活性污泥的凈化機(jī)理

1、活性污泥的凈化機(jī)理第1頁(yè)，共15頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)50分，星期四細(xì)菌分解和水解氧硝化氧硝化同化自溶和自身氧化反硝化有機(jī)碳反硝化有機(jī)碳一、生物脫氮機(jī)理及影響因素有機(jī)N （尿素、蛋白質(zhì)等）氨氮亞硝態(tài)氮硝態(tài)氮有機(jī)氮（細(xì)菌細(xì)胞）有機(jī)氮（凈增長(zhǎng)）氮?dú)獾?頁(yè)，共15頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)50分，星期四一、生物脫氮機(jī)理及影響因素生物脫氮反應(yīng)氨化反應(yīng)硝化反應(yīng)反硝化反應(yīng)生物脫氮可分為氨化硝化反硝化三個(gè)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。第3頁(yè)，共15頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)50分，星期四生物脫氮反應(yīng)氨化反應(yīng)硝化反應(yīng)反硝

2、化反應(yīng)自養(yǎng)菌硝化反應(yīng)是在好氧條件下，將NH4+轉(zhuǎn)化為NO2-和NO3-的過(guò)程。好氧狀態(tài)：DO1mg/L；1gNH3-N完全硝化需氧4.57g，即硝化需氧量。(氧-電子受體)消耗廢水中的堿度：1gNH3-N完全硝化需堿度7.1g（以CaCO3計(jì)），廢水中應(yīng)有足夠堿度，以維持pH值不變。污泥齡C（10-15）d（比較長(zhǎng)）。BOD520mg/L。溫度：適宜溫度是35 第4頁(yè)，共15頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)50分，星期四一、生物脫氮機(jī)理及影響因素生物脫氮反應(yīng)氨化反應(yīng)硝化反應(yīng)反硝化反應(yīng)傳統(tǒng)水處理理論認(rèn)為反硝化反應(yīng)是指在缺氧或無(wú)氧的條件下，硝酸鹽氮(NO3-)和亞硝酸鹽氮(NO2-)被用作為電子

3、受體，并被反硝化菌還原為氮?dú)獾倪^(guò)程。第5頁(yè)，共15頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)50分，星期四碳源或能源：原污水中所含碳源、外加碳源、利用微生物組織進(jìn)行內(nèi)源反硝化（內(nèi)源呼吸碳源）。(有機(jī)碳-電子供體)pH：7.07.5。溶解氧濃度：0.5 mg/L以下。溫度：1530。堿度和PH值升高二、反硝化反應(yīng)異養(yǎng)兼性厭氧菌第6頁(yè)，共15頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)50分，星期四H ： 任何能提供電子，且能還原NOxN為氮?dú)獾奈镔|(zhì)，包括有機(jī)物、硫化物、H+等 反硝化菌種類(lèi) ：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 ，其中大部分細(xì)菌為異養(yǎng)菌，也有少數(shù)為自養(yǎng)

4、菌，如 脫氮硫桿菌 。二、反硝化反應(yīng)反硝化微生物的化學(xué)組成傳統(tǒng)的反硝化細(xì)菌屬于異養(yǎng)厭氧微生物，還有少量屬于自養(yǎng)型反硝化菌，20世紀(jì)80年代又發(fā)現(xiàn)了好氧的反硝化細(xì)菌。根據(jù)其各自的特點(diǎn)，不同營(yíng)養(yǎng)菌種結(jié)合也形成了不同的工藝。第7頁(yè)，共15頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)50分，星期四 好氧反硝化菌主要存在于假單胞菌屬、產(chǎn)堿桿菌屬、副球菌屬和芽孢桿菌屬等，是一類(lèi)好氧或兼性好氧、以有機(jī)碳作為能源、利用好氧反硝化酶系的異養(yǎng)硝化菌。二、反硝化反應(yīng)好氧反硝化菌與厭氧反硝化菌的反硝化相比，好氧反硝化菌的反硝化的特征為：1)一般好氧反硝化菌的反硝化的主要產(chǎn)物是N2O，而厭氧反硝化菌的反硝化則主要產(chǎn)生N2，以及少

