环境微生物作业,硝化,反硝化细菌

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。

2.ph 值：反硝化过程最适宜的pH 范围为6.15～7.15 ,不适宜的pH 值会影响反硝化细菌的生长速率和反硝化酶的活性。当pH 值低于6.10 或高于8.10 时,反应受到强烈抑制。反硝化反应对NO-或NO-2 的消耗有助于pH 值保持在所需范围内并可补充在硝化过程中消耗的一部分碱度。

3.温度：反硝化细菌适宜的生长温度在25 ℃～35 ℃之间,低于15 ℃时增殖速率和代谢速率降低,导致反硝化速率降低。实际中反硝化一般控制在15 ℃～30 ℃。

4.溶解氧 ： 当同时存在分子态氧和硝酸盐时,反硝化细菌优先进行有氧呼吸。微生物从有氧呼吸转变为无氧呼吸的关键是合成无氧呼吸的酶,而分子态氧的存在会抑制这类酶的合成及活性。为了保证反硝化过程的顺利进行,必须保持严格的缺氧状态。一般认为,系统中溶解氧保持在0.15mgPL 以下时反硝化才能正常进行。另外,一些其它因素如污水中有毒有害物质、盐度等都会影响反消化过程的进行,如随着污水中盐度的增加,反硝化活性逐渐降低。

下面简单介绍几种反硝化细菌：

有氧反硝化细菌 许多微生物能有氧呼吸,同时反硝化。从污水中分离的副球菌属的细菌( Paracoccus pantotrophus)是首先被描述的有氧反硝化细菌,硝酸盐或亚硝酸盐还原为 N 2 可在大气氧存在情况下发生。施氏假单胞菌

( Pseudomonas stutzer) 是另一个报道的有氧反硝化细菌, 对氧的耐受力要超过Paracoccuspantotrophus 。有氧反硝化细菌的许多问题还需深入研究。Paracoccus pantotrophus 在有氧条件下不表达亚硝酸盐还原酶,所以有氧条件下还原亚硝酸盐的机制还不清楚。大多数反硝化细菌在有氧条件下产生N 2O 而不是N 2。Naoki Takaya 等研究检测到两株细菌使硝酸盐还原需要氧,也属于有氧反

硝化细菌。由于有氧反硝化细菌在环境中的特殊意义,对其进行研究受到广泛关注。

自养反硝化细菌 自养反硝化细菌近年来发现一些自养细菌能够利用一些无机物(CO 2 ,HCO 3- ) 在氧化过程中释放出来的能量将硝酸盐还原,进行反硝化

作用,这类细菌称为自养反硝化细菌。由于不需要投放有机物作为碳源可节省开支,同时由于只产生极少量的污泥,可使污泥的处理量降低到最低。因此,自养反硝化细菌在污水脱氮中具有重要意义。倍受关注的自养反硝化细菌有脱氮硫杆菌( Thiobacillus denitrificans) 和反硝化硫微螺菌( Thiomicrospira

denitrificans) 。

反硝化除磷细菌污水生物除磷是非常经济有效的方法,聚磷菌需要交替的好氧和厌氧条件,在厌氧区释放磷,而在好氧区则在细胞中合成并积累多聚磷酸盐。最近发现一些聚磷菌在好氧或缺氧条件下以硝酸盐作为电子受体而积累磷。这类菌被称为反硝化除磷细菌( Denitrifying Phosphorus2removingBacteria) 。反硝化除磷细菌能在聚磷的同时进行硝酸盐的去除,而不需要厌氧和好氧的相互交替。反硝化除磷细菌的发现可在理论上探讨反硝化细菌和除磷细菌之间的关系,在实际中可探讨污水脱氮除磷的新机制和新工艺。

二．反硝化聚磷菌（DPB）

1 DPB脱氮除磷的基本原理：

DPB被证实具有和好氧聚磷菌极为相似的代谢特征。国外学者从动力学性质上

对这两类聚磷菌进行了比较，认为以硝酸盐作为电子受体的DPB有着和好氧聚磷菌同样高的强化生物除磷性能。因DPB是兼性厌氧菌，它利用生物体内合成的高分子聚合磷酸盐在厌氧/缺氧交替变化中进行生物除磷。

