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反硝化反应是指什么(污水硝化反应与反硝化原理)
标签:     添加时间:2022-10-20 浏览次数:1438

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反硝化反应是指什么(污水硝化反应与反硝化原理)


  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。

  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(8-36h)

  NH4++3/2O2→NO2-+2H++H2O-△E E=278。42KJ

  第二步亚硝酸盐转化为硝酸盐:

  酸盐菌(12-59h)

  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△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。

  (3)水中BOD不宜过高,20mg/L以下,否则会使增值速率较大的异氧细菌迅速增殖,使自养型的硝化细菌受到排挤,难以形成优势菌种,使硝化反应难以进行。

  影响硝化过程的主要因素有:

  (1)pH值当pH值为8。0~8。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。3~0。5d-1(温度20℃,pH8。0~8。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〉2d;

  (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2~3mg/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,从而使自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,BOD5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:

  6NO3-十2CH3OH→6NO2-十2CO2十4H2O

  6NO2-十3CH3OH→3N2十3CO2十3H2O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。

  1mg的硝酸盐氮理论消耗2。87mg的BOD5,一般4mg的BOD5即可满足反硝化的需求

  影响反硝化的主要因素:

  (1)温度温度对反硝化的影响比对其它废水生物处理过程要大些。一般,以维持20~40℃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。0~8。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〉(3~5)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。




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