环境工程废水的脱氮除磷生物法省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
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1、 废水脱氮除磷废水脱氮除磷第1页氨化反应:新鲜污水中,含氮化合物主要是以有机氮,如蛋白质、尿素、胺类化合物、硝基化合物以及氨基酸等形式存在,另外也含有少数氨态氮如NH3及NH4+等。微生物分解有机氮化合物产生氨过程称为氨化作用,很多细菌、真菌和放线菌都能分解蛋白质及其含氮衍生物,其中分解能力强并释放出氨微生物称为氨化微生物,在氨化微生物作用下,有机氮化合物分解、转化为氨态氮,以氨基酸为例:第2页 硝化反应是在好氧条件下,将NH4+转化为NO2-和NO3-过程。总反应式为:硝化细菌是化能自养菌,生长率低,对环境条件改变较为敏感。温度、溶解氧、污泥龄、pH、有机负荷等都会对它产生影响。硝化反应:第
2、3页硝化过程影响原因:(a)好氧环境条件,并保持一定碱度:硝化菌为了取得足够能量用于生长,必须氧化大量NH3和NO2-,氧是硝化反应电子受体,反应器内溶解氧含量高低,必将影响硝化反应进程,在硝化反应曝气池内,溶解氧含量不得低于1mg/L,多数学者提议溶解氧应保持在1.22.0mg/L。在硝化反应过程中,释放H+,使pH下降,硝化菌对pH改变十分敏感,为保持适宜pH,应该在污水中保持足够碱度,以调整pH改变,lg氨态氮(以N计)完全硝化,需碱度(以CaCO3计)7.14g。对硝化菌适宜pH为8.08.4。第4页硝化过程影响原因:(b)混合液中有机物含量不应过高:硝化菌是自养菌,有机基质浓度并不是
3、它增殖限制原因,若BOD值过高,将使增殖速度较快异养型细菌快速增殖,从而使硝化菌不能成为优势种属。(c)硝化反应适宜温度是2030,15以下时,硝化反应速度下降,5时完全停顿。第5页硝化过程影响原因:(d)硝化菌在反应器内停留时间,即生物固体平均停留时间(污泥龄)SRTn,必须大于其最小世代时间,不然将使硝化菌从系统中流失殆尽,普通认为硝化菌最小世代时间在适宜温度条件下为3d。SRTn值与温度亲密相关,温度低,SRTn取值应对应显著提升。(e)除有毒有害物质及重金属外,对硝化反应产生抑制作用物质还有高浓度NH4-N、高浓度NOx-N、高浓度有机基质、部分有机物以及络合阳离子等。第6页 反硝化反
4、应是指在无氧条件下,反硝化菌将硝酸盐氮(NO3-)和亚硝酸盐氮(NO2-)还原为氮气过程。反硝化菌属异养兼性厌氧菌,在有氧存在时,它会以O2为电子进行呼吸;在无氧而有NO3-或NO2-存在时,则以NO3-或NO2-为电子受体,以有机碳为电子供体和营养源进行反硝化反应。总反应式为:反硝化反应:第7页 在反硝化菌代谢活动同时,伴伴随反硝化菌生长繁殖,即菌体合成过程,反应以下:式中:C5H7O2N为反硝化微生物化学组成。反硝化还原和微生物合成总反应式为:从以上过程可知,约96NO3-N经异化过程还原,4经同化过程合成微生物。第8页反硝化过程影响原因:(a)碳源:能为反硝化菌所利用碳源较多,从污水生物
5、脱氮考虑,可有以下三类:一是原污水中所含碳源,对于城市污水,当原污水BOD5/TKN35时,即可认为碳源充分;二是外加碳源,多采取甲醇(CH3OH),因为甲醇被分解后产物为CO2和H2O,不留任何难降解中间产物;三是利用微生物组织进行内源反硝化。(b)pH:对反硝化反应,最适宜pH是6.57.5。pH高于8或低于6,反硝化速率将大为下降。第9页反硝化过程影响原因:(c)溶解氧浓度:反硝化菌属异养兼性厌氧菌,在无分子氧同时存在硝酸根离子和亚硝酸根离子条件下,它们能够利用这些离子中氧进行呼吸,使硝酸盐还原。其次,反硝化菌体内某些酶系统组分,只有在有氧条件下,才能够合成。这样,反硝化反应宜于在缺氧、
6、好氧条件交替条件下进行,溶解氧应控制在0.5 mg/L以下。(d)温度:反硝化反应最适宜温度是2040,低于15反硝化反应速率最低。为了保持一定反硝化速率,在冬季低温季节,可采用如下措施:提高生物固体平均停留时间;降低负荷率;提高污水水力停留时间。第10页 在反硝化反应中,最大问题就是污水中可用于反硝化有机碳多少及其可生化程度。碳源原水中含有有机碳外加碳源,多用甲醇内源呼吸碳源细菌体内原生物质及其贮存有机物第11页(2)生物脱氮工艺(a)三段生物脱氮工艺:将有机物氧化、硝化以及反硝化段独立开来,每一部分都有其自己沉淀池和各自独立污泥回流系统。第12页(b)Bardenpho生物脱氮工艺:设置两
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