生物脱氮基本原理及影响因素

1、         06-03-06 14:11:00     作者：weidognwin    编辑：studa9ngns摘要：介绍了生物脱氮基本原理及影响因素，为环境工作者掌握生物脱氮。废水中存在着有机氮、氨氮、硝态氮等形式的氮，而其中以氨氮和有机氮为主要形式。在生物处理过程中，有机氮被异养微生物氧化分解，即通过氨化作用转化为成氨氮，而后经硝化过程转化变为NO3-N和NO2-N，最后通过反硝化作用使硝态氮转化成氮气，而逸入大气。由此可

2、见，进行生物脱氮可分为氨化硝化反硝化三个步骤。由于氨化反应速度很快。在一般废水处理设施中均能完成，故生物脱氮的关键在于硝化和反硝化。 关键词：生物脱氮 基本原理 影响因素  废水中存在着有机氮、氨氮、硝态氮等形式的氮，而其中以氨氮和有机氮为主要形式。在生物处理过程中，有机氮被异养微生物氧化分解，即通过氨化作用转化为成氨氮，而后经硝化过程转化变为NO3-N和NO2-N，最后通过反硝化作用使硝态氮转化成氮气，而逸入大气。由此可见，进行生物脱氮可分为氨化硝化反硝化三个步骤。由于氨化反应速度很快。在一般废水处理设施中均能完成，故生物脱氮的关键在于硝化和反硝化。1 氨化作用1.1 概念氨化作用

3、是指将有机氮化合物转化为氨态氮的过程，也称为矿化作用。1.2 细菌参与氨化作用的细菌成为氨化细菌。在自然界中，它们的种类很多，主要有好氧性的荧光假单胞菌和灵杆菌，兼性的变形杆菌和厌氧的腐败梭菌等。1.3 降解方式（分好氧和厌氧）在好氧条件下，主要有两种降解方式，一是氧化酶催化下的氧化脱氨。例如氨基酸生成酮酸和氨： 2-1丙氨酸               亚氨基丙酸法      

4、0;   丙酮酸 另一是某些好氧菌，在水解酶的催化作用下能水解脱氮反应。例如尿素能被许多细菌水解产生氨，分解尿素的细菌有尿八联球菌和尿素芽孢杆菌等，它们式好氧菌，其反应式如下：          2-2在厌氧条件或缺氧的条件下，厌氧微生物和兼性厌氧微生物对有机氮化合物进行还原脱氨、水解脱氨和脱水脱氨三种途径的氨化反应。             2-3  &#

5、160;     2-4        2-52 硝化作用2.1 概念硝化作用是指将氨氮氧化为亚硝酸氮和硝态氮的生物化学反应，2.2 细菌这个过程由亚硝酸菌和硝酸菌共同完成。亚硝化菌有亚硝酸单胞菌属、亚硝酸螺杆菌属和亚硝酸球菌属。硝酸菌有硝化杆菌属、硝化球菌属。亚硝酸菌和硝化菌统称为硝化菌。2.3 反应过程包括亚硝化反应和硝化反应两个步骤。该反应历程为：亚硝化反应           2

6、-6硝化反应                       2-7总反应式           2-8发生硝化反应时细菌分别从氧化NH3和NO2-的过程中获得能量，碳源来自无机碳化合物，如CO32、HCO、CO2等。假定细胞的组成为C5H7NO2，则硝化菌合成的化学计量关系可表示为

7、：亚硝化反应     2-9硝化反应              2-10在综合考虑了氧化合成后，实际应用中的硝化反应总方程式为：    2-112.4 特点从上式可以看出硝化过程的三个重要特点：NH3的生物氧化需要大量的氧，大约每去除1g的NH3-N需要4.2gO2；硝化过程细胞产率非常低，且难以维持较高胜物浓度，特别是在低温的冬季；硝化过程中产生大量的的质子（H），为了使反应能顺利进行，需要大量

8、的碱中和，其理论上大约为每氧化1g的NH3-N需要碱度5.57g(以NaCO3计)。2.5 硝化反应影响因素温度在生物硝化系统中，硝化细菌对温度的变化非常敏感，在535的范围内，硝化菌能进行正常的生理代谢活动。当废水温度低于15时，硝化速率会明显下降，当温度低于10时已启动的硝化系统可以勉强维持，硝化速率只有30时的硝化硝化速率的25%1。尽管温度的升高，生物活性增大，硝化速率也升高，但温度过高将使硝化菌大量死亡，实际运行中要求硝化反应温度低于2。pH值硝化菌对pH值变化非常敏感，最佳pH值是8.08.4，在这一最佳pH值条件下，硝化速度，硝化菌最大的比值速度可达最大值。Anthonison认

9、为pH对硝化反应的影响只是表观现象，实际起作用是两个平衡H+NH3 = NH4+和H+NO2-= HNO2中的NH3（FA）和HNO2（FNA），pH通过这两个平衡影响FA和FNA的浓度起作用的。FA与FNA浓度可由下式计算：               其中A总氮（NH3+NH4+）浓度；  Kb氨的离解常数；Kw 水的电离常数；          Ka亚硝酸的离解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，必将影响硝化反应得进程。在活性污泥法系统中，大多数学者认为溶解氧应该控制在1.52.0mg/L内，低于0.5mg/L则硝化作用趋于停止。当前，有许多学者认为在低DO（1.5mg/L）下可出现SND现象。在DO2.0mg/L，溶解氧浓度对硝化过程影响可不予考虑。但DO浓度不宜太高，因为溶解氧过高能够导致有机物分解过快，从而使微生物缺乏营养，活性污泥易于老化，结构松散。此外溶解氧过高，过量能耗，在经济上也是不适宜的。生物固体平均停留时间（污泥龄）为了使硝化菌群能够在连续流反应器系统存活，微生物在反应器内的停