硝化與反硝化PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1 硝化與反硝化硝化與反硝化 生活污水中，主要含有有機氮和氨氮。生活污水中，主要含有有機氮和氨氮。 廢廢水水中中氮氮的的存存在在形形式式 有機氮 氨氮 亞硝酸氮 硝酸氮 當(dāng)污水中的有機物被生物降解氧化時，當(dāng)污水中的有機物被生物降解氧化時， 其中的有機氮被轉(zhuǎn)化為氨氮。其中的有機氮被轉(zhuǎn)化為氨氮。 （一）概述（一）概述 生物脫氮除磷技術(shù)生物脫氮除磷技術(shù) 一、一、 廢水中氮的處理技術(shù)廢水中氮的處理技術(shù) 第1頁/共28頁 水體若為水源，將增加給水處理的難度水體若為水源，將增加給水處理的難度 和成本。和成本。 經(jīng)活性污泥法處理的污水有相當(dāng)數(shù)量的經(jīng)活性污泥法處理的污水有相當(dāng)數(shù)量的 氨氮排入水體，可導(dǎo)致

2、水體富營養(yǎng)化。氨氮排入水體，可導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化。 二級處理的出水需二級處理的出水需 進行脫氮處理。進行脫氮處理。 第2頁/共28頁 （二）生物法脫氮（二）生物法脫氮 1、生物脫氮機理、生物脫氮機理 生物脫氮是在微生物的作用下，將有機氮生物脫氮是在微生物的作用下，將有機氮 和氨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為和氨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為N2和和NxO氣體的過程。氣體的過程。 其中包括硝化和反硝化兩個反應(yīng)過程。其中包括硝化和反硝化兩個反應(yīng)過程。 第3頁/共28頁 （1 1）硝化反應(yīng)）硝化反應(yīng) 硝化反應(yīng)是在好氧條件下，將硝化反應(yīng)是在好氧條件下，將NH4 轉(zhuǎn) 轉(zhuǎn) 化為化為NO2和和NO3 的過程。 的過程。 由亞硝酸菌和硝酸菌兩種菌共同

3、完成的由亞硝酸菌和硝酸菌兩種菌共同完成的 。 這兩種菌屬于化能這兩種菌屬于化能自養(yǎng)型自養(yǎng)型微生物。微生物。 定義定義 細菌細菌 第4頁/共28頁 2NH4 3O22NO2 4H 2H2O 硝化菌硝化菌 2NO2 O2 2NO3 硝化菌硝化菌 總反應(yīng)式：總反應(yīng)式： NH4 2O2NO3 2H H2O 硝化 菌 硝化細菌是化能自養(yǎng)菌，生長率低，對環(huán)境硝化細菌是化能自養(yǎng)菌，生長率低，對環(huán)境 條件變化較為敏感。條件變化較為敏感。 第5頁/共28頁 溫度溫度 低于低于15時，反應(yīng)速度迅速下降，時，反應(yīng)速度迅速下降，5時反時反 應(yīng)幾乎完全停止。應(yīng)幾乎完全停止。 影響因素影響因素 硝化反應(yīng)的適宜溫度為硝化反

4、應(yīng)的適宜溫度為2030 硝化菌是自養(yǎng)菌，若水中硝化菌是自養(yǎng)菌，若水中BOD5值過高，將有值過高，將有 助于異氧菌的迅速增殖，微生物中的硝化菌的比助于異氧菌的迅速增殖，微生物中的硝化菌的比 例下降。例下降。 BOD5/TKN 第6頁/共28頁 下降下降下降下降 第7頁/共28頁 硝化菌的泥齡硝化菌的泥齡 硝化菌的生長世代周期較長，為了保證硝化作硝化菌的生長世代周期較長，為了保證硝化作 用的進行，泥齡應(yīng)取大于硝化菌最小世代時間兩用的進行，泥齡應(yīng)取大于硝化菌最小世代時間兩 倍以上。倍以上。 溶解氧溶解氧 硝化反應(yīng)對溶解氧有較高的要求，處理硝化反應(yīng)對溶解氧有較高的要求，處理 系統(tǒng)中的溶解氧量最好保持在

5、系統(tǒng)中的溶解氧量最好保持在2mg/L以上。以上。 第8頁/共28頁 硝化菌受硝化菌受PH值的影響很敏感，適宜的值的影響很敏感，適宜的 PH值值78。 pH值值 在廢水中保持足夠的堿度，以調(diào)節(jié)在廢水中保持足夠的堿度，以調(diào)節(jié)PH值值 的變化。的變化。 第9頁/共28頁 （2 2）反硝化反應(yīng)）反硝化反應(yīng) 反硝化反應(yīng)是指在無氧條件下，反硝反硝化反應(yīng)是指在無氧條件下，反硝 化菌將硝酸鹽氮（化菌將硝酸鹽氮（NO3 ）和亞硝酸鹽氮 ）和亞硝酸鹽氮 （NO2 ）還原為氮氣的過程。 ）還原為氮氣的過程。 定義定義 第10頁/共28頁 6NO3 2CH3OH6NO2 2CO24H2O 硝酸還原硝酸還原 菌菌 6N