5、量的N2O和NO；2)能在好氧條件下進(jìn)行反硝化，使其與硝化能夠同時(shí)進(jìn)行； 3)可將銨態(tài)氮在好氧條件下直接轉(zhuǎn)化成氣態(tài)產(chǎn)物；4)反硝化速率慢一些；5)好氧反硝化菌的反硝化中，NO3一、02均可作為電子最終受體，除去NO3一的同時(shí)還消耗了O2；6)催化好氧反硝化菌的反硝化的硝酸鹽還原酶是周質(zhì)酶而不是膜結(jié)合酶第8頁(yè)，共15頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)50分，星期四優(yōu)點(diǎn)：（1）使硝化與反硝化在同一個(gè)反應(yīng)器中進(jìn)行，硝化的產(chǎn)物可直接作為反硝化的底物，避免了NO3一、NO2一的積累對(duì)硝化反應(yīng)的抑制，加速了硝化一反硝化進(jìn)程，并可大大減少占地面積和建設(shè)資金；（2） 由于反硝化過(guò)程中產(chǎn)生的堿度可以部分補(bǔ)償硝化

6、過(guò)程損失的堿度，使系統(tǒng)中的PH值保持穩(wěn)定；（3） 反硝化階段不需另外添加碳源，可以減少碳源，降低成本；（4） 在處理過(guò)程中好氧反硝化菌更容易控制。二、反硝化反應(yīng)好氧反硝化菌第9頁(yè)，共15頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)50分，星期四三、生物脫氮工藝自養(yǎng)反硝化細(xì)菌的研究進(jìn)展 不需要異養(yǎng)反硝化過(guò)程中必需的有機(jī)碳，它有兩個(gè)優(yōu)勢(shì)： 不需要投放有機(jī)物作為碳源，節(jié)省開(kāi)支； 產(chǎn)生極少量的污泥，因此將污泥的處理量降低到最小。 自養(yǎng)反硝化細(xì)菌主要有利用氫的反硝化細(xì)菌和利用硫的反硝化細(xì)菌，后者在將硫或硫的化合物氧化為硫酸鹽的同時(shí)，將硝酸鹽還原為氮?dú)?，該過(guò)程的反應(yīng)式如下：55S+50NO3十38H2O+20CO2

7、 +4NH4+ 4C5H7O2N+25N2+55SO4十64H+ 反硝化過(guò)程產(chǎn)生的H 會(huì)降低環(huán)境的pH 值，而脫氮硫桿菌生存的最優(yōu)pH 環(huán)境為中性，因此要想中和反應(yīng)，就必須向反應(yīng)中投加堿。可以將自養(yǎng)反硝化菌與異養(yǎng)反硝化菌混合培養(yǎng)，這樣自養(yǎng)反硝化所需要的堿就可以從異養(yǎng)反硝化產(chǎn)生的堿中獲得。 自養(yǎng)反硝化細(xì)菌(如脫氮硫桿菌)不需要有機(jī)物作為碳源，僅有無(wú)機(jī)鹽的存在就可以完成反硝化作用，大大減少污泥產(chǎn)生量。自養(yǎng)反硝化細(xì)菌為污水處理開(kāi)辟了一條新的捷徑，相信它將具有更為廣闊的應(yīng)用前景。第10頁(yè)，共15頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)50分，星期四三、生物脫氮工藝（1）三段生物脫氮工藝：第11頁(yè)，共15頁(yè)，

8、2022年，5月20日，10點(diǎn)50分，星期四三、生物脫氮工藝（2）二級(jí)活性污泥生物脫氮工藝第12頁(yè)，共15頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)50分，星期四三、生物脫氮工藝（3）A/O脫氮工藝第13頁(yè)，共15頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)50分，星期四反硝化的意義反硝化作用的意義在于：，硝酸鹽還原作用使水中的低毒硝酸鹽濃度降低，而使具有較高毒性的亞硝酸鹽濃度增加，所以是不利的。，脫氮作用使水中的低毒硝酸鹽濃度降低，變?yōu)闊o(wú)毒的氮?dú)馀懦?，是有利的。，在草缸中，脫氮作用?huì)使對(duì)草有營(yíng)養(yǎng)意義的硝酸鹽減少，對(duì)草是不利的，特別是在氮循環(huán)保持良好狀態(tài)的生態(tài)群落中。，如果要增加脫氮作用的強(qiáng)度，可以創(chuàng)造適合反應(yīng)的條件，其中保持適合的酸堿度和一定可溶性無(wú)氮有機(jī)物濃度是關(guān)鍵。無(wú)氮有機(jī)物水中的存在有限，可以考慮額外添加補(bǔ)充，例如向水中補(bǔ)充葡萄糖溶液。，