垃圾填埋层通风对循环渗滤液的硝化与反硝化作用
文章编号:167320291(2006)0120005204
垃圾填埋层通风对循环渗滤液
的硝化与反硝化作用
于晓华1,2,何品晶1,邵立明1,李国建1
(1.同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室,上海200092;
2.北京交通大学土木建筑工程学院,北京100044)
摘 要:渗滤液循环回灌填埋层同时去除其中的碳、氮污染物的前提是层内必须存在好氧、兼性、厌氧混合代谢条件.通过对比间歇强制通风和强化自然通风这两种使填埋层内形成混合代谢条件的实验发现:两者均可使填埋层具有去除回灌渗滤液中化学耗氧量COD Cr 和氨氮的能力,间歇强制通风的去除负荷为COD Cr 165g/(m 2?d ),氨氮7.5g/(m 2?d );强化自然通风则为COD Cr 480g/(m 2?d ),氨氮16g/(m 2?d ).填埋层对氨氮硝化形成的硝态氮的反硝化能力与回灌渗滤液中生物可利用碳BC 与氨
氮之比BC/N 有关,当此比值大于4.5时,间歇强制通风填埋层可达到几乎完全的反硝化水平.但强化自然通风填埋层中,即使当BC/N 大于7.5时,流出液中硝态氮仍大于50mg/L ,主要原因是层内存在持续有氧的区域,阻碍了对其的完全反硝化.
关键词:垃圾填埋;填埋层通风;渗滤液回灌;硝化和反硝化中图分类号:X705 文献标识码:A
Nitrif ication and Denitrif ication of R ecirculated Leachate
by Aerated Landf ill Layers
Y U Xiao-hua 1,2,H E Pi n-ji ng 1,S HA O L i-mi ng 1,L I Guo-jian 1
(1.State K ey Laboratory of Pollution Control and Resources Reuse ,Tongji University ,Shanghai 200092,China ;
2.School of Civil Engineering and Architecture ,Beijing Jiaotong University ,Beijing 100044,China )
Abstract :To simultaneous remove COD Cr and N H +4-N in the leachate by recirculation ,co-existence of aerobic ,facultative and anaerobic metabolism in landfill layer should be provided.Intermittent forced aeration and natural ventilation were utilized to study the multiple metabolisms in the simulated landfill columns.Results showed that both of them could assist in removing COD Cr and N H +4-N in the recircu 2lated leachate ,in which 165g/(m 2?d )of COD Cr and 7.5g/(m 2?d )of N H +4-N could be eliminated by the column with forced aeration ,and 480g/(m 2?d )of COD Cr and 16g/(m 2?d )of N H +4-N eliminated
by the column with natural ventilation.Denitrification of NO -x was related to the ratio of biodegrad 2
able carbon to N H +4-N in the recirculated leachate.When the ratio was up to 4.5in the column with
forced aeration ,almost all NO -x was denitrified ,while for natural ventilation ,even the ratio increased to more than 7.5,NO -x in the leachate effluent was still above 50mg/L ,which was mainly contribut 2
ed to the denitrification inhibition due to the persistent existence of aerobic zone.
K ey w ords :municipal solid waste landfill ;aerated landfill layer ;leachate recirculation ;nitrification and denitrification
收稿日期:2005203227基金项目:国家“十五”“863”高技术研究发展计划课题(2001AA644010,2003AA644020)
作者简介:于晓华(1964—
),女,辽宁沈阳人,高级工程师,博士.em ail :yugu6492@https://www.wendangku.net/doc/0511145378.html, 第30卷第1期2006年2月 北 京 交 通 大 学 学 报JOURNAL OF BEI J IN G J IAO TON G UN IV ERSIT Y
Vol.30No.1
Feb.2006
循环回灌是生活垃圾填埋场渗滤液的有效处理方法[1],其利用填埋层内微生物的代谢活动降解渗滤液中污染物的有效性已得到证实[2].但由于传统的填埋层环境条件只适合厌氧微生物的代谢活动,因此循环回灌仅能去除渗滤液中的有机碳,而不能净化氨氮.从污水生物脱氮的原理出发,要通过渗滤液循环回灌实现脱氮处理,在垃圾填埋层中引入好氧生物代谢过程是一种可行的途径.Onay等[3]根据对填埋层进行局部通气引入生物硝化过程的设想,用3个液相串联循环的模拟填埋层,以腐熟堆肥为填充物,证明了对其中一个填埋层进行持续强制通气,可使流经该层的渗滤液中的氨氮充分硝化,然后可在下一个填埋层中被反硝化,第三个填埋层则仍可保持稳定的甲烷化代谢状态.但该实验中3个填埋层的气体为分别收集,未验证局部强制通气对其它填埋层空间微生物代谢环境的影响.据此,Jokela等[4]考察了将渗滤液在层外进行硝化(层外对渗滤液曝气),然后循环回灌至填埋层反硝化的方法,以实际(长填龄)渗滤液证明了利用腐熟填埋层进行脱氮的可行性,以及高浓度硝酸盐对填埋层甲烷化代谢的抑制和填埋层碳源对反硝化的影响.郭辉东等[5]则研究证实了对于新鲜垃圾渗滤液,由于其有机碳含量过高,利用渗滤液层外硝化(层外对渗滤液曝气)方法进行脱氮时,渗滤液应先经甲烷化代谢填埋层去除有机碳,以保证层外硝化的可行性.王琪等[6]研究的准好氧填埋工艺,利用填埋层与环境的温差为驱动力,以填埋层渗滤液收集管和导气管为通道,向填埋层进行自然通风,实验表明,此方法可使循环回灌渗滤液的氨氮几乎全部去除,但未说明渗滤液的硝酸盐含量.在欧阳峰[7]的类似条件实验中,渗滤液中硝酸盐含量达到了大于1000mg/L的水平.
根据生活垃圾填埋层的生物代谢机理[8]和相关研究结果可知,通风供氧方式、碳源与渗滤液循环回灌负荷是影响填埋层对渗滤液进行脱氮的主要因素.本文作者前期的实验证实了以间歇强制和自然通风方式向新鲜垃圾填埋层少量供氧,能对循环回灌渗滤液进行同时硝化/反硝化[9,10].本文则对同样通风条件下,初步稳定填埋层内的生物硝化/反硝化作用及影响因素作了进一步的研究.
1 实验方法
1.1 装置
实验装置如图1所示,1号填埋柱模拟间歇强制通风填埋层,填埋层利用鼓风机,通过填埋柱底部陶粒集水层的出水管进行强制通风供氧.2号填埋柱模拟自然通风填埋层,柱中心插入直径为5cm的穿孔导气管,上端直接连通大气,下端通过集水层和敞开的排水管与大气相通.导气管中空气因柱内外温差驱动不断流动,并通过壁面穿孔向垃圾层扩散供氧.两填埋柱的尺寸相同,内径为38cm,高度为230
cm.
图1 实验装置示意图
Fig.1 Sketch map of experimental instrument
1.2 垃圾条件
实验在填埋垃圾初步稳定(如填埋层已无明显沉降,渗滤液净产生量接近0等)的条件下进行,填埋柱中的垃圾填龄均为30周.这期间,两柱每天循环回灌渗滤液1次(1L),水力负荷为9.17mm/d,回灌液COD Cr10～25g/L,氨氮300～1500mg/L,凯式氮KN300～2500mg/L.1号柱每天强制通风1～2次,通风量50～100L/d,但在第29和30周停止强制通风与渗滤液回灌,而2号柱始终保持强化自然通风条件.两柱初始垃圾的组成参见文献[9],至30周时的垃圾特性见表1,其特性的差异与两柱通气方式的不同有关.
