生物脱氮除磷课件（一）.pptVIP

第1章 概述 1.1 我国氮磷的污染状况 1.2 氮磷对水体的危害 2.1 生物脱氮机理及生物学基础 2.1.1 生物脱氮反应过程 2.1.2 硝化反应与微生物 2.1.3 反硝化反应 2.1.1 生物脱氮反应过程 1）氨化反应：将有机氮转化为氨。 2）硝化反应：将氨氧化为亚硝酸盐和硝酸盐。 3）反硝化反应：将亚硝酸盐和硝酸盐还原为N2。 2.1 生物脱氮机理及生物学基础 2.1.1 生物脱氮反应过程 2.1.2 硝化反应与微生物 2.1.3 反硝化反应 2.1.2 硝化反应与微生物 一、硝化反应微生物 二、硝化反应式 2.1.2 硝化反应与微生物 一、硝化反应与微生物 （一） 硝化过程 （二） 对硝化细菌的新认识 2.1.2 硝化反应与微生物 一、硝化反应与微生物 （一） 硝化过程 与微生物 硝化菌由亚硝酸细菌（氨氧化细菌）和硝酸细菌（亚硝酸盐氧化细菌）两个亚群组成。 自养型硝化菌都是一些革兰氏阴性菌，硝化时它们以氧作为最终的电子受体，属于严格的好氧菌。 （1）第一步由亚硝酸菌将氨氮（NH4＋和NH3）转化成亚硝酸盐(NO2-)； （2）第二步再由硝酸菌将NO2-氧化成硝酸盐（NO3-）。 2.1.2 硝化反应与微生物 （二） 对硝化细菌的新认识 硝化细菌属自养型细菌，碳源是CO2。 有些自养型硝化细菌能混养（混合营养）生长（以CO2、有机物为碳源）, 少数可异养生长。 亚硝酸细菌（五个属） Nitrosomonas 自养、混养； Nitrosococcus 自养、混养； Nitrosospira 严格自养； Nitrosovibrio 自养、混养； Nitrosolobus 自养、混养； 2.1.2 硝化反应与微生物 （二） 对硝化细菌的新认识 硝酸细菌：自养型，有些可混养生长，某些菌株能异养生长。 Nitrobacter 自养、可异养，自养快于异养 Nitrococcus 严格自养 Nitrospina 严格自养 Nitrospira 自养、混养 2.1.2 硝化反应与微生物 一、硝化反应微生物 二、硝化反应式 2.1.2 硝化反应与微生物 二、硝化反应式 （一）硝化反应的理论反应式 （二）硝化反应的生化反应式 （三）硝化反应的化学计量关系 （四）硝化反应代谢途径与电子转移数 二、硝化反应式 NH3＋3/2O2→ NO2-＋H2O＋H＋ NO2-＋1/2 O2→ NO3- NH3＋2O2→ NO3-＋H2O＋H＋ 二、硝化反应式 NH3 + O2 → NH2OH NH2OH＋ H2O → HNO2＋4H＋ ＋ 4 e- ΔG0= +23 kJ/mol 0.5 O2 + 2H＋ ＋ 2 e-→ H2O ΔG0= -137kJ/mol NO2- ＋H2O→ NO3-+ 2H++2e- ΔG0= +83kJ/mol 0.5O2+ 2H++2e- → H2O ΔG0= -137kJ/mol （三）硝化反应的化学计量关系 第一步 1.00NH4＋＋1.44O2＋0.0496HCO3－→  0.99NO2-＋0.01 C5H7NO2＋0.97H2O＋1.99H+ 第二步 1.00NO2-＋ 0.50O2＋ 0.031CO2＋ 0.00619NH4＋＋0. 124H2O →1.00NO3-+0.00619C5H7NO2＋0.00619H+ 将1gNH3-N氧化为硝酸盐： 消耗约 4.3 gO2 中和 7.14g 碱度 利用 0.08g 无机碳 产生 0.15g 新细胞 2.1 生物脱氮机理及生物学基础 2.1.1 生物脱氮反应过程 2.1.2 硝化反应与微生物 2.1.3 反硝化反应