水處置中生物脫氮大體原理

1、水處置中生物脫氮大體原理進(jìn)行生物脫可分為氨化-硝化-反硝化三個(gè)步驟。由于氨化反映速度專(zhuān)門(mén)快，在一樣處置設(shè)施中均能完成，故生物脫的關(guān)鍵在于硝化和反硝化。生物脫是在微生物的作用下，將有機(jī)和NH3-N轉(zhuǎn)化為N2和NxO氣體的進(jìn)程1。中存在著有機(jī)、NH3-NNOx-N等形式的，而其中以NH3-N和有機(jī)為要緊形式。在生物處置進(jìn)程中，有機(jī)被異養(yǎng)微生物氧化分解，即通過(guò)氨化作用轉(zhuǎn)化為成NH3-N,而后經(jīng)硝化進(jìn)程轉(zhuǎn)化變成NOx-N,最后通過(guò)反硝化作用使NOx-N轉(zhuǎn)化成N2,而逸入大氣。由此可見(jiàn)，進(jìn)行生物脫可分為氨化-硝化-反硝化三個(gè)步驟。由于氨化反映速度專(zhuān)門(mén)快，在一樣處置設(shè)施中均能完成，故生物脫的關(guān)鍵在于硝化和

2、反硝化。1 .氨化作用氨化作用是指將有機(jī)化合物轉(zhuǎn)化為NH3-N的進(jìn)程，也稱(chēng)為礦化作用。參與氨化作用的細(xì)菌稱(chēng)為氨化細(xì)菌。在自然界中，它們的種類(lèi)很多，要緊有好氧性的熒光假單胞菌和靈桿菌、兼性的變形桿菌和厭氧的腐敗梭菌等。在好氧條件下，要緊有兩種降解方式，一是氧化酶催化下的氧化脫氨2。例如氨基酸生成酮酸和氨：丙氨酸亞氨基丙酸法丙酮酸另一是某些好氧菌，在水解酶的催化作用下能水?dāng)[脫反映。例如尿素能被許多細(xì)菌水解產(chǎn)生氨，分解尿素的細(xì)菌有尿八聯(lián)球菌和尿素芽抱桿菌等，它們是好氧菌，其反映式如下：(NN3c0：；鼻十也十%。在厭氧或缺氧的條件下，厭氧微生物和兼性厭氧微生物對(duì)有機(jī)化合物進(jìn)行還原脫氨、水?dāng)[脫氨和脫水

3、脫氨三種途徑的氨化反映。CHyCHNHCOOHCOCOON+AW?2 .硝化作用硝化作用是指將NH3-N氧化為NOx-N的生物化學(xué)反映，那個(gè)進(jìn)程由亞硝酸菌和硝酸菌一起完成，包括亞硝化反映和硝化反映兩個(gè)步驟。該反映歷程為：吟+/0+2型£7亞硝化反應(yīng)2(2-6)N19J+R今兒石白化反應(yīng)2(2-7)會(huì)反應(yīng)式523-2(2-8)亞硝酸菌有亞硝酸單胞菌屬、亞硝酸螺桿菌屬和亞硝酸球菌屬。硝酸菌有硝酸桿菌屬、硝酸球菌屬。亞硝酸菌和硝酸菌統(tǒng)稱(chēng)為硝化菌22。發(fā)生硝化反映時(shí)細(xì)菌別離從氧化NH3-N和NO2-N的進(jìn)程中取得能量，碳源來(lái)自無(wú)機(jī)碳化合物，如CO32、HCO、CO冷。假定細(xì)胞的組成為C5H7

4、NO2那么硝化菌合成的化學(xué)計(jì)量關(guān)系可表示為:亞眥反應(yīng)項(xiàng)3T10NO7+3C，H了2234Hm°(2-9)硝化反應(yīng)"+啊+10NOT10NO(小|在綜合考慮了氧化合成后，對(duì)亞用中的硝化反應(yīng)總方程式為！%+1,獎(jiǎng)?？?。.988。17QQZC'HKJ+LQ4比。+0.98hror+0.88H.CO,由上式能夠看出硝化進(jìn)程的三個(gè)重要特點(diǎn)：NH3的生物氧化需要大量的氧，大約每去除1g的NH3-N需要；硝化進(jìn)程細(xì)胞產(chǎn)率超級(jí)低，難以維持較高物質(zhì)濃度，專(zhuān)門(mén)是在低溫的冬季；硝化進(jìn)程中產(chǎn)生大量的質(zhì)子(H+),為了使反映能順利進(jìn)行，需要大量的堿中和，理論上大約為每氧化1g的NH3-N需

5、要堿度(以NaCO31)。3 .反硝化作用反硝化作用是指在厭氧或缺氧(DO寸條件下，NOx-N及其它氧化物被用作電子受體被還原為氣或的其它氣態(tài)氧化物的生物學(xué)反映，那個(gè)進(jìn)程由反硝化菌完成3-4。反映歷程為：NO； T NO£ tNOT Np T M(2-12)Nq+5用（有機(jī)電子供體）7工+ZHQ+OH-2（2-13）+3田（有機(jī)電子供體）T5M+HQ+OH-2（2-14）H能夠是任何能提供電子，且能還原NOx-N為氣的物質(zhì)，包括有機(jī)物、硫化物、H+等。進(jìn)行這種反映的細(xì)菌要緊有變形桿菌屬、微球菌屬、假單胞菌屬、芽胞桿菌屬、產(chǎn)堿桿菌屬、黃桿菌屬等兼性細(xì)菌，它們?cè)谧匀唤缰衅毡榇嬖凇Ｓ蟹肿友醮嬖跁r(shí)，利用O2作為最終電子受體，氧化有機(jī)物，進(jìn)行呼吸；無(wú)分子氧存在時(shí)，利用NOx-N進(jìn)行呼吸。研究說(shuō)明，這種利用分子氧和NOx-N之間的轉(zhuǎn)換很容易進(jìn)行，即便頻繁互換也可不能抑制反硝化的進(jìn)行。大多數(shù)反硝化菌能進(jìn)行反硝化的同時(shí)將NOk-N同化為NH3-N而供給細(xì)胞合成之用，這也確實(shí)是所謂同化反硝化。只有當(dāng)NOk-N作為反硝化菌唯一可利用的氨源時(shí)Nd-N同化代謝才可能發(fā)生。若是中同時(shí)存在NH3-N反硝化菌有限地利用NH3-N進(jìn)行合成。4 .同化作用在生物脫進(jìn)程中，中的一部份（NH3-N或有機(jī)）被同化為異養(yǎng)生物細(xì)胞的組成部份。微生物細(xì)胞采納C60H87O23N12床表示，