(1)在厌氧条件下，将细胞内的聚磷酸盐以溶解性的磷酸盐形式释放到溶液中；同时，利用此过程中产生的能量将酵解产物低级脂肪酸(如乙酸盐或丙酸盐等)，合成有机储备物质聚β一羟基丁酸酯(PHB)颗粒作为下一阶段的电子供体，此时表现为磷的释放，即磷酸盐由微生物体向环境转移。

(2)当微生物进入缺氧环境后，它们的活力将得到恢复，并在充分利用基质的同时(如PHB及内源碳)，大量吸收溶解态的正磷酸盐，在细胞内合成含能高的多聚磷酸盐并加以积累，这种积磷作用大大超过微生物正常生长所需的磷量，可达到细胞干重的6%左右，甚至有报道可达8%，此阶段表现为磷的吸收。同时还存在将硝酸盐当作电子受体，进行还原产气的过程，表现为环境中氮的去除。DPB在不同环境下的生理活动见图1。

2 DPB在污水处理中的应用

2．1 DPB脱氮除磷特性

反硝化除磷技术的发现是生物除磷的最新研究成果，是一种高效、可行的污水除磷脱氮技术。它的最大优点是节省大量的曝气量，而且减少剩余污泥量，反硝化

消耗量，相应减少50%的剩余污泥量。反硝化除磷与传统生除磷能节省30%的O

2

物除磷技术相比，能使生物除磷与反硝化脱氮为同一种反硝化聚磷菌在一个生理过程中完成，将两者有机地合二为一。这是该技术可节省能源和资源的原因，也正是这个原因，上述一系列工艺被誉为适合可持续发展的绿色除磷脱氮工艺。李相昆等对接触氧化、SBR、A/O、A2/O和双污泥系统的活性污泥做了好氧吸磷和缺氧吸磷的静态烧杯试验。结果表明，SBR、A2/O、双污泥系统的污泥在好氧和缺氧条件下均有很好的吸磷效果，其中双污泥系统污泥的缺氧吸磷速率和反硝化速率最大。而且在缺氧条件下，当N03 充足时，其浓度对吸磷效果影响不大，吸磷速率为7．52 mgPO4 3- P/(gMLVSS·h)，反硝化速率为9．74 mgN0x一

N/(gMLVSS·h)。在厌氧条件下，以蔗糖为碳源的释磷量最小，释磷速率亦最低，而以CHsC(X)Na为碳源的释磷量和释磷速率均最大，释磷速率为4．2 nag．PO4 3- 一P/(gMLVSS·h)。

李勇智等也采用厌氧/缺氧SBR反应器对以硝酸盐作为电子受体的反硝化除磷过程进行了研究。结果表明，反硝化聚磷菌完全可以在厌氧/缺氧交替运行条件下得到富集。稳定运行的厌氧/缺氧SBR反应器的反硝化除磷效率>90%，出水磷浓度

2.2 DPB的影响因素

对于反硝化除磷工艺效果的影响因素较多，主要集中在电子受体、氧含量、pH、碳源和菌种竞争等方面。

2．3 应用

随着微生物学和生物化学的发展以及人们对生物技术的掌握，脱氮除磷技术由以单纯工艺改革向着以生物学特性研究、促进工艺改革的方向发展，以达到高效低耗的目的。目前，满足DPB所需环境和基质的工艺有单、双两级。在单级工艺中，DPB细菌、硝化细菌及非聚磷异养菌同时存在于悬浮增长的混合液中，顺序经历厌氧/缺氧/好氧三种环境。最具代表性的是BCFS工艺。在双级工艺中，硝化细菌独立于DPB而单独存在于某反应器中。双级工艺主要有Dephanox和A2NSBR 等。