表1 实验柱内垃圾的特性
Tab.1 Characteristics of the landfilled refuse%
模拟方式含水率挥发性固体生化需氧量BDM纤维素半纤维素木质素
1号柱(间歇微氧)71.5282.4974.5325.477.7314.33
2号柱(自然通风)65.1171.3965.7335.28 6.8913.03
注:除含水率外,其余均为干基质量分数.
6北 京 交 通 大 学 学 报 第30卷
1.3 操作方法
模拟柱实验在室外进行,设雨蓬防止自然降雨进入,为模拟实际填埋层内的温度,实验装置在冬季进行保温,整个实验周期,柱内温度控制在15～35℃.实验期间,每周采集渗滤液和气体样品2次,渗滤液性质分析指标和方法采用国家标准,氨氮用蒸馏滴定法,凯氏氮用凯氏总氮法,硝态氮用戴氏合金还原法,COD Cr 用快速重铬酸钾法.填埋层中气体含氧量采用CYS -1数字式测氧仪测定.
实验期间,1号柱每天间歇强制通风一次,通风时间为10min ,通风量为5L/min (以初始垃圾填埋体积为基准,约为每立方米垃圾每天通风0.28m 3),不通风时填埋层与外界大气隔绝;2号柱填埋层通过中央穿孔集气管(孔径5cm 、管壁开孔率50%左右)与渗滤液收集层及出水管连通进行自然通风.渗滤液回灌量两柱均为1L/d (水力负荷为9.17mm/d ).回灌渗滤液以填埋初期渗滤液COD Cr 约25g/L ,氨氮、K N 约1000mg/L ,自来水和回灌流出液配置,以控
制渗滤液的水质.
2 实验结果与讨论
2.1 间歇强制通风填埋层2.1.1 渗滤液氨氮的硝化
间歇强制通风模拟填埋层(1号柱)的回灌与流出渗滤液中氨氮及硝态氮(硝酸根+亚硝酸根)浓度变化见图2(a ),相应的COD Cr 浓度见图2(b )
.
(a )
氨氮和硝态氮浓度随时间的变化
(b )COD Cr 浓度和p H 值随时间的变化
图2 1号柱进出渗滤液水质随时间变化
Fig.2 Variety of leachate with time in the column No.1
在整个17周实验的前4周向填埋层灌溉自来水,此时流出渗滤液氨氮浓度逐步降低,KN 浓度除第1周为548mg/L 、第7周为41mg/L 外,第13、第17周均低于检测限(5mg/L ),硝态氮浓度逐步上升,这就表明该填埋层内硝化细菌活性开始恢复;第5周至第9周回灌渗滤液中,氨氮浓度渐增至225mg/L ,同时COD Cr 增至约4200mg/L ,还在其中加入一定浓度的硝态氮,但流出液氨氮浓度仍逐步降低至低于检测限(5mg/L ),在回灌氨氮浓度渐增至约900mg/L 、COD Cr 达到约19g/L 时,一直维持此高效的硝化状态.实验表明,对填埋层作小气量、短时段的间歇强制通风,即可使填埋层维持稳定的硝化能力,使其基本不受渗滤液中可降解有机物存在的影响.实验达到的最大COD Cr 、氨氮去除负荷分别为165g/(m 2?d )和7.8g/(m 2?d ).2.1.2 填埋层的反硝化
由图2可见,如果回灌渗滤液中反硝化碳源不足,会使填埋层内反硝化容量受限,如实验第5～9周,填埋层内硝化的氨氮量基本等于流出的硝态氮的净增量.但当第10周回灌液中生物可利用碳BC (为渗滤液中BOD 5折算碳摩尔数)与氨氮(以N 计摩尔数)之比BC/N 达4.5倍以上时,填埋层内反硝化率提高,至第16周流出液中硝态氮<15mg/L ,证明填埋层内硝化的氨氮几乎全部被反硝化,此时BC/N 约为5.0.2.1.3 填埋层对碳、氮污染物的去除
对间歇强制通风后填埋层内空隙氧含量的测定(具体数据参见文献[11])表明,层内最高氧含量可达20%,但在通风结束2～4h 后降至0.5%以下.这表明在间歇强制通风的条件下,填埋层内周期性地出现空间上分布基本均匀的好氧、兼性和厌氧代谢环境条件,使氨氮能被充分硝化,且在可溶性生物可利用碳源丰富时,使硝化产物被充分反硝化,完成
对回灌渗滤液的生物脱氮.同时,在此代谢条件下,有机碳可由多种生物代谢途径去除,这既是BC/N 高时,层内生物硝化不受竞争抑制的原因,也是层内充分反硝化所需碳氮比比较常规污水脱氮处理时所需碳氮比高的原因.2.2 自然通风填埋层2.2.1 渗滤液氨氮的硝化
自然通风填埋层(2号柱)的回灌和流出渗滤液氨氮及硝态氮浓度变化见图3(a ),相应的COD Cr 浓度见图3(b ).由于通过填埋层底部及中央通风管的自然通风,使填埋层中的许多区域处于好氧状态,因此填埋层对氨氮的硝化能力始终保持在高水平,即
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第1期 于晓华等:垃圾填埋层通风对循环渗滤液的硝化与反硝化作用
使回灌渗滤液的氨氮浓度与负荷达到1900mg/L
和16.8g/(m 2?d )、KN 浓度与负荷达到2300mg/L 和20.4g/(m 2?d ),同时COD Cr 浓度和负荷为55g/L 和485g/(m 2?d )时,流出液的氨氮浓度仍小于10mg/L ,其间KN 浓度亦均小于15mg/
L.
(a )
氨氮和硝态氮随时间变化
(b )COD Cr 浓度和p H 随时间变化
图3 2号柱进出渗滤液水质随时间变化
Fig.3 Variety of leachate with time in column No.2
2.2.2 填埋层的反硝化
自然通风填埋层有一定的反硝化能力,表现为
流出液的硝态氮浓度始终低于回灌液减少的氨氮浓度,且实验第7周、14周和15周当BC/N >7.4时,更有利于流出液硝态氮浓度的降低,但硝态氮浓度始终大于50mg/L ,最大约500mg/L.说明填埋层尽管具有一定的反硝化能力,但还是受到了填埋层中丰富好氧区域的抑制.2.2.3 填埋层的氧存在状况与其反硝化的关系
2号柱空隙中的氧浓度分析结果见图4.与间歇强制通风填埋层内氧浓度的周期性变化不同,自然通风填埋层内氧浓度呈现较稳定的空间分布状态,尽管层内也可能存在空间上交错的好氧、兼性和厌氧空间,但由于始终存在大于10%这样氧浓度较高的好氧区域,因此不利于对硝态氮的充分反硝化.同时,层内氧浓度与回灌液有机碳负荷间有一定的反比关系,可以解释BC/N 大对反硝化的有利影响.自然通风填埋层内更持久的好氧条件,有利于对有机碳的好氧代谢过程,也可解释BC/N 相同时,
其反硝
图4 2号柱填埋层中氧含量随时间的变化
Fig.4 Variety of oxygen content with
time in the column No.2
化的完全性逊于间歇强制通风填埋层.但是持续的
好氧代谢过程的存在,使其流出液COD Cr 浓度(<550mg/L )略低于间歇强制通风填埋层流出液浓度(约600mg/L ).
