污廢水深度處置脫氮的微生物學(xué)原理

1、生物法脫氮原理氨化反應(yīng)硝化反應(yīng)硝化細(xì)菌是化能自養(yǎng)菌，生長(zhǎng)率低，對(duì)環(huán)境條件變化較為敏感。溫度、溶解氧、污泥齡、pH、有機(jī)負(fù)荷等都會(huì)對(duì)它產(chǎn)生影響。約96％的NO3-N經(jīng)異化過程還原，4％經(jīng)同化過程合成微生物。反硝化反應(yīng)氮的氧化還原態(tài)–Ⅲ氨離子NH4+–Ⅱ–Ⅰ羥胺NH2OH0+Ⅰ硝?；鵑OH+Ⅱ+Ⅲ亞硝酸根NO2—+Ⅳ+Ⅴ硝酸根NO3—硝化過程中氮的轉(zhuǎn)化亞硝酸菌的酶系統(tǒng)十分復(fù)雜硝化過程的影響因素（a）好氧環(huán)境：硝化菌氧化NH3和NO2-獲得能量，溶解氧含量的高低，影響硝化反應(yīng)進(jìn)程，硝化反應(yīng)DO不低于2mg/L。（b）堿度：硝化反應(yīng)使pH下降，硝化菌對(duì)pH十分敏感，為保持適宜的pH，污水中應(yīng)有足夠堿度以調(diào)節(jié)pH的變化，lg氨氮完全硝化需堿度（CaCO3計(jì)）7.14g。硝化菌適宜的pH為8.0~8.4。（c）混合液有機(jī)物含量不應(yīng)過高：硝化菌是自養(yǎng)菌，若BOD過高，將使異養(yǎng)型細(xì)菌迅速增殖，使硝化菌不能成為優(yōu)勢(shì)種屬。BOD最好低于15-20mg/l。C/N高，微生物對(duì)氨氮的降解以同化代謝為主；當(dāng)BOD5/N>3時(shí)開始進(jìn)行硝化反應(yīng)。（d）硝化適宜溫度是20~30℃，15℃以下硝化速度下降，5℃時(shí)停止。（e）污泥齡至少大于硝化菌世代時(shí)間（3.3d）。污泥齡θC≥（10-15）d。θC與溫度相關(guān)，溫度低θC高。（f）水力停留時(shí)間（HRT）：3.5~6hNO3-NO2-NH2OHNO2-N2O有機(jī)體(同化反硝化)N2(異化反硝化)反硝化過程簡(jiǎn)化式同化反硝化異化反硝化反硝化反應(yīng)過程（同化反硝化、異化反硝化）2HNO32HNO22HNO2NH2OH2NH3NON2+4H+2H-2H2O+2H-2H2O-H2O+4H+4H-2H2O-2H2O反硝化過程的影響因素（a）碳源：能為反硝化菌所利用的碳源較多，從污水生物脫氮考慮，可有下列三類：一是原污水中所含碳源，污水BOD5/TKN>3~5時(shí),即可認(rèn)為碳源充足；二是外加碳源；三是利用微生物組織進(jìn)行內(nèi)源反硝化。（b）pH：對(duì)反硝化反應(yīng)，最適宜的pH是6.5~7.5。pH高于8或低于6，反硝化速率將大為下降。（c）DO：反硝化菌在無分子氧同時(shí)存在硝酸根和亞硝酸根時(shí)，利用酸根中的氧進(jìn)行呼吸。另一方面，反硝化菌的某些酶只有在有氧條件下才能合成。反硝化細(xì)菌宜在缺氧、好氧交替的條件下生存。缺氧池DO應(yīng)控制在0.5mg/L以下。（d）溫度：反硝化反應(yīng)的最適宜溫度是20~38℃，低于15℃反硝化反應(yīng)速率最低。在冬季，可采用如下措施：提高生物固體平均停留時(shí)間；降低負(fù)荷率；提高污水的水力停留時(shí)間。（e）

