硝化与反硝化.doc

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1、3.7 硝化与反硝化 废水中的氮常以合氮有机物、氨、硝酸盐及亚硝酸盐等形式存在。生物处理把大多数有机氮转化为氨，然后可进一步转化为硝酸盐。一、硝化与反硝化(一) 硝化在好氧条件下，通过亚硝酸盐菌和硝酸盐菌的作用，将氨氮氧化成亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的过程，称为生物硝化作用。反应过程如下： 亚硝酸盐菌 NH4+3/2O2 NO2-+2H+H2O-E E=278.42KJ第二步亚硝酸盐转化为硝酸盐：硝酸盐菌NO-+1/2O2 NO3-E E=278.42KJ这两个反应式都是释放能量的过程，氨氮转化为硝态氮并不是去除氮而是减少它的需氧量。上诉两式合起来写成： NH4+2O2 NO3-+2H+H2O-E

2、E=351KJ综合氨氧化和细胞体合成反应方程式如下：NH4+1.83O2+1.98HCO3- 0.02C5H7O2N+0.98 NO3-+1.04 H2O+1.88H2CO3由上式可知：(1)在硝化过程中，1g氨氮转化为硝酸盐氮时需氧4.57g；(2)硝化过程中释放出H+，将消耗废水中的碱度，每氧化lg氨氮，将消耗碱度(以CaCO3计) 7.lg。影响硝化过程的主要因素有：(1)pH值 当pH值为8.08.4时(20)，硝化作用速度最快。由于硝化过程中pH将下降，当废水碱度不足时，即需投加石灰，维持pH值在7.5以上；(2)温度 温度高时，硝化速度快。亚硝酸盐菌的最适宜水温为35，在15以下其

3、活性急剧降低，故水温以不低于15为宜；(3)污泥停留时间 硝化菌的增殖速度很小，其最大比生长速率为 0.30.5d-1(温度20，pH8.08.4)。为了维持池内一定量的硝化菌群，污泥停留时间 必须大于硝化菌的最小世代时间 。在实际运行中，一般应取 2 ；(4)溶解氧氧是生物硝化作用中的电子受体，其浓度太低将不利于硝化反应的进行。一般，在活性污泥法曝气池中进行硝化，溶解氧应保持在23mg/L以上；(5)BOD负荷硝化菌是一类自养型菌，而BOD氧化菌是异养型菌。若BOD5负荷过高，会使生长速率较高的异养型菌迅速繁殖，从而佼白养型的硝化菌得不到优势，结果降低了硝化速率。所以为要充分进行硝化，BOD

4、5负荷应维持在0.3kg(BOD5)/kg(SS).d以下。(二) 反硝化在缺氧条件下，由于兼性脱氮菌(反硝化菌)的作用，将NO2-N和NO3-N还原成N2的过程，称为反硝化。反硝化过程中的电子供体(氢供体)是各种各样的有机底物(碳源)。以甲醇作碳源为例，其反应式为：6NO3-十2CH3OH6NO2-十2CO2十4H2O6NO2-十3CH3OH3N2十3CO2十3H2O十60H-综合反应式为：6NO3-+5CH3OH 5CO2+3N2+7H2O+6OH-由上可见，在生物反硝化过程中，不仅可使NO2-N、NO3-N被还原，而且还可使有机物氧化分解。影响反硝化的主要因素：(1)温度 温度对反硝化的

5、影响比对其它废水生物处理过程要大些。一般，以维持2040为宜。苦在气温过低的冬季，可采取增加污泥停留时间、降低负荷等措施，以保持良好的反硝化效果；(2)pH值 反硝化过程的pH值控制在7.08.0；(3)溶解氧 氧对反硝化脱氮有抑制作用。一般在反硝化反应器内溶解氧应控制在0.5mg/L以下(活性污泥法)或1mg/L以下(生物膜法)；(4)有机碳源 当废水中含足够的有机碳源，BOD5/TKN(35)时，可无需外加碳源。当废水所含的碳、氮比低于这个比值时，就需另外投加有机碳。外加有机碳多采用甲醇。考虑到甲醇对溶解氧的额外消耗，甲醇投量一般为NO3-N的3倍。此外，还可利用微生物死亡；自溶后释放出来的那部分有机碳，即内碳源，但这要求污泥停留时间长或负荷率低，使微生物处于生长曲线的静止期或衰亡期，因此池容相应增大。