3 结论
(1)向填埋层间歇少量强制通风或强化其自然
通风,均可使填埋层内建立好氧、兼性和厌氧混合的生物代谢条件,使填埋层具有同时去除回灌渗滤液中有机碳和氨氮污染物的能力.间歇强制通风填埋层的实验最大COD Cr 、氨氮去除负荷分别为
165g/(m 2?d )和7.8g/(m 2?d );而自然通风填埋层则分别为480g/(m 2?d )和16g/(m 2?d ).
(2)两种通风方式填埋层对氨氮的硝化产物的
反硝化均受回灌渗滤液的BC/N 的一定影响,间歇强制通风填埋层当BC/N >4.5时,可较充分的实现反硝化,流出液硝态氮<15mg/L ;而自然通风填埋层即使在BC/N >7.4时,流出液硝态氮浓度仍高于50mg/L.其差异与两种填埋层内的氧存在状况有关,前者为周期性的有氧/厌氧交替;而后者为持续的不均匀有氧/兼性区域空间分布.参考文献:
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(下转第13页)
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北 京 交 通 大 学 学 报 第30卷
(2)与门式刚架相比,门式拱架的跨中应力计算值与试验实测值均偏大40%左右(见图8(a)).而门式拱架柱顶附近应力的试验值和计算值则较门式刚架的计算值偏小20%左右(见图8(b)).这是因为,门式拱架柱脚的水平推力较门式刚架偏小,必然是柱顶弯矩较门式刚架偏小,而相应的跨中弯矩较门式刚架偏大.当矢跨比减小时,这种现象将更加明显.因此,在进行截面优化时,变截面梁段在跨中不宜采用较小截面.
4 结论
(1)门式拱架轻钢结构体系是在普通门式刚架的基础上发展起来的,不管从结构上还是建筑上来说都有着比较鲜明的特点.
(2)在门式拱架的截面优化中,从承载能力考虑,截面变化方式应采取和普通门式刚架相类似的方案,即跨中截面取较大截面是较合理的.
(3)增大矢跨比能有效的提高门式拱架的承载能力,但同时也使柱顶的水平侧移增大,这会使刚架柱的二阶效应更加明显,对于门式拱架的整体稳定是不利的.
(4)在全跨荷载作用下,门式拱架结构的整体刚度较普通门式刚架结构有较大的提高,这对于提高承载能力,减小刚架变形是有利的.但门式拱架的跨中截面的应力值较大,甚至会超过相同跨度及矢跨比条件下的门式刚架,因此在进行截面优化时对跨中截面不宜取得过小.
(5)梁柱节点的半刚性,使跨中截面的弯矩进一步增大,因此,门式拱架结构的控制弯矩可能发生在柱顶,也有可能发生在跨中,这在设计计算中是需要引起重视的.
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第1期 王元清等:变截面门式拱架轻钢结构承载性能的有限元分析
同步硝化反硝化
同步硝化反硝化的出路，究竟在何方？ 古语云：殊途同归。对于污水脱氮来说，亦是如此。处理方法并不是只有一种。 方法一：依照传统生物脱氮理论，在脱氮过程中需要经过硝化和反硝化两个过程，最终将氨氮转化为氮气而解决污水处理脱氮问题。生物脱氮原理如下：硝化作用是在亚硝酸菌作用下将氨氮转化为NO2-N，然后硝酸菌将NO2-N转化为NO3-N。反硝化作用是指在厌氧或缺氧情况下将NO3-N转化为NO2-N，并最终将NO2-N转化为N2。 方法二：然而，近年来，国内外的不少研究和报告证明存在着同步硝化反硝化现象。同步硝化反硝化又称短程硝化反硝化。是指在同一反应器内同步进行硝化反应和反硝化反应。这样的反应中，反硝化可以直接利用硝化作用转化的NO2-N进行反应，而不必将氨氮转化为NO3-N，可以减少能源的消耗，以及对氧的需求。 条条道路通罗马，那么总有一条是最合适的吧？那么，相对于传统脱氮反应来说，同步硝化反硝化又具有什么样的优势呢？ 根据化学计量学统计，与传统硝化反硝化脱氮反应相比，同步硝化反硝化具有以下优势： 1.在硝化阶段可以减少25%左右的需氧量，减少对曝气的需求，就 是减少能耗； 2.在反硝化阶段减少了40%的有机碳源，降低了运行费用； 3.NO2-N的反硝化速率比NO3-N的反硝化速率高63%左右； 4.减少50%左右污泥；
5.反应器容积可以减少30%-40%左右； 6.反硝化产生的OH－可以原地中合硝化作用产生的H＋,能有效保持 反应容器内的PH。 （以上数据出自论文：《同步硝化反硝化脱氮机理分析及影响因素研究》） 既然有这么多的优势，那么为什么同步硝化反硝化工艺一直没能得到推广呢？这个，就要用一句古语来解释了：祸兮，福之所倚，福兮，祸之所伏。也就是说，有利就有弊。 同步硝化反硝化工艺进入人们的视线以来，科学家以及相关的研究人员在上面倾注了大量的精力进行研究，对影响同步硝化反硝化反应的因素有了详细的了解。同步硝化反硝化的影响因素总结如下： 1.溶解氧（DO） 控制系统中溶解氧，对获得高效的同步硝化反硝化具有极其重要的意义。对于实现同步硝化反硝化来说，DO浓度不宜太高，一方面，过高的溶解氧具有较强的穿透力，就无法在污泥絮体以及生物膜内部形成缺氧区，第二方面，会使异养好氧菌活性提高，从而加速对有机物的消耗，最终造成反硝化因营养源不足而无法完成。研究表明，溶解氧浓度在0.5mg/L时，硝化速率等于反硝化速率， 2.温度 生物硝化适宜的温度在20到35℃，一般温度低于15℃硝化反应速度降低，但低温对硝化产物以及两种硝酸菌的影响不同，12到14℃活性污泥中硝酸菌的活性受到严重抑制，出现NO2-N的积累。当温度超
AO生化的硝化与反硝化原理
A/O生化处理 2.5.1 基本原理 本系统生化处理段采用缺氧/好氧(A/O)工艺，A/O工艺通常是在常规的好氧活性污泥法处理系统前，增加一段缺氧生物处理过程。在好氧段，好氧微生物氧化分解污水中的BOD5，同时进行硝化反应，有机氮和氨氮在好氧段转化为硝化氮并回流到缺氧段，其中的反硝化细菌利用氧化态氮和污水中的有机碳进行反硝化反应，使化合态氮变成分子态氮，同时获得同时去碳和脱氮的效果。这里着重介绍生物脱氮原理。 1) 生物脱氮的基本原理 传统的生物脱氮机理认为：脱氮过程一般包括氨化、硝化和反硝化三个过程。 ①氨化(Ammonification)：废水中的含氮有机物，在生物处理过程中被好氧或厌氧异养型微生物氧化分解为氨氮的过程； ②硝化(Nitrification)：废水中的氨氮在硝化菌（好氧自养型微生物）的作用下被转化为NO2?和NO3?的过程； ③反硝化(Denitrification)：废水中的NO2?和NO3?在缺氧条件下以及反硝化菌(兼性异养型细菌)的作用下被还原为N2的过程。 其中硝化反应分为两步进行：亚硝化和硝化。硝化反应过程方程式如下所示： ①亚硝化反应：NH4++→NO2-+H2O+2H+ ②硝化反应：NO2-+→NO3-
