理的污水有相当数量的氨氮排入水体，可导致水体富营养化。

二级处理的出水需进行脱氮处理。（二）生物法脱氮1、生物脱氮机理

生物脱氮是在微生物的作用下，将有机氮和氨态氮转化为N2和NxO气体的过程。其中包括硝化和反硝化两个反应过程。（1）硝化反应

硝化反应是在好氧条件下，将NH4＋转化为NO2—和NO3－的过程。

由亚硝酸菌和硝酸菌两种菌共同完成的。

这两种菌属于化能自养型微生物。定义

细菌2NH4＋＋3O2―――→2NO2－＋4H＋＋2H2O硝化菌2NO2－＋O2―――－→2NO3－硝化菌总反应式：NH4＋＋2O2―――→NO3－＋2H＋＋H2O

硝化菌

硝化细菌是化能自养菌，生长率低，对环境条件变化较为敏感。₠温度

低于15℃时，反应速度迅速下降，5℃时反应几乎完全停止。影响因素

硝化反应的适宜温度为20℃－30℃

硝化菌是自养菌，若水中BOD5值过高，将有助于异氧菌的迅速增殖，微生物中的硝化菌的比例下降。₡BOD5/TKN下降下降₢硝化菌的泥龄

硝化菌的生长世代周期较长，为了保证硝化作用的进行，泥龄应取大于硝化菌最小世代时间两倍以上。₣溶解氧

硝化反应对溶解氧有较高的要求，处理系统中的溶解氧量最好保持在2mg/L以上。

硝化菌受PH值的影响很敏感，适宜的PH值7－8。₤pH值

在废水中保持足够的碱度，以调节PH值的变化。（2）反硝化反应

反硝化反应是指在无氧条件下，反硝化菌将硝酸盐氮（NO3－）和亚硝酸盐氮（NO2－）还原为氮气的过程。定义

6NO3－＋2CH3OH―――→6NO2－＋2CO2＋4H2O硝酸还原菌6NO2－＋3CH3OH———→3N2＋3H2O＋6OH－＋3CO2

亚硝酸还原菌6NO3－＋5CH3OH—————→5CO2＋3N2+7H2O+6OH－反硝化菌总反应式：反硝化菌属异型兼性厌氧菌。

在有氧存在时，它会以O2为电子受体进行好氧呼吸；

在无氧而有NO3－或NO2－存在时，则以NO3－或NO2－为电子受体，以有机碳为电子供体和营养源进行反硝化反应。

在反硝化菌代谢活动的同时，伴随着反硝化菌的生长繁殖，即菌体合成过程，其反应如下：3NO3－＋14CH3OH＋CO2＋3H＋—————→3C5H7O2N＋19H2O式中C5H7O2N为反硝化微生物的化学组成。反硝化还原和微生物合成的总反应式为：从以上的过程可知，约96%的NO3--N经异化过程还原，4%经同化过程合成微生物。NO3－＋1.08CH3OH＋H＋―――→0.065C5H7O2N＋0.47N2＋0.76CO2＋2.44H2O影响因素①BOD5/TKN

当污水中BOD5/TKN>3～5时，可认为碳源充足。不同的有机碳将导致反硝化速率的不同。碳源按其来源可分为三类：外加碳源，多采用甲醇，因为甲醇被分解后的产物为CO2，H2O，不产生其它难降解的中间产物，但其费用较高；

原水中含有的有机碳；

内源呼吸碳源——细菌体内的原生物质及其贮存的有机物；

②pH值

‡PH值高于8或低于6时，反硝化速率将迅速下降。†

反硝化反应的适宜PH值为6.5～7.5。③温度

但温度低于15℃时，反硝化速率明显下降。

反硝化反应的温度范围较宽，在5℃-40℃范围内都可以进行。小结

★从硝化和反硝化的机理可看出，硝化过程仅改变了废水中氮素的存在形式，反硝化过程才是真正的脱氮过程。

★反硝化具备的条件（1）污水中含有充足的电子供体；（2）厌氧或亏氧条件。

★因此，污水中氨氮的去除，需先在好氧条件下进行硝化处理，在厌氧或缺氧条件下进行反硝化处理。

（3）同化作用在生物处理过程中，污水中的一部分氮（氨氮或有机氮）被同化成微生物细胞的组成部分，并以剩余活性污泥的形式得以从污水中去除的过程，称为同化作用。当进水氨氮浓度较低时，同化作用可能成为脱氮的主要途径。