硝化与反硝化

1、 日出东方日出东方 希望中国希望中国硝化与反硝化硝化与反硝化（公用工程污水车间）（公用工程污水车间） 生活污水中，主要含有有机氮和氨氮。生活污水中，主要含有有机氮和氨氮。 废废水水中中氮氮的的存存在在形形式式 有机氮 氨氮 亚硝酸氮 硝酸氮 当污水中的有机物被生物降解氧化时，其当污水中的有机物被生物降解氧化时，其中的有机氮被转化为氨氮。中的有机氮被转化为氨氮。 （一）概述（一）概述生物脱氮除磷技术生物脱氮除磷技术一、一、 废水中氮的处理技术废水中氮的处理技术 水体若为水源，将增加给水处理的难度水体若为水源，将增加给水处理的难度和成本。和成本。 经活性污泥法处理的污水有相当数量的经活性污泥法处理

2、的污水有相当数量的氨氮排入水体，可导致水体富营养化。氨氮排入水体，可导致水体富营养化。 二级处理的出水需二级处理的出水需进行脱氮处理。进行脱氮处理。 （二）生物法脱氮（二）生物法脱氮1、生物脱氮机理、生物脱氮机理 生物脱氮是在微生物的作用下，将有机氮生物脱氮是在微生物的作用下，将有机氮和氨态氮转化为和氨态氮转化为N2和和NxO气体的过程。气体的过程。其中包括硝化和反硝化两个反应过程。其中包括硝化和反硝化两个反应过程。 （1 1）硝化反应）硝化反应 硝化反应是在好氧条件下，将硝化反应是在好氧条件下，将NH4转转化为化为NO2和和NO3的过程。的过程。 由亚硝酸菌和硝酸菌两种菌共同完成的。由亚硝酸

3、菌和硝酸菌两种菌共同完成的。 这两种菌属于化能这两种菌属于化能自养型自养型微生物。微生物。定义定义 细菌细菌2NH4 3O22NO2 4H 2H2O硝化菌硝化菌2NO2 O2 2NO3硝化菌硝化菌总反应式：总反应式： NH4 2O2NO3 2H H2O 硝化菌 硝化细菌是化能自养菌，生长率低，对环境硝化细菌是化能自养菌，生长率低，对环境条件变化较为敏感。条件变化较为敏感。 温度温度 低于低于15时，反应速度迅速下降，时，反应速度迅速下降，5时反时反应几乎完全停止。应几乎完全停止。影响因素影响因素 硝化反应的适宜温度为硝化反应的适宜温度为2030 硝化菌是自养菌，若水中硝化菌是自养菌，若水中BO

4、D5值过高，将有值过高，将有助于异氧菌的迅速增殖，微生物中的硝化菌的比助于异氧菌的迅速增殖，微生物中的硝化菌的比例下降。例下降。 BOD5/TKN 下降下降下降下降 硝化菌的泥龄硝化菌的泥龄 硝化菌的生长世代周期较长，为了保证硝化作硝化菌的生长世代周期较长，为了保证硝化作用的进行，泥龄应取大于硝化菌最小世代时间两用的进行，泥龄应取大于硝化菌最小世代时间两倍以上。倍以上。 溶解氧溶解氧 硝化反应对溶解氧有较高的要求，处理硝化反应对溶解氧有较高的要求，处理系统中的溶解氧量最好保持在系统中的溶解氧量最好保持在2mg/L以上。以上。 硝化菌受硝化菌受PH值的影响很敏感，适宜的值的影响很敏感，适宜的PH

5、值值78。 pH值值 在废水中保持足够的碱度，以调节在废水中保持足够的碱度，以调节PH值值的变化。的变化。（2 2）反硝化反应）反硝化反应 反硝化反应是指在无氧条件下，反硝反硝化反应是指在无氧条件下，反硝 化菌将硝酸盐氮（化菌将硝酸盐氮（NO3）和亚硝酸盐氮（）和亚硝酸盐氮（NO2）还原为氮气的过程。）还原为氮气的过程。 定义定义 6NO32CH3OH6NO22CO24H2O硝酸还原菌硝酸还原菌6NO23CH3OH3N23H2O6OH3CO2 亚硝酸还原菌亚硝酸还原菌6NO35CH3OH 5CO23N2+7H2O+ 6OH反硝化菌反硝化菌总反应式总反应式：反硝化菌属异型兼性厌氧菌。反硝化菌属异