③总的硝化反应：NH4++2O2→NO3-+H2O+2H+ 反硝化反应过程分三步进行，反应方程式如下所示(以甲醇为电子供体为例)： 第一步：3NO3-+CH3OH→3NO2-+2H2O+CO2 第二步：2H++2NO2-+CH3OH→N2+3H2O+CO2 第三步：6H++6NO3-+5CH3OH→3N2+13H2O+5CO2 2) 本系统脱氮原理 针对本系统生化工艺段而言，除了上述脱氮原理外，还糅合了短程硝化-反硝化，即氨氮在O池中未被完全硝化生成NO3-，而是生成了大量的NO2--N，但在A池NO2-同样被作为受氢体而进行脱氮（上述第二步可知）；再者在A池NO2-同样也可和NH4+进行脱氮，即短程硝化-厌氧氨氧化，其表示为：NH4++NO2-→N2+2H2O。 因此针对本系统而言，A/O工艺如在进水水质以及系统控制参数稳定的条件下也可达到理想的出水效果。 2.5.2工艺特征 A/O脱氮工艺主要特征是：将脱氮池设置在去碳硝化过程的前端，一方面使脱氮过程能直接利用进水中的有机碳源而可以省去外加碳源；另一方面，则通过消化池混合液的回流而使其中的NO3-在脱氮池中进行反硝化，且利用了短程硝化-反硝化以及短程硝化-厌氧氨氧化等工艺特点。因此工艺内回流比的控制是较为重要的，因为如内回流比过低，则将导致脱氮池中BOD5/NO3-过高，从而是反硝化菌无足够的NO3-或NO2-作电子受体而影响
硝化反硝化资料
硝化与硝化反应 4.1生物脱氮的过程和条件 A、废水当中的氮分为有机氮和氨氮即硝酸及亚硝酸盐氮，氮的脱除经过以下三步反应 (1)氨化反应。在氨化菌的作用下，有机氮化合物分解，转化为氨氮。 (2)硝化反应。在亚硝化及硝化菌的作用下，氨氮进一步分解氧化为亚硝酸及硝酸盐氮。 (3)反硝化反应。在反硝化菌的作用下，少部分亚硝酸及硝酸盐氮同化为有机氮化物，成为菌体，大部分异化为气态（70～75％）。 B、硝化菌对环境的变化很敏感，它所需要的环境条件主要包括以下几方面： (1)好氧条件，DO≥1mg/l,并保持一定碱度，适宜的PH 值为8.0～8.4。 (2)有机物含量不宜过高，污泥负荷≤0.15kgBOD/kgMLVSS·d,因为硝化菌是自养菌，有机基质浓度高，将使异氧菌快速增殖而成为优势。 (3)适宜温度20～30℃。 (4)硝化菌在反应器中的停留时间必须大于最小世代时间。 (5)抑制浓度尽可能的低，除重金属外，抑制硝化菌的物质还有高浓度有机基质，高浓度氨氮、NOx-N 以及络合阳离子。 (6)硝化过程NH3-N 耗于异化氧化和同化的经典公式 NH4++1.83O2 +1.98HCO3- 0.98NO3-+0.021C5 H7NO2+1.88H2CO3+1.04H2 O 因此表明，去除1gNH3-N 约： 耗去4.33gO2； 生成0.15g 细胞干物质； 减少7.14g 碱度； 耗去0.08g 无机碳。 C、反硝化反应的适宜条件： (1)最适宜的PH 值为6.5～7.5。PH 高于8 或低于6，反硝化速率将大为降低。 (2)反硝化菌需要缺氧、好氧（合成酶系统）条件交替存在，系统DO≤0.5mg/l (3)最适宜温度为20～40℃，低于15℃，反硝化反应速率降低。
硝化反硝化
硝化反硝化 一、硝化反应 在好氧条件下，通过自养型微生物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。 硝化反应包括亚硝化和硝化两个步骤: 二、反硝化反应 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。反硝化菌为异养型微生物，在缺氧状态时，反硝化菌利用硝酸盐中的氧作为电子受体，以有机物作为电子供体提供能量并被氧化稳定。 反硝化反应方程式为： NO2-+3H(电子供给体-有机物) →0.5 N2+H2O+OH- NO3-+5H(电子供给体-有机物) →0.5 N2+2H2O+OH- 三、短程硝化反硝化 短程硝化是指NH3生成亚硝酸根，不再生产硝酸根；而由亚硝酸根直接生成N2，称为短程反硝化。短程硝化反硝化是指NH3---NO2----N2，即可以从水中氨氮去除的一种工艺。 影响因素： 1、pH 硝化反应的适宜的pH值为7.0～8.0之间，其中亚硝化菌7.0～7.8时，活性最好；硝化菌在7.7～8.1时活性最好。当pH降到5.5以下，硝化反应几乎停止。反硝化细菌最适宜的pH值为7.0～7.5之间。考虑到硝化和反硝化两过程中碱度消耗与产生的相互性，同步硝化与反硝化的最适的pH值应为7.5左右。 2、溶解氧（DO） 硝化过程的DO应保持在2～3mg/L，反硝化过程的DO应保持0.2～0.5mg/L。 反应池内溶解氧的高低，必将影响硝化反应的进程，溶解氧质量浓度一般维持在2～3mg/L，不得低于1mg/L，当溶解氧质量浓度低于0.5～0.7mg/L时，氨的硝态反应将受到抑制。反硝化通常需在缺氧条件下进行，溶解氧对反硝化有抑制作用，主要是由于氧会与硝酸盐竞争电子供体，同时分子态氧也会抑制硝酸盐还原酶的合成及其活性。 3、温度 生物硝化反应适宜的温度在20～30℃，反硝化适宜温度在30℃左右。 亚硝酸菌最佳生长温度为35℃，硝酸菌的适宜温度为20～40℃。15℃以下时，硝化反应速度急剧下降。温度对反硝化速率的影响很大，低于5℃或高于40℃，反硝化的作用几乎停止。 4、碱度 一般污水处理厂碱度应维持在200mg/L左右。 NH4++1.83O2+1.98HCO3-→0.021C5H7O2N+0.98NO3-+1.04H2O+1.884H2CO3
硝化与反硝化
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++H O-△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 △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8.0～8.4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＞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，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-
AO生化的硝化与反硝化原理
2.5 A/O生化处理 2.5.1 基本原理 本系统生化处理段采用缺氧/好氧(A/O)工艺，A/O工艺通常是在常规的好氧活性污泥法处理系统前，增加一段缺氧生物处理过程。在好氧段，好氧微生物氧化分解污水中的BOD5，同时进行硝化反应，有机氮和氨氮在好氧段转化为硝化氮并回流到缺氧段，其中的反硝化细菌利用氧化态氮和污水中的有机碳进行反硝化反应，使化合态氮变成分子态氮，同时获得同时去碳和脱氮的效果。这里着重介绍生物脱氮原理。 1) 生物脱氮的基本原理 传统的生物脱氮机理认为：脱氮过程一般包括氨化、硝化和反硝化三个过程。 ①氨化(Ammonification)：废水中的含氮有机物，在生物处理过程中被好氧或厌氧异养型微生物氧化分解为氨氮的过程； ②硝化(Nitrification)：废水中的氨氮在硝化菌（好氧自养型微生物）的作用下被转化为NO2-和NO3-的过程； ③反硝化(Denitrification)：废水中的NO2-和NO3-在缺氧条件下以及反硝化菌(兼性异养型细菌)的作用下被还原为N2的过程。 其中硝化反应分为两步进行：亚硝化和硝化。硝化反应过程方程式如下所示： ①亚硝化反应：NH4++1.5O2→NO2-+H2O+2H+
