污水脫氮除磷任務(wù)2生物脫氮的基本原理及影響因素1概述2氨化反應(yīng)3硝化反應(yīng)4反硝化反應(yīng)概述生物脫氮是在微生物的聯(lián)合作用下，將有機(jī)氮和氨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為N2的過(guò)程。其中包括：NH4+NO2-NO3-N2水解亞硝酸菌硝酸菌O2堿度O2堿度BOD堿度有機(jī)氮反硝化菌有機(jī)氮（產(chǎn)生細(xì)胞物質(zhì)）同化作用厭氧氨氧化氨化反應(yīng)；硝化反應(yīng)；反硝化反應(yīng)。氨化反應(yīng)在未經(jīng)處理的原廢水中，含氮化合物主要以有機(jī)氮（蛋白質(zhì)、尿素、胺類化合物、硝基化合物以及氨基酸）等形式存在。在細(xì)菌的作用下，有機(jī)氮化合物分解、轉(zhuǎn)化為氨態(tài)氮。在未經(jīng)處理的新鮮廢水中有機(jī)氮氨態(tài)氮蛋白質(zhì)、尿素、胺類化合物、硝基化合物以及氨基酸等NH3及NH+4-N等氨化菌(水解、氧化)氨化反應(yīng)此過(guò)程無(wú)論在好氧還是厭氧條件下，中性、堿性還是酸性環(huán)境中都能進(jìn)行，只是作用的微生物不同、作用的強(qiáng)弱不同。參與氨化作用的微生物種類較多，其中以細(xì)菌為主（蕈狀芽孢桿菌、枯草桿菌、腐敗芽孢桿菌、變形桿菌等）。在未經(jīng)處理的新鮮廢水中有機(jī)氮氨態(tài)氮蛋白質(zhì)、尿素、胺類化合物、硝基化合物以及氨基酸等NH3及NH+4-N等氨化菌(水解、氧化)硝化反應(yīng)廢水中的氨氮在硝化細(xì)菌的作用下，進(jìn)一步氧化為硝態(tài)氮。亞硝化細(xì)菌和硝化細(xì)菌在自然界廣泛分布，在土壤、淡水、海水和污水處理系統(tǒng)中均有發(fā)現(xiàn)。亞硝酸單胞菌屬、亞硝酸螺桿菌屬和亞硝酸球菌屬等；亞硝酸菌：硝酸桿菌屬、硝酸螺菌屬和硝酸球菌屬等。硝酸菌：硝化反應(yīng)(1)硝化反應(yīng)過(guò)程氨態(tài)氮NH3及NH4+等硝酸鹽氮NO3-N1g氨氮硝化需氧4.57g需堿度(CaCO3)7.1gNO2-N亞硝酸鹽氮亞硝化菌硝化菌需氧3.43g需氧1.14g在硝化反應(yīng)中，還有H+釋放1）亞硝酸菌將氨氮轉(zhuǎn)化成亞硝酸鹽（NO2-）；2）硝酸菌將亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為硝酸鹽（NO3-）。硝化反應(yīng)(1)硝化反應(yīng)過(guò)程硝化菌為化能自養(yǎng)菌，廣泛存活在土壤中，從CO2、CO32-和HCO3-獲取碳源，從NH3、NH4+或NO2-的氧化獲得能量。1g氨氮氧化成硝酸鹽氮需氧4.57g，其中亞硝化反應(yīng)需3.43g，硝化反應(yīng)需1.14g；同時(shí)約需消耗7.1g重碳酸鹽堿度（以CaCO3計(jì)）。亞硝酸菌和硝酸菌分別增殖0.146g和0.019g。硝化反應(yīng)(2)硝化反應(yīng)影響因素硝化菌的適宜的pH值為8.0-8.4。在硝化反應(yīng)過(guò)程中，釋放H+離子，使pH值下降，硝化菌對(duì)pH值的變化十分敏感，為了保持適宜的pH值，應(yīng)當(dāng)在廢水中保持足夠的堿度。pH值氧是硝化反應(yīng)的電子受體，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，在硝化反應(yīng)的曝氣池內(nèi)，溶解氧含量不得低于1mg／L，通常控制在2—3mg/L。氨氮氧化成亞硝酸鹽氮的過(guò)程，是生物脫氮的關(guān)鍵。好氧條件硝化反應(yīng)(2)硝化反應(yīng)影響因素硝化反應(yīng)的適宜溫度是20—30℃，15℃以下時(shí)，硝化反應(yīng)速度下降，5℃時(shí)完全停止。溫度混合液中有機(jī)物含量不應(yīng)過(guò)高，BOD5應(yīng)在15—20mg／L以下。硝化菌是自養(yǎng)型菌，有機(jī)基質(zhì)濃度并不是它的增殖限制因素，若BOD值過(guò)高，將使增殖速度較高的異養(yǎng)型細(xì)菌迅速增殖，從而使硝化菌不能成為優(yōu)勢(shì)種屬。有機(jī)物含量硝化反應(yīng)(2)硝化反應(yīng)影響因素除重金屬外，對(duì)硝化反應(yīng)產(chǎn)生抑制作用的物質(zhì)還有：高濃度的NH4-N、高濃度的NO-X-N、高濃度的有機(jī)基質(zhì)以及絡(luò)合陽(yáng)離子等。有毒物質(zhì)必須大于其最小的世代時(shí)間(θc)min