HRT：由于反硝化速度快，5－10min基本完成，30min能達(dá)到85-90%左右。故缺氧段或反硝化段HRT＝1－1.5h。在反硝化反應(yīng)中，最大的問題就是污水中可用于反硝化的有機(jī)碳的多少及其可生化程度。碳源原水中含有的有機(jī)碳外加碳源，多用甲醇內(nèi)源呼吸碳源——細(xì)菌體內(nèi)的原生物質(zhì)及其貯存的有機(jī)物2、生物脫氮工藝（1）三段生物脫氮工藝空氣空氣“一級(jí)”曝氣池：去除COD、BOD，BOD<15-20mg/l

有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為NH3、NH4+；“二級(jí)”硝化曝氣池，NH3、NH4+生成NO-3—N，堿度下降；“三級(jí)”反硝化池——NO-3—N轉(zhuǎn)化為氮?dú)狻?）優(yōu)缺點(diǎn)去除效果好各類菌類環(huán)境條件好設(shè)備多，造價(jià)高，能耗大1）流程說明有機(jī)物氧化、硝化及反硝化獨(dú)立，都有自己的沉淀池和污泥回流系統(tǒng)（2）二段生物脫氮工藝（后置反硝化）

（3）缺氧—好氧生物脫氮工藝（A1O工藝，前置反硝化）內(nèi)循環(huán)（硝化液循環(huán)）原污水反硝化反應(yīng)器（缺氧）

BOD去除,硝化反應(yīng)反應(yīng)器（好氧）堿沉淀池處理水剩余污泥回流污泥N2圖7－17分建式缺氧-好氧活性污泥脫氮系統(tǒng)1）工藝特征80年代開創(chuàng),前置反硝化——不加碳源,外加堿度,降低負(fù)荷設(shè)內(nèi)循環(huán)產(chǎn)生堿度,3.75mg堿度/mgNO3—N勿需建后曝氣池回流水含有NO3—N（沉淀池污泥反硝化生成）要提高脫氮率，要增加回流比2）A1/O工藝的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)

流程簡(jiǎn)單，構(gòu)筑物少，只有一個(gè)污泥回流系統(tǒng)和混合液回流系統(tǒng)，節(jié)省基建費(fèi)用。反硝化缺氧池不需外加有機(jī)碳源，降低了運(yùn)行費(fèi)用。因?yàn)楹醚醭卦谌毖醭睾?，可使反硝化殘留的有機(jī)物得到進(jìn)一步去除，提高了出水水質(zhì)。缺氧池中污水的有機(jī)物被反硝化菌所利用，減輕了其它好氧池的有機(jī)物負(fù)荷，同時(shí)缺氧池中反硝化產(chǎn)生的堿度可彌補(bǔ)好氧池中硝化需要堿度的一半。

缺點(diǎn)

脫氮效率不高，一般ηN=（70～80）%

好氧池出水含有一定濃度的硝酸鹽，如二沉池運(yùn)行不當(dāng)，則會(huì)發(fā)生反硝化反應(yīng)，造成污泥上浮，使處理水水質(zhì)惡化。3）A1/O工藝的影響因素1.水力停留時(shí)間tt反硝化≤2h，t硝化≥6h，t硝化：t反硝化=3：1，ηN達(dá)到（70-80）%，否則ηN↓2.進(jìn)入硝化好氧池中BOD5≤80mg/L3.硝化好氧池中DO=2mg/L4.反硝化缺氧池污水中溶解氧性BOD5/NO3—N的比值應(yīng)大于4，保證反硝化過程中有充足的有機(jī)碳源。5.混合液回流比RN：RN不僅影響脫氮效率，而且影響動(dòng)力消耗。

6.MLSS≥3000mg/L，否則ηN↓。7.污泥齡θC應(yīng)為30d。8.硝化段的污泥負(fù)荷率：BOD負(fù)荷<0.18kgBOD5/（kgMLSS·d）；TKN負(fù)荷<0