理学生物脱氮Power.ppt
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1、1 生物脱氮机理,废水中存在着()氮、()氮、()氮等形式的氮,而其中以氨氮和有机氮为主要形式。在生物处理过程中,有机氮被异养微生物氧化分解,即通过氨化作用转化为成()氮,而后经()过程转化变为NO3-N和NO2-N,最后通过()作用使()氮转化成氮气,而逸入大气。,由此可见,进行生物脱氮可分为氨化硝化反硝化三个步骤。由于氨化反应速度很快。在一般废水处理设施中均能完成,故生物脱氮的关键在于硝化和反硝化。氨化作用是指将有机氮化合物转化为氨态氮的过程,也称为矿化作用。硝化作用是指将氨氮氧化为亚硝酸氮和硝态氮的生物化学反应,由亚硝酸菌和硝酸菌共同完成。反硝化作用是指在厌氧或缺氧条件下(DO0.30.
2、5mg/L),硝态氮、亚硝酸氮及其其它氮氧化物被用作电子受体而还原为氮气或氮的其它气态氧化物的生物学反应。,发生硝化反应时细菌分别从氧化NH3和NO2-的过程中获得能量,碳源来自无机碳化合物,如CO32、HCO、CO2等。假定细胞的组成为C5H7NO2。,若考虑硝化细菌新细胞的合成,则反应式为:55NH476O2109HCO3 C5H7NO254 NO2-57H2O104H2CO3 400NO2-NH44H2CO3HCO3195O2 C5H7NO23H2O400NO3-将两式合并,得:NH41.83O21.98HCO3 0.02C5H7NO21.04H2O0.98NO3-1.88H2CO3硝化
3、反应过程中氮元素的转化过程如下:NH4 NH2OH NOH(NO2.NHOH)NO2-NO3-,从上式可以看出硝化过程的三个重要特点:NH3的生物氧化需要大量的氧,大约每去除1g的NH3-N需要4.2gO2;硝化过程细胞产率非常低,且难以维持较高胜物浓度,特别是在低温的冬季;硝化过程中产生大量的的质子(H),为了使反应能顺利进行,需要大量的碱中和,其理论上大约为每氧化1g的NH3-。N需要碱度5.57g(以NaCO3计)。,硝化反应影响因素,温度 硝化细菌对温度的变化非常敏感,在535的范围内,硝化菌能进行正常的生理代谢活动。pH值 硝化菌对pH值变化非常敏感,最佳pH值是8.08.4,此时硝
4、化速度,硝化菌最大的比值速度可达最大值。溶解氧 大多数学者认为溶解氧应该控制在1.52.0mg/L内,低于0.5mg/L则硝化作用趋于停止。溶解氧过高可能导致有机物分解过快,微生物缺乏营养,活性污泥易于老化,结构松散。而且过量能耗,在经济上也是不适宜的。生物固体平均停留时间(污泥龄)为了使硝化菌群能够在连续流反应器系统存活,微生物在反应器内的停留时间必须大于自养型硝化菌最小的世代时间,否则硝化菌的流失率将大于净增率,将使硝化菌从系统中流失殆尽。重金属及有毒物质,3)硝化反应的条件与工艺参数:微生物:硝化菌、亚硝化菌、光合细菌。碳氮比:C/N3或=2.86(不是书中所提的BOD20mg/L.DO
5、:根据反应方程式摩尔氮变成NO3,需2mol分子氧,即需要O24.57g(硝化需氧量),在曝气池中DO须维持在1.52.0mg/L。pH:高硝化速度出现在pH=7.8-8.4,当pH6或9时,硝化反应将停止;生活污水pH值稳定,要维持pH稳定,必须要有足够的碱度,每硝化1gN,需碱度7.1g。水温(t):适应温度30-35,当t10以下(准确应是8以下时),硝化作用迅速降低。泥龄(Qc):Qc15d,最好20-36d(若温度达40左右,减少泥龄,10-15d左右可实现短程反硝化)。回流比(R):R100200%,否则能耗大,效果提高也不明显。水力停留时间(HRT):3.56h。,反硝化作用(脱
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