②硝化反应：NO2-+0.5O2→NO3- ③总的硝化反应：NH4++2O2→NO3-+H2O+2H+ 反硝化反应过程分三步进行，反应方程式如下所示(以甲醇为电 子供体为例)： 第一步：3NO3-+CH3OH→3NO2-+2H2O+CO2 第二步：2H++2NO2-+CH3OH→N2+3H2O+CO2 第三步：6H++6NO3-+5CH3OH→3N2+13H2O+5CO2 2) 本系统脱氮原理 针对本系统生化工艺段而言，除了上述脱氮原理外，还糅合了短程硝化-反硝化，即氨氮在O池中未被完全硝化生成NO3-，而是生成了大量的NO2--N，但在A池NO2-同样被作为受氢体而进行脱氮（上述第二步可知）；再者在A池NO2-同样也可和NH4+进行脱氮，即短程硝化-厌氧氨氧化，其表示为：NH4++NO2-→N2+2H2O。 因此针对本系统而言，A/O工艺如在进水水质以及系统控制参数稳定的条件下也可达到理想的出水效果。 2.5.2工艺特征 A/O脱氮工艺主要特征是：将脱氮池设置在去碳硝化过程的前端，一方面使脱氮过程能直接利用进水中的有机碳源而可以省去外加碳源；另一方面，则通过消化池混合液的回流而使其中的NO3-在脱氮池中进行反硝化，且利用了短程硝化-反硝化以及短程硝化-厌氧氨氧化等工艺特点。因此工艺内回流比的控制是较为重要的，因为如内回流比过低，则将导致脱氮池中BOD5/NO3-过高，从而是反硝化菌无足够的
硝化、反硝化的计算
分段进水A/O脱氮工艺反硝化速率的测定 王卿卿1，王社平1、2，惠灵灵1，金尚勇1 （1 西安建筑科技大学环境与市政工程学院，陕西西安，710055； 2. 西安市市政设计研究院，陕西西安，710068） 摘要: 采用间歇式反应器对分段进水A/O脱氮工艺中试装置中活性污泥的反硝化速率进行了测定，结果表明：反硝化过程存在三个速率明显不同的阶段，且随着反应时间的延长，反硝化速率逐渐降低。根据实验结果提出了城市污水厂缺氧选择池和生化反应池缺氧区设计计算时反硝化速率、水力停留时间的参考值。 关键词：城市污水；反硝化速率；分段进水A/O脱氮工艺 The Determination of Denitrification Rate of Step-feed A/O Nitrogen Removal Process Wang Qingqing1, Wang Sheping1,2, Hui Lingling1,Jin Shangyong1 (1.School of Environmental and municipal Engineering,Xi,an University of Architecture & Technology , Shanxi Xi,an ,710055 2. Xi,an Municipal Engineering Design and Research Institution , Shanxi Xi,an ,710068) Abstract: The denitrification rate is determined in batch reactor, the results indicated that there are three obvious different denitrification rates stages in the denitrification process, and with the reaction time prolonging, the denitrification rate declined gradually. According to the experimental results, the reference value of the denitrification rate and hydraulic retention time (HRT) are suggested, which is used in designing and calculating the anoxic selecting tank and the bio-reactor anoxic zone of the municipal wastewater treatment plant (MWTP) . Key Words: municipal wastewater, the specific denitrification rate, Step-feed Nitrogen Removal Process. 反硝化速率的测定对于城市污水处理厂生化反应池缺氧区及缺氧选择池的设计具有十分重要的意义。利用测定的反硝化速率，可更加合理的确定生物反应池的水力停留时间，使其既
反硝化作用与反硝化菌KONODO
反硝化作用与反硝化菌2020 一、反硝化作用： 反硝化作用一般指在缺氧条件下，反硝化菌将（硝化反应过程中产生的）硝酸盐和亚硝酸盐还原成氮气的过程。 在反硝化过程中，有机物作为电子供体，硝酸盐为电子受体，在电子传递过程中，有机物失去电子被氧化，硝酸盐得到电子被还原，实现在反硝化过程对硝态氮和COD的脱除。理论上，1g硝态氮的全程反硝化需要硝化2.86g有机碳源（以BOD计）。对生化处理中反硝化进水，可以考察其可生化性（BOD/COD）和含量（BOD/TN比例），以判断有机物碳源是否适宜并足够系统用于反硝化脱氮。 影响污水生物脱氮过程中反硝化作用的主要因素包括：溶解氧、pH值、温度、有机碳源的种类和浓度，以及水背景情况等。 一般认为，系统中溶解氧保持在0.15mg/L 以下时反硝化才能正常进行。反硝化作用最适宜的pH为6.5-7.5,反硝化作用也是产碱过程，可以在一定程度上对冲硝化作用中消耗的一部分碱度。理论上，全程硝化过程可产生3.57g碱度（以CaCO 3 计）。在温度方面，实际中反硝化一般应控制在15-30 ℃。 二、参与反硝化作用的细菌 反硝化菌主要参与硝态氮及亚硝态氮还原过程，是生化系统中硝酸盐氮去除的主要功能菌。参与反硝化作用的细菌主要有以下几类： 1、反硝化细菌(Denitrifying bacteria) 这是一类兼性厌氧微生物，当水环境中有分子态氧时，氧化分解有机物，利用分子态氧作为最终电子受体。当溶解氧(DO)低于0.15mg/L，即缺氧状态，反硝化细菌可用硝酸盐、氮化物等作为末端电子受体，以有机碳源为氢供体，将硝 酸盐还原为NO、N 2O或N 2 。反硝化作用既可脱除污水中的硝态氮（总氮也自然降 低），又可一定程度维持水环境pH稳定性，还可以降低COD。这类反硝化菌中，有的能还原硝酸盐和亚硝酸盐，有的只能将硝酸盐还原为亚硝酸盐。 2、好氧反硝化细菌 有些细菌能营有氧呼吸，同时实现反硝化作用。从污水中，最早分离的好氧
微生物的硝化作用
高级微生物学综述 微生物的硝化作用 学生姓名：任伟帆 学号：4 指导教师：唐文竹 所在学院：生物工程学院 专业：生物学