N

，否則將使硝化菌從系統(tǒng)中流失殆盡。一般對(duì)(θc)N的取值應(yīng)為硝化菌最小世代時(shí)間的2倍以上，即安全系數(shù)應(yīng)大于2。溫度較低時(shí)(θc)N取值應(yīng)相應(yīng)明顯提高。一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)完全的生物脫氮系統(tǒng)中，泥齡往往控制在6d以上，通常采用10—15d。污泥齡(θc)N硝化反應(yīng)氮的氧化還原態(tài)-Ⅲ銨離子NH4+-Ⅱ-Ⅰ羥胺NH2OH0+Ⅰ硝?；鵑OH+Ⅱ+Ⅲ亞硝酸鹽NO2-+Ⅳ+Ⅴ硝酸鹽NO3-亞硝化菌硝化菌硝化反應(yīng)過(guò)程中氮的轉(zhuǎn)化及價(jià)態(tài)的變化硝化反應(yīng)項(xiàng)目亞硝化菌硝化菌細(xì)胞形狀橢球或棒狀橢球或棒狀細(xì)胞尺寸（μm）1×1.50.5×1.0革蘭氏染色陰性陰性世代期（h）8~3612~59自養(yǎng)性專性兼性需氧性嚴(yán)格好氧嚴(yán)格好氧最大比增長(zhǎng)速率μm·h-10.04~0.080.02~0.06產(chǎn)率系數(shù)Y(mg細(xì)胞/基質(zhì)mg)0.04~0.130.02~0.07飽和常數(shù)K（mg/L）0.6~3.60.3~1.7亞硝化菌和硝化菌的基本特征反硝化反應(yīng)

反硝化反應(yīng)是指在無(wú)氧的條件下,反硝化菌將硝酸鹽或亞硝酸鹽還原為氣態(tài)氮（N2）的過(guò)程。(1)反硝化反應(yīng)過(guò)程反硝化菌為異氧兼性厭氧菌，在有氧存在時(shí)，它會(huì)以O(shè)2為電子受體進(jìn)行呼吸；在無(wú)氧而有NO3-或NO2-存在時(shí)，則以NO3-或NO2-為電子受體，以有機(jī)碳（如甲醇）為電子供體和營(yíng)養(yǎng)源進(jìn)行反硝化反應(yīng)。硝化反應(yīng)(1)反硝化反應(yīng)過(guò)程硝酸氮NO3-NNO2-N亞硝酸氮氮?dú)?主要過(guò)程)有機(jī)氮化合物（細(xì)菌）（次要過(guò)程）反硝化菌異化反硝化同化反硝化異養(yǎng)型兼性菌硝化反應(yīng)(2)反硝化反應(yīng)影響因素碳源能為反硝化菌所利用的碳源較多，從廢水生物脫氮考慮，有下列二類：

①原廢水中所含碳源，當(dāng)原廢水

時(shí)即可認(rèn)為碳源充足。

②外加碳源，多采用甲醇(CH3OH)，因?yàn)榧状急环纸夂蟮漠a(chǎn)物為C02、H2O，不留任何難降解的中間產(chǎn)物。反硝化過(guò)程中每還原1gNO3-—N可提供2.86g氧，消耗2.47g甲醇（約為3.7gCOD），同時(shí)產(chǎn)生3.57g左右的重碳酸鹽堿度（以CaCO3計(jì)）和0.45g新細(xì)胞。硝化反應(yīng)(2)反硝化反應(yīng)影響因素對(duì)反硝化反應(yīng)最適宜的pH值是6.5-7.5，pH值高于8低于6，反硝化速率將大為下降。pH值溶解氧溶解氧應(yīng)控制在0.5mg／L以下。反硝化菌屬異養(yǎng)兼性菌，在無(wú)分子氧，但存在硝酸和亞硝酸離子的條件下，它們能夠利用這些離子中的氧進(jìn)行呼吸，使硝酸鹽還原。另一方面，反硝化菌體內(nèi)