6、型兼性厌氧菌。 在有氧存在时，它会以在有氧存在时，它会以O2为电子受体进行为电子受体进行好氧呼吸；好氧呼吸； 在无氧而有在无氧而有NO3或或NO2存在时，则以存在时，则以NO3或或NO2为电子受体，以有机碳为电子供为电子受体，以有机碳为电子供体和营养源进行反硝化反应。体和营养源进行反硝化反应。 在反硝化菌代谢活动的同时，伴随着反硝在反硝化菌代谢活动的同时，伴随着反硝化菌的生长繁殖，即菌体合成过程，其反应化菌的生长繁殖，即菌体合成过程，其反应如下：如下：3NO314CH3OHCO23H 3C5H7O2N19H2O式中式中C5H7O2N为反硝化微生物的化学组成。为反硝化微生物的化学组成。反硝化还原

7、和微生物合成的总反应式为：反硝化还原和微生物合成的总反应式为：从以上的过程可知，约从以上的过程可知，约96%的的NO3-N经异化经异化过程还原，过程还原，4%经同化过程合成微生物。经同化过程合成微生物。NO31.08CH3OHH0.065C5H7O2N0.47N20.76CO22.44H2O影响因素影响因素BOD5/TKN 当污水中当污水中BOD5/TKN35时，可认为碳源时，可认为碳源充足。不同的有机碳将导致反硝化速率的不同。充足。不同的有机碳将导致反硝化速率的不同。碳源按其来源可分为三类：碳源按其来源可分为三类： 外加碳源，多采用外加碳源，多采用甲醇甲醇，因为甲醇被分，因为甲醇被分解后的产

8、物为解后的产物为CO2，H2O，不产生其它难降解，不产生其它难降解的中间产物，但其费用较高；的中间产物，但其费用较高； 原水中含有的有机碳；原水中含有的有机碳； 内源呼吸碳源内源呼吸碳源细菌体内的原生物质及细菌体内的原生物质及其贮存的有机物；其贮存的有机物； pH值值 PH值高于值高于8或低于或低于6时，反硝化速率将迅时，反硝化速率将迅速下降。速下降。 反硝化反应的适宜反硝化反应的适宜PH值为值为6.57.5。温度温度 但温度低于但温度低于15时，反硝化速率明显下降时，反硝化速率明显下降。 反硝化反应的温度范围较宽，在反硝化反应的温度范围较宽，在5-40范围内都可以进行。范围内都可以进行。小结

9、小结 从硝化和反硝化的机理可看出，硝化过程从硝化和反硝化的机理可看出，硝化过程仅改变了废水中氮素的存在形式，反硝化过程仅改变了废水中氮素的存在形式，反硝化过程才是真正的脱氮过程。才是真正的脱氮过程。 反硝化具备的条件（反硝化具备的条件（1）污水中含有充足的）污水中含有充足的电子供体；（电子供体；（2）厌氧或亏氧条件。）厌氧或亏氧条件。 因此，污水中氨氮的去除，需先在好氧条件下因此，污水中氨氮的去除，需先在好氧条件下进行硝化处理，在厌氧或缺氧条件下进行反硝化进行硝化处理，在厌氧或缺氧条件下进行反硝化处理。处理。 （3）同化作用）同化作用在生物处理过程中，污水中的一部分氮（氨在生物处理过程中，污水中的一部分氮（氨氮或有机氮）被同化成微生物细胞的组成部氮或有机氮）被同化成微生物细胞的组成部分，并以剩余活性污泥的形式得以从污水中分，并以剩余活性污泥的形式得以从污水中去除的过程，称为同化作用。去除的过程，称为同化作用。当进水氨氮浓度较低时，同化作用可能成为当进水氨氮浓度较低时，同化作用可能成为脱氮的主要途径。脱氮的主要途径。 （三）生物脱氮工艺（三）生物脱氮工艺1 1、三段生物脱氮工艺、三段生物脱氮工艺2