大连工业大学 微生物的硝化作用 摘要：本文主要介绍了硝化作用微生物的种类,包括氨氧化菌、亚硝酸氧化菌、异养氨氧化菌和厌氧氨氧化菌。分析了硝化微生物的系统发育，还介绍了在硝化作用微生物生态学研究进展，以及同类群细菌中与硝化作用相关的酶类。文章的最后还分析了微生物脱氮在污水处理中的应用。 关键词：氨氧化细菌；系统发育分析；硝化作用；微生物脱氮 Microbial nitrification Abstract:This paper introduces the types of nitrifying microorganisms, including ammonia-oxidizing bacteria, nitrous acid, oxidizing bacteria, heterotrophic ammonia-oxidizing bacteria and anaerobic ammonium-oxidizing bacteria. The phylogenetic analysis of microbes was also studied, as well as advances in microbial ecology of nitrification and the enzymes associated with nitrification in the same group of bacteria. Finally, the application of microbial denitrification in sewage treatment was analyzed. Key words： ammonia-oxidizing bacteria; phylogenetic analysis; nitrification; microbial denitrification 前言 氮元素在自然界中大量存在，是非常丰富的元素之一,它在自然界中主要以分子氮、有机氮化合物和无机氮化合物的形式存在。它们在微生物、动物、植物体内相互转移、转化，构成了氮循环[1]。而微生物在其中起着非常重要的作用，主要通过氨化作用、硝化作用、反硝化作用以及固氮作用来实现的。而目前，水体污染越远越严重，处理难度越来越大，生物处理工艺受到了更多的重视。因此，通过深入分析硝化作用微生物的种类及作用机理，不断改进生物脱氮工艺具有重要意义。
反硝化作用
反硝化作用 反硝化作用（denitrification） 也称脱氮作用。反硝化细菌在缺氧条件下，还原硝酸盐，释放出分子态氮（N2）或一氧化 二氮（N2O）的过程。微生物和植物吸收利用硝酸盐有两种完全不同的用途，一是利用其中 的氮作为氮源，称为同化性硝酸还原作用：NO3-→NH4+→有机态氮。许多细菌、放线菌和霉 菌能利用硝酸盐做为氮素营养。另一用途是利用NO2-和NO3-为呼吸作用的最终电子受体， 把硝酸还原成氮（N ），称为反硝化作用或脱氮作用：NO3-→NO2-→N2↑。能进行反硝化作用 的只有少数细菌，这个生理群称为反硝化菌。大部分反硝化细菌是异养菌，例如脱氮小球菌、 反硝化假单胞菌等，它们以有机物为氮源和能源，进行无氧呼吸，其生化过程可用下式表示： C6H12O6+12NO3-→6H2O+6CO2+12NO2-+能量 CH3COOH+8NO3-→6H2O+10CO2+4N2+8OH-+能量 少数反硝化细菌为自养菌，如脱氮硫杆菌，它们氧化硫或硝酸盐获得能量，同化二氧化碳， 以硝酸盐为呼吸作用的最终电子受体。可进行以下反应： 5S+6KNO3+2H2O→3N2+K2SO4+4KHSO4 反硝化作用使硝酸盐还原成氮气，从而降低了土壤中氮素营养的含量，对农业生产不利。 农业上常进行中耕松土，以防止反硝化作用。反硝化作用是氮素循环中不可缺少的环节，可 使土壤中因淋溶而流入河流、海洋中的NO3-减少，消除因硝酸积累对生物的毒害作用。 反硝化作用，狭义的指将硝酸盐还原为分子态氮的过程，称为脱氮作用；广义的指将硝酸 盐还原为较简单的氮化合物的过程，除了脱氮作用外，还包括硝酸盐还原作用（指脱氮作用 以外的还原作用，例如硝酸盐还原为亚硝酸盐的作用）。 多种细菌和真菌斗具有硝酸盐还原酶，可以将硝酸盐还原为亚硝酸盐。方程式如下： NHO3+2H------------>HNO2+H2O(需要硝酸还原酶的作用) 而脱氮作用，则常常与无氮有机物的氧化反应伴随发生，例如： C6H12O6+6H2O---------->6CO2+24H
影响硝化反硝化的因素
1、温度：温度愈高，可使硝化作用的活性增加，但这不表示温度越高越好，因为温度越高，溶氧的饱和度会降低，因此硝化作用仅能在温度与溶氧之间取得一个平衡关系以获得最高的效率。一般的建议是以不超过30℃，不低于20℃为原则。 2、PH值：在一般的生物处理程序中，硝化反应系统受pH影响很大。硝化细菌在生长过程中会消耗大量碱度，故pH稍高于7～8，有利于硝化作用（张镇南等，1995）。一般的建议是以介于7.5～8.2之间最佳，若高于9.0或低于6.0都要避免，因为那已超过硝化细菌正常生长的范围，必然会影响硝化作用的效率（Alleman，1992）。 3、溶氧：当溶氧（DO）浓度低时，硝化反应受溶氧浓度影响很大。但在一般的生物处理程中，溶氧则较不容易控制，因此必须作处理水之溶氧测试，并控制至少不低于2～3ppm的范围内（Alleman，1992）。 4、氨和亚硝酸：分子性的氨和游离的亚硝酸均会对硝化反应产生抑制作用（Anthonisen，1976）。分子性的氨浓度如果高于10～150ppm，可能对亚硝酸化作用产生抑制作用，高于0.1～1.0ppm对硝酸化作用即产生抑制作用（Anthonisen，1976）。亚硝酸浓度若大于0.22～2.8ppm亦会抑制硝酸化作用（Anthonisen et al.，1976）。 5、碳氮比：硝化细菌之存在比率取决于污水中含碳物质及含氮物质之相对数量。含氮营养物浓度之测定可利用凯氏法（Kjeldahl method）测得所谓的总凯氏氮（Totol Kjeldahl Nitrogen），简称TKN，其值包含氨及有机氮化物。含碳物质浓度之测定可利用生化需氧量BOD（Biochemical Oxygen Demand）行之，它代表有机污染之程度。BOD/TKN简称碳氮比。碳氮比愈高，异营性氧化菌的活性较大，大量繁殖，消耗溶氧速率快，使硝化细菌无法生存竞争。反之，如果碳氮比愈低，则有利于硝化细菌之增殖。
硝化反应和反硝化反应
硝化反应和反硝化反应 Prepared on 22 November 2020
一、硝化反应 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。 硝化反应包括亚硝化和硝化两个步骤: NH4+++H 2 O+2H+ NO 2 -+ 硝化反应总方程式： NH 3 ++若不考虑硝化过程硝化菌的增殖，其反应式可简化为 NH4++2O 2NO 3 -+H 2 O+2H+ 从以上反应可知: 1)1gNH 4+-N氧化为NO 3 -需要消耗2*50/14=碱（以CaCO 3 计) 2)将1gNH 4+-N氧化为NO 2 --N需要,氧化1gNO 2 --N需要，所以氧化1gNH 4 +-N需 要。 硝化细菌所需的环境条件主要包括以下几方面： a.DO：DO应保持在2-3mg/L。当溶解氧的浓度低于L时，硝化反应过程将受 到限制。 b.PH和碱度：，其中亚硝化菌，硝化菌。最适合PH为。碱度维持在70mg/L 以上。碱度不够时，应补充碱 c.温度：亚硝酸菌最佳生长温度为35℃，硝酸菌的最佳生长温度为35～ 42℃。15℃以下时，硝化反应速度急剧下降；5℃时完全停止。 