6、O2 3CH3OH3N23H2O6OH 3CO2 亞硝酸還原菌亞硝酸還原菌 6NO3 5CH3OH 5CO23N2+7H2O+ 6OH 反硝化菌反硝化菌 總反應(yīng)式總反應(yīng)式 ： 第11頁/共28頁 反硝化菌屬異型兼性厭氧菌。反硝化菌屬異型兼性厭氧菌。 在有氧存在時，它會以在有氧存在時，它會以O(shè)2為電子受體進為電子受體進 行好氧呼吸；行好氧呼吸； 在無氧而有在無氧而有NO3 或 或NO2 存在時，則以 存在時，則以 NO3 或 或NO2 為電子受體，以有機碳為電子供 為電子受體，以有機碳為電子供 體和營養(yǎng)源進行反硝化反應(yīng)。體和營養(yǎng)源進行反硝化反應(yīng)。 第12頁/共28頁 在反硝化菌代謝活動的同時，伴

7、隨著反硝在反硝化菌代謝活動的同時，伴隨著反硝 化菌的生長繁殖，即菌體合成過程，其反應(yīng)化菌的生長繁殖，即菌體合成過程，其反應(yīng) 如下：如下： 3NO3 14CH3OHCO23H 3C5H7O2N19H2O 式中式中C5H7O2N為反硝化微生物的化學(xué)組成。為反硝化微生物的化學(xué)組成。 第13頁/共28頁 反硝化還原和微生物合成的總反應(yīng)式為：反硝化還原和微生物合成的總反應(yīng)式為： 從以上的過程可知，約從以上的過程可知，約96%的的NO3-N經(jīng)異化經(jīng)異化 過程還原，過程還原，4%經(jīng)同化過程合成微生物。經(jīng)同化過程合成微生物。 NO3 1.08CH3OHH 0.065C 5H7O2N 0.47N 2 0.76C

8、O 2 2.44H2O 第14頁/共28頁 影響因素影響因素 BOD5/TKN 當(dāng)污水中當(dāng)污水中BOD5/TKN35時，可認為碳源時，可認為碳源 充足。不同的有機碳將導(dǎo)致反硝化速率的不同。充足。不同的有機碳將導(dǎo)致反硝化速率的不同。 第15頁/共28頁 碳源按其來源可分為三類：碳源按其來源可分為三類： 外加碳源，多采用外加碳源，多采用甲醇甲醇，因為甲醇被分，因為甲醇被分 解后的產(chǎn)物為解后的產(chǎn)物為CO2，H2O，不產(chǎn)生其它難降，不產(chǎn)生其它難降 解的中間產(chǎn)物，但其費用較高；解的中間產(chǎn)物，但其費用較高； 原水中含有的有機碳；原水中含有的有機碳； 內(nèi)源呼吸碳源內(nèi)源呼吸碳源細菌體內(nèi)的原生物質(zhì)及細菌體內(nèi)的原

9、生物質(zhì)及 其貯存的有機物；其貯存的有機物； 第16頁/共28頁 pH值值 PH值高于值高于8或低于或低于6時，反硝化速率將迅時，反硝化速率將迅 速下降。速下降。 反硝化反應(yīng)的適宜反硝化反應(yīng)的適宜PH值為值為6.57.5。 第17頁/共28頁 溫度溫度 但溫度低于但溫度低于15時，反硝化速率明顯下降時，反硝化速率明顯下降 。 反硝化反應(yīng)的溫度范圍較寬，在反硝化反應(yīng)的溫度范圍較寬，在5-40 范圍內(nèi)都可以進行。范圍內(nèi)都可以進行。 第18頁/共28頁 第19頁/共28頁 小結(jié)小結(jié) 從硝化和反硝化的機理可看出，硝化過程從硝化和反硝化的機理可看出，硝化過程 僅改變了廢水中氮素的存在形式，反硝化過程僅改變

10、了廢水中氮素的存在形式，反硝化過程 才是真正的脫氮過程。才是真正的脫氮過程。 反硝化具備的條件（反硝化具備的條件（1）污水中含有充足的）污水中含有充足的 電子供體；（電子供體；（2）厭氧或虧氧條件。）厭氧或虧氧條件。 因此，污水中氨氮的去除，需先在好氧條件下因此，污水中氨氮的去除，需先在好氧條件下 進行硝化處理，在厭氧或缺氧條件下進行反硝化進行硝化處理，在厭氧或缺氧條件下進行反硝化 處理。處理。 第20頁/共28頁 （3）同化作用）同化作用 在生物處理過程中，污水中的一部分氮（氨在生物處理過程中，污水中的一部分氮（氨 氮或有機氮）被同化成微生物細胞的組成部氮或有機氮）被同化成微生物細胞的組成部 分，并以剩余活性污泥的形式得以從污水中分，并以剩余活性污泥的形式得以從污水中 去除的過程，稱為同化作用。去除的過程，稱為同化作用。 當(dāng)進水氨氮濃度較低時，同化作用可能成為當(dāng)進水氨氮濃度較低時，同化作用可能成為 脫氮的主要途徑。脫氮的主要途徑。 第21頁/共28頁 （三）生物脫氮工藝（三）生物脫氮工藝 1 1、三段生物脫氮工藝、三段生物脫氮工藝 第22頁/共28頁 2 2、BardenphoBardenpho生物脫氮工藝生物脫氮工藝 第23頁/共