生物脫氮基本原理(共3頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上生物脫氮基本原理 作者：weidongwin閱讀：994 次上傳時間：2005-10-13推薦人：weidongwin 簡介： 進行生物脫氮可分為氨化硝化反硝化三個步驟。由于氨化反應(yīng)速度很快，在一般廢水處理設(shè)施中均能完成，故生物脫氮的關(guān)鍵在于硝化和反硝化。關(guān)鍵字：生物脫氮基本原理 氨化 硝化 反硝化 同化 生物脫氮是在微生物的作用下，將有機氮和NH3-N轉(zhuǎn)化為N2和NxO氣體的過程1。廢水中存在著有機氮、NH3-N、NOx-N等形式的氮，而其中以NH3-N和有機氮為主要形式。在生物處理過程中，有機氮被異養(yǎng)微生物氧化分解，即通過氨化作用轉(zhuǎn)化為成NH3-N，而后經(jīng)硝化過程

2、轉(zhuǎn)化變?yōu)镹Ox-N，最后通過反硝化作用使NOx-N轉(zhuǎn)化成N2，而逸入大氣。由此可見，進行生物脫氮可分為氨化硝化反硝化三個步驟。由于氨化反應(yīng)速度很快，在一般廢水處理設(shè)施中均能完成，故生物脫氮的關(guān)鍵在于硝化和反硝化。1. 氨化作用氨化作用是指將有機氮化合物轉(zhuǎn)化為NH3-N的過程，也稱為礦化作用。參與氨化作用的細菌稱為氨化細菌。在自然界中，它們的種類很多，主要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，主要有兩種降解方式，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： (2-1)丙氨酸     &

3、#160;         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解脫氮反應(yīng)。例如尿素能被許多細菌水解產(chǎn)生氨，分解尿素的細菌有尿八聯(lián)球菌和尿素芽孢桿菌等，它們是好氧菌，其反應(yīng)式如下：        (2-2)在厭氧或缺氧的條件下，厭氧微生物和兼性厭氧微生物對有機氮化合物進行還原脫氨、水解脫氨和脫水脫氨三種途徑的氨化

4、反應(yīng)。             (2-3)       (2-4)       (2-5)2. 硝化作用硝化作用是指將NH3-N氧化為NOx-N的生物化學反應(yīng)，這個過程由亞硝酸菌和硝酸菌共同完成，包括亞硝化反應(yīng)和硝化反應(yīng)兩個步驟。該反應(yīng)歷程為：亞硝化反應(yīng)         

5、0; (2-6)硝化反應(yīng)                       (2-7)總反應(yīng)式           (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)稱為硝化菌22。發(fā)生硝化反應(yīng)時細菌分別從氧化

6、NH3-N和NO2-N的過程中獲得能量，碳源來自無機碳化合物，如CO32、HCO、CO2等。假定細胞的組成為C5H7NO2，則硝化菌合成的化學計量關(guān)系可表示為：亞硝化反應(yīng)     (2-9)硝化反應(yīng)               (2-10)在綜合考慮了氧化合成后，實際應(yīng)用中的硝化反應(yīng)總方程式為：    (2-11)由上式可以看出硝化過程的三個重要特征：NH3的生物氧化需要大量的氧，大約每

7、去除1g的NH3-N需要4.2gO2；硝化過程細胞產(chǎn)率非常低，難以維持較高物質(zhì)濃度，特別是在低溫的冬季；硝化過程中產(chǎn)生大量的質(zhì)子（H+），為了使反應(yīng)能順利進行，需要大量的堿中和，理論上大約為每氧化1g的NH3-N需要堿度5.57g(以NaCO3計)。3. 反硝化作用反硝化作用是指在厭氧或缺氧（DO<0.3-0.5mg/L）條件下，NOx-N及其它氮氧化物被用作電子受體被還原為氮氣或氮的其它氣態(tài)氧化物的生物學反應(yīng)，這個過程由反硝化菌完成3-4。反應(yīng)歷程為：           &#

8、160;         (2-12)         (2-13)          (2-14)H可以是任何能提供電子，且能還原NOx-N為氮氣的物質(zhì)，包括有機物、硫化物、H+等。進行這類反應(yīng)的細菌主要有變形桿菌屬、微球菌屬、假單胞菌屬、芽胞桿菌屬、產(chǎn)堿桿菌屬、黃桿菌屬等兼性細菌，它們在自然界中廣泛存在。有分子氧存在時，利用O2作為最終電子受體，氧化有機物，進行呼吸；無分子氧存在時，利用NOx-N進行呼吸。研究表明，這種利用分子氧和NOx-N之間的轉(zhuǎn)換很容易進行，即使頻繁交換也不會抑制反硝化的進行。大多數(shù)反硝化菌能進行反硝化的同時將NOx-N同化為NH3-N而供給細胞合成之用，這也就是所謂同化反硝化。只有當NOx-N作為反硝化菌唯一可利用的氨源時NOx-N同化代謝才可能發(fā)生。如果廢水中同時存在NH3-N，反硝化菌有限地利用NH3-N進行合成。4.同化作用在生物脫氮過程中，廢水中的一部分氮（NH3-N或有機氮）被同化為異養(yǎng)生物細胞的組成部分。微生物細胞采用C60H87O23N12P來表示，按細胞的干重量計算，微生物細胞