污水处理技术培训第三章PDF.pdf

生物法脱氮除磷技术简介 重庆大学城环学院 胡 澄 生物脱氮技术  在自然界存在着氮循环的自然现象。在采取适 当的运行条件后，是能够将这一自然作用运用 在活性污泥反应系统的。  生物脱氮是污水中的含氮有机物(如蛋白质、 氮基酸、在生物处理过程中被异养型微生物氧 化分解，尿素、脂类、硝基化合物等)，转化 为氨氮,然后由自养型硝化细菌将其转化为 NO3- ;最后再由反硝化细菌将NO3-,还原转化 为N2,从而达到脱氮的目的。 生物脱氮过程示意图 1．氨化与硝化  在未经处理的新鲜污水中，含氮化合物存在的 主要形式有:①有机氮，如蛋白质、氨基酸、 尿素、胺类化合物、硝基化合物等;②氨态氮 (NH3 NH4+)一般以前者为主。含氮化合物在 微生物的作用下，相继产生下列各项反应。 (1)氨化反应  有机氮化合物，在氮化菌的作用下，分解、转 化为氨态氮，这一过程称之为“氨化反应” （脱 氨基作用），以氨基酸为例，其反应式为: (2)硝化反应 (3)硝化菌  亚硝酸菌和硝酸菌统称为硝化菌，硝化菌是化 能自养菌，广泛存活在上壤中，在自然界的氮 循环中起着重要的作用。这类细菌的生理活动 不需要有机性营养物质，从CO2获取碳源，从 无机物的氧化中获取能量。 (4)硝化反应正常进行应保持的环境条件  应当注意，硝化菌对环境的变化很敏感，为了使硝化反应进行正常，就必 须保持硝化菌所需要的环境条件，其中有：  1）由前式可以看到，在硝化过程中，1mol原子氮(N)氧化成硝酸氮，需 2mol分子氧(O2)，即1g氮完成硝化反应，需氧4.57g，这个需氧量称为“硝 化需氧量(NOD)。其次，在硝化反应过程中，将释放出H+离子，致使混合 液中H+离子浓度增高，从而使pH值下降。硝化菌对pH值的变化十分敏 感，为了保持适宜的pH值，应当在污水中保持足够的碱度，以保证对在反 应过程中pH值的变化，起到缓冲的作用。一般来说，1g氨态氮(以N计)完全 硝化，需碱度(以CaCO3计) 7.1g 。  2)混合液中有机物含量不应过高，BOD值应在15-20mg/L以下。硝化菌是 自养型细菌，有机物浓度并不是它的生长限制因素，故在硝化反应过程 中，混合液中的含C有机物浓度不应过高，一般BOD值应在20mg/L 以下。 若BOD浓度过高，会使增殖速度较高的异养型细菌迅速增殖，从而使自养 型的硝化菌得不到优势，不能成为优占种属，硝化反应无法进行。 (5)进行硝化反应应当保持的各项指标  1)溶解氧 氧是硝化反应过程中的电子受体，反应器内溶解氧高低，必 将影响硝化反应的进程，在进行硝化反应的曝气池内，据实验 结果证实，反应器混合液出水溶解氧含量不能低于2mg/L 。  2)温度  硝化反应的适宜温度是20-30℃，15℃以下时，硝化速度下 降，5℃时完全停止。  3)pH值  硝化菌对pH值的变化非常敏感，最佳pH值是8.0-8.4。在这一 最佳pH值条件下硝化速度，硝化菌最大的比增殖速度可达最大 值。  4)生物固体平均停留时间(污泥龄) 控制较长泥龄18-25天 2.反硝化作用  (1)反硝化反应过程与反硝化菌 反硝化反应是指硝酸氮(NO3-N)和亚硝酸氮(NO2-N)在反硝 化菌的作用下，被还原为气态氮(N2)的过程。 反硝化菌是属于异养型兼性厌氧菌的细菌。在厌氧条件下， 营厌氧呼吸，以硝酸氮(NO3-N)为电子受体，以有机物(有机碳) 为电子供体。在这种条件下，不能释放出更多的ATP相应合成 的细胞物质也较少。 在反硝化反应过程中，硝酸氮通过反硝化菌的代谢活动，可 能有两种转化途径，即:同化反硝化(合成)，最终形成有机氮化 合物，成为菌体的组成部分;另一为异化反硝化(分解)，最终产 物是气态氮。 （2 ）影响反硝化反应的环境因素  1．pH值 pH值是影响反硝化作用的重要因素，对于反硝化细