排水工程1-3.ppt

1、第三节 生物脱氮的基本原理,一、生物脱氮的基本概念： 氨化(ammonification) 含氮有机物，在生物处理过程中被（好氧或厌氧）异养微生物氧化分解为氨氮； 硝化(nitrification) 由好氧自养硝化菌将氨氮转化为NO2N和/或NO3N； 反硝化(denitrification) 缺氧条件下，在异养反硝化菌的作用下将NO2 N和NO3 N还原转化为N2。,生物脱氮的基本生物过程,有机氮,氨化作用,亚硝化作用,硝化作用,异养细菌,氨氧化细菌 （自养型）,硝酸菌 （自养型）,反硝化细菌 （异养型）,反硝化细菌 （异养型）,碱度增大,碱度下降,碱度无变化,碱度增大,二、硝化反应（Nit

2、rification）, 分为两步：, 由两组自养型硝化菌分步完成： 氨氧化细菌，或亚硝酸菌（Nitrosomonas）； 亚硝酸盐氧化细菌，或硝酸菌（Nitrobacter）,1、硝化细菌的特性, 都是革兰氏阴性、无芽孢的短杆菌和球菌； 强烈好氧，不能在酸性条件下生长； 无需有机物，以无机含氮化合物为能源，以无机C（CO2或HCO3-）为碳源； 化能自养型； 生长缓慢，世代时间长。,2、硝化反应过程及反应方程式：,亚硝化反应：, 亚硝酸菌的产率是：0.146g/g NH4+-N（113/55/14）； 氧化1mg NH4+-N为NO2-N，需氧3.16mg（7632/55/14）； 氧化1m

3、g NH4+-N为NO2-N，需消耗7.08mg碱度以 (CaCO3计)（10950/55/14）,加上合成，则：,2、硝化反应过程及反应方程式：, 硝化反应：, 硝酸菌的产率是：0.02g/gNO2-N(113/400/14) 氧化1mg NO2-N为NO3-N，需氧 1.11mg (195*32/400/14) 几乎不消耗碱度,加上合成，则：,2、硝化反应过程及反应方程式：,总反应：,总的细菌产率是： 0.17g/g NO2-N (0.021*113/14)； 氧化1mgNH3-N为NO3-N，需氧4.27mg；需碱度7.07mg(以CaCO3计)；,加上合成，则：,氧化1mg NH4+-

4、N为NO3-N，需氧4.57mg，其中亚硝化反应3.43mg，硝化反应1.14mg，需消耗碱度7.14mg (以CaCO3计),3、硝化反应的环境条件：,好氧条件(DO不小于1mg/l)，并能保持一定的碱度以维持稳定的pH值(适宜的pH为78)； 一般要求进水BOD5在1520mg/L以下； 适宜温度：2030C。 30C，速率下降； 15C，速率下降；5C，完全停止； 污泥龄，须大于其最小世代时间(一般为310天)； 抑制物质： 高浓度的氨氮、（亚）硝酸盐、有机物、重金属离子等,二、反硝化反应,1、反硝化反应及反硝化菌 定义：硝酸盐或亚硝酸盐在反硝化菌的作用下，被还原为气态氮（N2）的过程；

5、 反硝化菌属异养型兼性厌氧菌，并不是一类专门的细菌，分属近十个不同的属，如变形杆菌、假单胞菌等。 反硝化菌能在缺氧条件下，以NO2-N或NO3-N为电子受体，以有机物为电子供体，而将氮还原： 同化反硝化，最终产物是有机氮化合物，是菌体的组成部分； 异化反硝化，最终产物为分子态的氮气。,二、反硝化过程,同化反硝化,2HNO3,-2H2O,+4H,2HNO2,2HNO,-2H2O,+4H,-2H2O,+4H,-H2O,+2H,2NH2OH,2NH3,N2O,N2,-H2O,异化反硝化,-2H2O,+2H,+4H,N2O：俗称“笑气”，一种温室气体，应尽量避免其生成。,反硝化反应的方程式,以H为电子

6、供体：,NO3-NO2-,NO2-N2,NO3-N2,反硝化反应方程式,以甲醇为电子供体：,NO3-NO2-,NO2-N2,NO3-N2,（2）反硝化反应的影响因素,碳源： 废水中有机物，若BOD5/TKN35时，即可； 外加碳源，多为甲醇； 适宜pH：6.57.5； 溶解氧：应控制在0.5mg/l以下； 适宜温度：2040C。,？,-3 NH4+,生物脱氮工艺的新进展,生物脱氮工艺的新进展,l短程硝化（short-cut nitrification） l好氧反硝化（aerobic denitrification）； l异养硝化（heterotrophic nitrification）； l厌氧氨氧化（anaerobic ammonium oxidation）； l由自养硝化细菌引起的反硝化(denitrification by autotrophic nitrifying bacteria)等 SHARON工艺； ANAMMOX工艺； OLAND工艺； CANON工艺等,本节回顾,生物脱氮的基本概念：氨化，硝化，反硝化；