《生物脱氮除磷工艺控制》.docVIP

生物脱氮除磷工艺控制 一、脱氮 污水中的氮主要以氨氮和有机氮的形式存在，通常不含或仅含有少量的亚硝酸盐氮和硝酸盐氮。在未经处理的污水中，氮有可溶性的或颗粒状的。可溶性有机氮主要以尿素和氨基酸的形式存在。一部分颗粒型有机氮在初沉池中可以去除。在生物处理的过程中，大部分颗粒性有机氮转化成氨氮和其它无机氮。 生物脱氮主要是靠一些专性菌实现氮的形态转化，最终生成无害的氮气从水中脱出。 1、氨化 在氨化菌的作用下，有机氮化合物分解，转化为NH3-N，以氨基酸为例，其反应式为： RCHNH2COOH+O2→RCOOH+CO2+NH3 2、硝化 生物硝化作用是利用化能自养微生物将氨氮氧化成硝酸盐的一种生化反应过程。硝化作用由两类化能自养菌参与，亚硝化单胞菌首先将氨氮（NH3-N）氧化成亚硝酸盐（NO2--N），硝化杆菌再将亚硝酸盐（NO2--N）氧化成稳定状态的硝酸盐（NO3--N）。后一反应较快，一般不会造成亚硝酸盐（NO2--N）的积累。反应过程如下： 第一步、氨转化为亚硝酸盐： NH4++3/202→NO2-+2H++H2O-△E △E=278.42KJ 第二步、亚硝酸盐转化为硝酸盐： NO2-+1/202→NO3-+2H+-△E △E=72.58 KJ 这两个过程都是释放能量的过程，亚硝酸盐菌和硝酸菌就是利用这两个过程释放的能量来合成新的细菌体和维持正常的生命活动。总反应式为： NH4++202→NO3-+2H++ H2O-△E △E=351 KJ 综合氨氧化和细胞体合成反应式如下： NH4++1.83O2+1.98HCO3-→0.02C5H7O2N+0.98NO3-+1.88H2+1.04H2O 3、反硝化 生物硝化工艺可以去除污水中的有机氮和氨氮，出水中的氮以硝酸盐的形式存在，但是在工程中不仅要去除有机氮和氨氮还要去除硝酸盐氮，因此必须在生物硝化工艺的基础上采用生物反硝化工艺，即A/O工艺。 生物反硝化系指污水中的硝酸盐在缺氧的条件下被微生物还原为氮气的生化反应过程，参与这一生化反应的微生物是反硝化细菌，这是一类大量存在于活性污泥中的兼性异养菌，如产碱杆菌、假单胞菌等菌属均能进行生物反硝化。在有氧存在的好氧状态下，反硝化菌能进行好氧生物代谢、氧化分解有机污染物、去除BOD5；在无分子氧但存在硝酸盐的条件下，反硝化细菌能利用NO3-中的氧（又称为化合态或硝态氧），继续分解代谢有机污染物，去除BOD5，并同时将NO3-中的氮转化为氮气。 反硝化过程分为两步进行：第一步由硝酸盐转化为亚硝酸盐，第二步由亚硝酸盐转化为一氧化氮、氧化二氮和氮气： NO3-→NO2-→NO→N2O→N2 事实上这只是硝酸盐还原的其中一个过程------异化过程。在异化过程的同时，还有一个同化过程，硝酸盐转化成氨氮用于细胞合成。在反硝化过程中要有含碳有机物作为该过程中的电子供体，碳源既可以是污水或细胞体内碳源，也可以外部投加。以采用甲醇作为碳源为例，反应过程如下： 第一步： 6NO2-+2C02+4H2O 第二步： 6NO2-+3CH3OH→3N2+3CO2+3H2O+6OH- 总反应式为： 6NO3-+5CH3OH→5CO2+3N2+7H2O+6OH- 典型的同化反应如下： 3NO2-+14CH3OH+CO2+3H+→3C5H7O2N+19H2O 同化作用与异化作用综合反应式为： NO2-+1.08CH3OH+CO2+H+→0.065C5H7O2N+0.47N2+2.44H2O+0.76CO2 二、除磷 目前国内外普遍采用的除磷方法主要有化学除磷法、生物除磷法以及后来更加先进的化学和生物除磷相结合的生化除磷法。化学除磷法的优点是除磷效率一般可达85%，且稳定可靠，污泥在处理和处置过程中不会重新释放而造成二次污染，但其费用高，所产生的污泥量大，这对污泥的后期处理不利。然而，生物除磷法可避免化学除磷法中出现的大量化学污泥，减少活性污泥的膨胀现象，节约能源，且运行费用较低，还可以在除磷的同时除去污水中的有机物。因此，生物除磷是生活污水处理较流行的除磷工艺。 生物除磷机制： 磷有着不同于氮、硫的性质，无论它的氧化态或是还原态都不可能成为气态而被排放到空气中，一般只能通过化学或者生物学的方法将其转化为固态从污水中去除。在微生物的增殖过程中，好氧微生物一旦处于厌氧条件下，它会释放出在好氧条件下吸收的部分磷，当其置于好氧环境中时，则能吸收比它在厌氧下释放的磷多好多倍的磷。据有关资料表明，微生物在好氧条件下吸收的磷是厌氧条件下放出的磷的11倍。生物除磷正是利用一些微生物的嗜磷性，把微生物作为磷的载体，将水体中的磷富集到微生物的体内从而达到除磷的效果。 除磷菌种： 20世纪70年代中期，人们在传统活性污泥工艺的运行管理