d.污泥龄：硝化菌的增殖速度很小，其最大比生长速率为～(温度20℃，～。 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。对于实际应用中，活性污泥法脱氮，污泥龄一般11～23d。 e.污泥负荷：负荷不应过高，负荷宜。因为硝化菌是自养菌，有机物浓度 高，将使异养菌成为优势菌种。总氮负荷应≤(m3硝化段·d)，当负荷>(m3硝化段·d)时，硝化效率急剧下降。 f.C/N:BOD/TKN应<3，比值越小，硝化菌所占比例越大。 g.抑制物浓度：NH 4+-N≤200mg/L，NO 2 --N10-150mg/L，L。 h.ORP:好氧段ORP值一般在+180mV左右。 二、反硝化反应 在缺氧条件下，由于兼性脱氮菌(反硝化菌)的作用，将NO 2--N和NO 3 --N还 原成N 2 的过程，称为反硝化。 反硝化反应方程式为： NO 2-+3H(电子供给体-有机物)+H 2 O+OH- NO 3-+5H(电子供给体-有机物)+2H 2 O+OH- 由以上反应可知： 1)还原1gNO 2--N或NO 3 --N，分别需要有机物(其O/H=16/2=8)3*8/14=和 5*8/14=，同时还产生50/14=碱（以CaCO 3 计） 2)如果废水中含有DO，它会使部分有机物用于好氧分解，则完成反硝化反应 所需要的有机物总量Cm=[NO 3--N]+[NO 3 --N]+DO 反硝化细菌所需的环境条件主要包括以下几方面： a.DO：DO应保持低于L（活性污泥法）或1mg/L（生物膜法）。
一文概括短程硝化反硝化与同步硝化反硝化的区别及影响因素
一文概括！短程硝化反硝化与同步硝化反硝化的区别及影响因素！ 一、短程硝化反硝化 1、简介 生物脱氮包括硝化和反硝化两个反应过程，第一步是由亚硝化菌将NH4+-N氧化为NO2--N的亚硝化过程；第二步是由硝化菌将NO2--N氧化为氧化为 NO3--N的过程；然后通过反硝化作用将产生的 NO3—N经由NO2--N转化为N2，NO2--N是硝化和反硝化过程的中间产物。1975年Voets等在处理高浓度氨氮废水的研究中，发现了硝化过程中NO2--N 积累的现象，首次提出了短程硝化反硝化脱氮的概念。如下图所示。 比较两种途径，很明显，短程硝化反硝化比全程硝化反硝化减少了NO2-、NO3-和NO3- 、NO2-两步反应，这使得短程硝化反硝化生物脱氮具有以下优点：
1、可节约供氧量25%。节省了NO2-氧化为NO3-的好氧量。 2、在反硝化阶段可以节省碳源40%。在C/N比一定的情况下提高了TN的去除率。并可以节省投碱量。 3、由于亚硝化菌世代周期比硝化菌短，控制在亚硝化阶段可以提高硝化反应速度和微生物的浓度，缩短硝化反应的时间，而由于水力停留时间比较短，可以减少反应器的容积，节省基建投资，一般情况下可以使反应器的容积减少30%~40%。 4、短程硝化反硝化反应过程在硝化过程中可以减少产泥25%~34%，在反硝化过程中可以减少产泥约50%。 由于以上的优点，使得短程硝化-反硝化反应尤其适应于低C/N比的废水，即高氨氮低COD，既节省动力费用又可以节省补充的碳源的费用，所以该工艺在煤化工废水方面非常可行。 2、影响短程硝化反硝化的因素 2.1温度的影响
温度对微生物影响很大。亚硝酸菌和硝酸菌的最适宜温度不相同，可以通过调节温度抑制硝酸菌的生长而不抑制亚硝酸菌的方法，来实现短程硝化反硝化过程。国内的高大文研究表明：只有当反应器温度超过28℃时，短程硝化反硝化过程才能较稳定地进行。 2.2 pH值的影响 pH较低时，水中较多的是氨离子和亚硝酸，这有利于硝化过程的进行，此时无亚硝酸盐的积累；而当pH较高时，可以积累亚硝酸盐。因此合适的pH环境有利于亚硝化菌的生长。pH对游离氨浓度也产生影响，进而也会影响亚硝酸菌的活性，研究表明：亚硝化菌的适宜pH值在8.0附近，硝化菌的pH值在7.0附近。因此，实现亚硝化菌的积累的pH值最好在8.0左右。 2.3溶解氧（DO）的影响 DO对控制亚硝酸盐的积累起着至关重要的作用。亚硝化反应和硝化反应均是好氧过程，而亚硝酸菌和硝酸菌又存在动力学特征的差异：低DO条件下亚硝酸菌对DO的亲和力比硝酸菌强。可以通过控制DO使硝化过程只进行到氨氮氧化为亚硝态氮阶段，从而淘汰硝酸菌，达到短程硝化的目的。 2.4泥龄的影响
反硝化滤池
1.反硝化深床滤池工艺 1.1反硝化工艺原理 反硝化反应（denitrification） 反硝化反应是由一群异养型微生物完成的生物化学过程。在缺氧(不存在分子态溶解氧)的条件下，将亚硝酸根和硝酸根还原成氮气、一氧化氮或氧化二氮。参与反硝化过程的微生物是反硝化菌。反硝化菌属兼性菌，在自然环境中几乎无处不在，在废水处理系统中许多常见的微生物都是反硝化细菌，如变形杆菌属(Proteus) 、微球菌属(Micrococcus) 、假单胞菌属(Pseudomonas) 、芽抱杆菌属(Bacillus) 、产碱杆菌属(Alcaligenes) 、黄杆菌属(Fla vobacter) 等，它们多数是兼性细菌。当有溶解氧存在时，反硝化菌分解有机物利用分子态氧作为最终电子受体。在无溶解氧的情况下，反硝化菌利用硝酸盐和亚硝酸盐中的N5+和N3+作为能量代谢中的电子受体， O2-作为受氢体生成H 2 O 和OH-碱度，有机物作为碳源及电子供体提供能量并被氧化稳定。 生物反硝化过程可用以下二式表示： 2NO 2-十6H( 电子供体有机物) 一→ N 2 十2H 2 O 十20H- (2-1) 2NO 3-十9H( 电子供体有机物) 一→ N 2 十3H 2 O 十30H- (2-2) 反硝化过程中亚硝酸根和硝酸根的转化是通过反硝化细菌的同化作用和异化作用来完成的。同化作用是指亚硝酸根和硝酸根被还原成氨氮，用来合成新微生物的细胞、氮成为细胞质的成分的过程。异化作用是指亚硝酸根和硝酸根被还原为氮气、一氧化氮或一氧化二氮等气态物质的过程，其中主要成分是氮气。异化作用去除的氮约占总去除量的70-75% 。 反硝化过程的产物因参与反硝化反应的做生物种类和环境因素的不同而有所不同。例如， pH 值低于7.3 时，一氧化二氮的产量会增加。当游离态氧和化合态氧同时存在时，微生物优先选择游离态氧作为含碳有机物氧化的电子受体。因此，为了保证反硝化的顺利进行，必须确保废水处理系统反硝化部分的缺氧状态。废水中的含碳有机物可以作为反硝化过程的电子供体。由式(2-1)计算，转化1g 亚硝酸盐氮为氮气时，需要有机物(以BOD 5 表示) 1. 71g ，转化1g 硝酸盐氮为氮气时，需 要有机物(以BOD 5表示) 2. 87g，与此同时产生3.57g 碱度(以CaCO 3 计)。如果废
硝化与反硝化去除氨氮的原理
硝化与反硝化去除氨氮的 原理 Prepared on 22 November 2020
