硝化與反硝化

硝化與反硝化

（公用工程污水車間）

生活污水中，主要含有有機(jī)氮和氨氮。

當(dāng)污水中的有機(jī)物被生物降解氧化時(shí)，其中的有機(jī)氮被轉(zhuǎn)化為氨氮。

（一）概述生物脫氮除磷技術(shù)一、廢水中氮的處理技術(shù)

水體若為水源，將增加給水處理的難度和成本。

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)致水體富營(yíng)養(yǎng)化。

二級(jí)處理的出水需進(jìn)行脫氮處理。（二）生物法脫氮1、生物脫氮機(jī)理

生物脫氮是在微生物的作用下，將有機(jī)氮和氨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為N2和NxO氣體的過程。其中包括硝化和反硝化兩個(gè)反應(yīng)過程。（1）硝化反應(yīng)

硝化反應(yīng)是在好氧條件下，將NH4＋轉(zhuǎn)化為NO2—和NO3－的過程。

由亞硝酸菌和硝酸菌兩種菌共同完成的。

這兩種菌屬于化能自養(yǎng)型微生物。定義

細(xì)菌2NH4＋＋3O2―――→2NO2－＋4H＋＋2H2O硝化菌2NO2－＋O2―――－→2NO3－硝化菌總反應(yīng)式：NH4＋＋2O2―――→NO3－＋2H＋＋H2O

硝化菌

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

低于15℃時(shí)，反應(yīng)速度迅速下降，5℃時(shí)反應(yīng)幾乎完全停止。影響因素

硝化反應(yīng)的適宜溫度為20℃－30℃

硝化菌是自養(yǎng)菌，若水中BOD5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例下降。?BOD5/TKN下降下降?硝化菌的泥齡

硝化菌的生長(zhǎng)世代周期較長(zhǎng)，為了保證硝化作用的進(jìn)行，泥齡應(yīng)取大于硝化菌最小世代時(shí)間兩倍以上。?溶解氧

硝化反應(yīng)對(duì)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2mg/L以上。

硝化菌受PH值的影響很敏感，適宜的PH值7－8。?pH值

在廢水中保持足夠的堿度，以調(diào)節(jié)PH值的變化。（2）反硝化反應(yīng)

反硝化反應(yīng)是指在無氧條件下，反硝化菌將硝酸鹽氮（NO3－）和亞硝酸鹽氮（NO2－）還原為氮?dú)獾倪^程。定義

6NO3－＋2CH3OH―――→6NO2－＋2CO2＋4H2O硝酸還原菌6NO2－＋3CH3OH———→3N2＋3H2O＋6OH－＋3CO2

亞硝酸還原菌6NO3－＋5CH3OH—————→5CO2＋3N2+7H2O+6OH－反硝化菌總反應(yīng)式：反硝化菌屬異型兼性厭氧菌。

在有氧存在時(shí)，它會(huì)以O(shè)2為電子受體進(jìn)行好氧呼吸；

在無氧而有NO3－或NO2－存在時(shí)，則以NO3－或NO2－為電子受體，以有機(jī)碳為電子供體和營(yíng)養(yǎng)源進(jìn)行反硝化反應(yīng)。

在反硝化菌代謝活動(dòng)的同時(shí)，伴隨著反硝化菌的生長(zhǎng)繁殖，即菌體合成過程，其反應(yīng)如下：3NO3－＋14CH3OH＋CO2＋3H＋—————→3C5H7O2N＋19H2O式中C5H7O2N為反硝化微生物的化學(xué)組成。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96%的NO3--N經(jīng)異化過程還原，4%經(jīng)同化過程合成微生物。NO3－＋1.08CH3OH＋H＋―――→0.065C5H7O2N＋0.47N2＋0.76CO2＋2.44H2O影響因素①BOD5/TKN

當(dāng)污水中BOD5/TKN>3～5時(shí)，可認(rèn)為碳源充足。不同的有機(jī)碳將導(dǎo)致反硝化速率的不同。碳源按其來源可分為三類：外加碳源，多采用甲醇，因?yàn)榧状急环纸夂蟮漠a(chǎn)物為CO2，H2O，不產(chǎn)生其它難降解的中間產(chǎn)物，但其費(fèi)用較高；

原水中含有的有機(jī)碳；

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；

②pH值

?PH值高于8或低于6時(shí)，反硝化速率將迅速下降。?

反硝化反應(yīng)的適宜PH值為6.5～7.5。③溫度

但溫度低于15℃時(shí)，反硝化速率明顯下降。

反硝化反應(yīng)的溫度范圍較寬，在5℃-40℃范圍內(nèi)都可以進(jìn)行。小結(jié)

★從硝化和反硝化的機(jī)理可看出，硝化過程僅改變了廢水中氮素的存在形式，反硝化過程才是真正的脫氮過程。

★反硝化具備的條件（1）污水中含有充足的電子供體；（2）厭氧或虧氧條件。

★因此，污水中氨氮的去除，需先在好氧條件下進(jìn)行硝化處理，在厭氧或缺氧條件下進(jìn)行反硝化處理。

（3）同化作用在生物處理過程中，污水中的一部分氮（氨氮或有機(jī)氮）被同化成微生物細(xì)胞的組成部分，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。當(dāng)進(jìn)水氨氮濃度較低時(shí)，同化作用可能成為脫氮的主要途徑。