第10章 污、废水深度处理中的微生物学原理.ppt

第十章　污、废水深度处理—脱氮、除磷与微生物学原理 天然水体中N、P的来源 农业施肥、农药、工业废水、食品加工、生活污水等。 第一节 污、废水脱氮与微生物学原理 1. 氮的存在形态： 　 有机氮： O-N 如蛋白质、氨基酸、尿素、胺类化合物等 2. 氮的危害 （１）引起水体富营养化 （２）HN3-N对鱼有毒 （３）有机氮转化为硝酸盐氮要好氧 （４）氨氮对金属有腐蚀作用 （５）NH3与Cl产生NH4Cl，减弱氯的消毒作用。 （６）亚硝酸盐与氨作用产生胺－致癌物质。 3 生物脱氮原理 三个阶段： 　　 氨化菌　　　　　　硝化菌　　　　　　　反硝化菌 O-N NH3 Nox-N N2 　 氨化阶段　　　硝化过程　　　　反硝化过程 　　 　　 　好氧或兼性　　　 好氧　　　　　　　　缺氧 （１）氨化反应 有机氮化合物，在氨化菌的脱氨基作用下，分解、转化为氨态氮，这一过程称之为“氨化反应”，以氨基酸为例，其反应式为： 　　　　　　 氨化菌 RCHNH2COOH + O2 　　 RCOOH + CO2 + NH3 在好氧情况下，95%的蛋白质可氨化。 （２）硝化反应（分两个阶段进行） 　 氨基酸脱下的氨，在有氧的条件下，经亚硝酸细菌和硝酸细菌的作用转化为硝酸，这称为硝化作用，由氨转化为硝酸分两步进行： 硝化反应影响因素讨论： ① BOD－污泥负荷（Ns） 含义：表示的是曝气池内单位重量（kg）活性污泥，在单位时间（1d）内能够接受，并将其降解到预定程度的有机污染物量（BOD）。 单位：kgBOD/kgMLSS.d 硝化菌是自养型细菌，在氧化氨的过程中获得能量，供合成细胞和固定CO2，有机物浓度并不是它的生长限制因素。 在硝化反应过程中，混合液中的含碳有机物浓度不应过高，一般BOD值应在20mg/L以下。Ns0.15kgBOD5/kgMLVSS.d。必须在低负荷下才能出现硝化过程。 若有机物浓度过高，会使增殖速度较高的异养菌迅速增殖，发生氨化反应，而自养型的硝化菌得不到优势，不发生硝化反应。 传统活性污泥法Ns为0.3kgBOD5/kgMLVSS.d，出水以氨氮为主。 ② 污泥龄－生物固体平均停留时间?SRT 　　为了使硝化菌群能够在连续流反应器中存活，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殖率，将使硝化菌从系统中流失殆尽。 　　一般对污泥龄的取值应为硝化菌最小世代时间的2倍以上，即安全系数应大于2。硝化菌的最小世代时间在适宜温度条件下为3天，因此污泥龄为6天。 　　污泥龄值与温度密切相关，温度低，污泥龄取值应明显提高。 ③ 要供给足够氧 硝化菌是好氧菌，氧是硝化反应过程中的电子受体，反应器内溶解氧含量的高低，必将影响硝化反应的进程，在进行硝化反应的曝气池内，据试验结果证实，溶解氧含量不能低于1mg/L。溶解氧小于0.5mg/L硝化作用停止。 处理生活污水时，溶解氧一般控制在1.2~2.0mg/L为宜。 工业废水则要看废水的有机物浓度（COD和BOD）和NH3含量的高低，适当提高溶解氧。如味精废水COD和NH3都高，溶解氧应维持在4.5mg/L左右为宜。 ④ 曝气时间（水力停留时间T停） T停8h 普通的活性污泥法的曝气时间为4~6h，甚至8h（SBR法）。 ⑤ 保持一定的碱度 在硝化过程中，消耗了碱性物质NH3，生成HNO3，水中pH下降，对硝化细菌生长不利。如水中碱度不够，需适当投加NaHCO3维持碱度，中和HNO3，使pH维持在偏碱性（pH=7.5~8.0），满足硝化菌对pH的需求。 氧化1mg/L NH3所产生的酸度需要10mg/L碱度中和。 pH小于6.5硝化速率降低。　 ⑥　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）反硝化作用 　生物反硝化是指污水中的硝态氮（NO3－－N）和亚硝态氮（NO2-－N），在无分子氧（缺氧）的条件下，被反硝化细菌还原转化为氮气N2的过程。 NO2-+3H（电子供给体－有机物）　　　1/2N2+H2O+OH- NO3-+5H（电子供给体－有机物）　　　1/2N2+2H2O+OH- 　　 反硝化作用影响因素讨论 ①　有机碳源 　　　 反硝化菌是异养菌，其碳源来自有机物，反硝化所需能源从氧化有机物获得。它的最终电子受体是NO3-和NO2-。碳源的来源有以下三类： 　a. 原污水有机物作碳源：当BOD5/TN3~5，碳充足，不需外加。 　b. 外加碳源：当原污水中BOD5