硝化与反硝化去除氨氮操作 一、硝化与反硝化的作用机理： 1、硝化细菌包括亚硝化菌和硝化菌，亚硝化菌将废水中的NH3转化为亚硝酸盐，硝化菌将亚硝酸盐转化为硝酸盐，称为硝化作用。硝化作用必须通过这两类菌的共同作用才能完成。 2、反硝化菌将硝酸盐转化为N2、NO、N2O，称为反硝化作用。 3、硝化细菌必须在好氧条件下作用。 4、反硝化菌必须在无氧或缺氧的条件下进行。 二、作用方程式： 硝化反应： 2NH3＋3O2――（亚硝化菌）――2HNO2＋2H2O＋能量（氨的氧化） 2HNO2＋O2――（硝化菌）――2HNO3＋能量（亚硝酸的氧化） 反硝化反应： NO3— +CH3OH —— N2 + CO2+H2O+ OH—（以甲醇作为C源） 三、操作： 1、将购买的硝化菌投加到曝气池5、6#，亚硝化菌投加到曝气池1、 2、 3、4#，反硝化菌投加到厌氧池。 2、控制指标： 生物硝化 ①PH值：控制在— ②温度：25—30℃ ③溶氧：2—4mg/L
④污泥停留时间：必须大于硝化菌的最小世代时间，一般应大于2小时生物反硝化： ①PH值：控制在— ②温度：25—30℃ ③溶氧：L ⑤机碳源：BOD5/TN＞（3—5）过低需补加碳源
生物脱氮机理 污水生物脱氮的基本原理就是在将有机氮转化为氨态氮的基础上，先利用好氧段经硝化作用，由硝化细菌和亚硝化细菌的协同作用，将氨氮通过硝化作用转化为亚硝态氮、硝态氮，即，将转化为和。在缺氧条件下通过反硝化作用将硝氮转化为氮气，即，将（经反亚硝化）和（经反硝化）还原为氮气，溢出水面释放到大气，参与自然界氮的循环。水中含氮物质大量减少，降低出水的潜在危险性，达到从废水中脱氮的目的。 ○1硝化——短程硝化： 硝化——全程硝化（亚硝化+硝化）： ○2反硝化——反硝化脱氮： 反硝化——厌氧氨氧化脱氮： 反硝化——厌氧氨反硫化脱氮： 废水中氮的去除还包括靠微生物的同化作用将氮转化为细胞原生质成分。主要过程如下：氨化作用是有机氮在氨化菌的作用下转化为氨氮。硝化作用是在硝化菌的作用下进一步转化为硝酸盐氮。其中亚硝酸菌和硝酸菌为好氧自养菌，以无机碳化合物为碳源，从或的氧化反应中获取能量。其中硝化的最佳温度在纯培养中为25-35℃，在土壤中为30-40℃，最佳pH值偏碱性。反硝化作用是反硝化菌（大多数是异养型兼性厌氧菌， DO 同步硝化反硝化研究进展 摘要:同步硝化反硝化工艺同传统的生物脱氮工艺相比,可以节省碳源,减少曝气量,减少设备运行费用等优点,具有很大的研究应用前途。本文结合国内外研究,介绍其主要机理，分析同步硝化反硝化实现条件和影响因素，并且提出了研究展望。 关键词:同步硝化反硝化;微环境;生物脱氮;好氧反硝化 Study Progress on Simultaneous Nitrification and Denitrification Abstract:Simultaneous nitrification and denitrification (SND) has some obvious merits in comparison with traditional method for nitrogen removal. This method could reduce energy consumption and construction cost. The paer made a summary on current domesticand foreign study status of simultaneous nitrification and denitrification (SND) in waste water treatment, and made a theoretical explanation for the phenomenom of nitrification and denitrification.The author alsosummarized the practice and influencing facts of SND process and put forward some suggestions for futher study of SND. Key words: Simultaneous nitrification and denitrification;Microbiology;Biological nitrogen removal;Aerobic denitrification 反硝化细菌和反硝化聚磷菌在污水处理中的运用 摘要：微生物法在污水处理过程中起到十分重要的作用。其中反硝化细菌与反硝化聚磷菌在污水处理中运用更为广泛，本文就对这两种细菌的研究情况作一些简单概述。 关键词：反硝化细菌；反硝化聚磷菌；自养反硝化；好氧反硝化 随着人类生活水平的不断提高和工业生产的快速发展，带来越来越严重的水质污染问题。寻求新的高效污水处理办法也是现在的一大研究方向，微生物处理法在污水处理中有着广泛的运用。本文着重介绍两种细菌：反硝化细菌和反硝化聚磷菌在污水处理中的一些运用。 一．反硝化细菌 反硝化细菌(Denitrifying bacteria) 是一类兼性厌氧微生物,当处于缺氧环境时,反硝化细菌可用硝酸盐、氮化物等作为末端电子受体。有些反硝化细菌能还原硝酸盐和亚硝酸盐,有些反硝化细菌只能将硝酸盐还原为亚硝酸盐。 反硝化细菌与污水除氮原理：污水中的含氮有机物经过异养菌的氨化作用转变为氨氮,再经过硝化细菌的硝化作用将氨氮转变为亚硝酸盐和硝酸盐态氮,最后经过反硝化细菌的反硝化作用将亚硝酸盐和硝酸盐还原为NO、N 2 O ,并最终变 为N 2 ,从而将含氮物质从污水处理系统中排出。当环境中有分子态氧存在时,反硝化细菌氧化分解有机物,利用分子态氧作为最终电子受体。在无分子态氧存在下,反硝化细菌利用硝酸盐和亚硝酸盐作为电子受体,有机物则作为碳源及电子供体提供能量。在污水处理中,当溶解氧(DO) 小于或等于0.15mgPL 情况下,反硝化细菌利用污水中的有机碳源(污水中的BOD) 作为氢供体,以硝酸态盐作为电子 受体,将硝酸盐还原为NO、N 2O 或N 2 ,这既可消除污水中的氮,又可恢复环境的pH 稳定性,对污水处理系统的正常运行起重要作用。在污水处理中反硝化细菌种类很多。 影响污水脱氮过程中反硝化反应的因素： 1.有机碳源：一般认为,当污水中的BOD 5 PT2N 值> 3～5 时,即可认为碳源是充足的,此时不需要补充外加碳源。甲醇作为碳源时反硝化速率高,被分解后的产物为 CO 2和 H 2 O ,但处理费用较高。污水处理系统中碳源的种类不同可导致反硝化细 菌的类群及反硝化活性不同。 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： 向左转|向右转 接着亚硝酸盐转化为硝酸盐： 向左转|向右转 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： 向左转|向右转 综合氨氧化和细胞体合成反应方程式如下： 向左转|向右转 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8.0～8.4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＞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，BOD5负荷应维持在0.3kg(BOD5)/kg(SS).d以下。同步硝化反硝化综述
环境微生物作业,硝化,反硝化细菌
硝化与反硝化