3 结语

(1)以上是两种微生物在污水处理中的一些原理和运用，从中我们可以看到这些新技术的广泛运用前景和拓展空间。利用微生物法处理污水不仅节约了经济资源。

(2)反硝化聚磷菌DPB具有在缺氧环境吸磷，能使吸磷和反硝化(脱氮)这两个生物化学过程借助同一种细菌在同一种环境下一并完成的特点，故在工艺环境中有不仅可以节省对碳源的需要，而且吸磷过程在缺氧段内完成可节省曝气所需要的能源，产生的剩余污泥量也大为降低等诸多优点。

3)反硝化聚磷过程在废水的强化生物除磷过程占有重要的地位，具有良好的应用前景。随着学科和技术的发展，基础研究向工艺改革的转化，反硝化除磷技术必将得到更多的应用和更大的重视。

参考文献

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境工程，1995，13(3)：

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[5] 郑士民、颤望明、钱新民,自养微生物北京：科学出版杜

[6] 徐亚同．污染控制微生物工程．北京：化学工业出版社，2001

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

MPN法测定氨化细菌、硝化细菌和反硝化细菌

MPN多管发酵法测定氨化细菌、硝化细菌和反硝化细菌 1实验原理 最大可能数(或最大或然数法，most probable number，MPN)计数又称稀释培养计数（具体参见《土壤与环境微生物研究法》，科学出版社，2009），适用于测定在一个混杂的微生物群落中但却具有特殊生理功能的微生物类群。本方法是基于选择适当稀释倍数的悬液，接种在特定的液体培养基中培养，检查培养基中是否有该生理类群微生物的生长。根据不同稀释度接种管的生长情况，用统计学方法求出该生理类群的微生物数量。 特点：利用待测微生物的特殊生理功能的选择性来摆脱其他微生物类群的干扰，并通过该生理功能的表现来判断该类群微生物的存在和丰度。MPN法特别适合于测定土壤微生物中的特定生理群（如氨化、硝化、纤维素分解、固氮、硫化和反硫化细菌等的数量和检测污水、牛奶及其他食品中特殊微生物类群（如大肠菌群）的数量，缺点是只适于进行特殊生理类群的测定，结果较粗放，只有在因某种原因不能使用平板计数时才采用。 氨化作用是异养细菌将蛋白质水解为氨基酸，进而脱氨基产生氨的过程。 硝化作用是指氨经过微生物的作用氧化成亚硝酸和硝酸的过程。第一阶段由亚硝酸菌氧化氨为亚硝酸；第二阶段由硝酸菌氧化亚硝酸为硝酸。 这两类细菌都是自养的好氧细菌，生长缓慢，培养时间长。 反硝化作用是一类异养细菌在无氧条件下，利用有机物为电子供体，以硝酸盐为呼吸作用的电子受体，将其还原为N2O、N2的过程。 2实验材料 2.1样品 （1）固体样品（土样或沉积物等）：取一定质量的样品（1g或10g），装入盛有100ml无菌水的三角瓶中，置于摇床上振荡30min，制成均匀悬浊液。然后用10倍梯度稀释法将悬浊液稀释成一系列梯度（10-1、10-2、10-3、10-4、10-5、10-6等，具体视样品而定，微生物丰富的样品稀释的梯度相应大一些）。（2）液体样品：取一定体积的样品（10ml），装入盛有90ml无菌水的三角瓶中，

硝化与反硝化池

■K硝化池 反硝化池主要是去除废水中的氨氮，同时降解废水中其他的污染物质。 反硝化细菌在缺氧条件下，还原硝酸盐，释放出分子态氮（N）或一氧化二 氮（NO）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：NO —NH+f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N02和NO 为呼吸作用的最终电子受体，把硝酸还原成氮（2）,称为反硝化作用或脱氮作用：NO —NO-NT。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： GH2Q+12NO—6HO+6C312NO+能量 CHCOOH+8N e6H2O+1OC04N+8OF+ 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+6KNO2HX 3N2+K2SO+4KHSO ■硝化池 这里的硝化主要是指生化处理工艺段的好养段，将氨氮氧化成亚硝酸氮或者 硝态氮的过程。由于污水氨氮较高。 该反应历程为： 亚硝化反 应］' （2-6） 硝化反 N~O2~-h-02 (2-7)

总反应 亚硝酸菌有亚硝酸单胞菌属、 亚硝酸螺杆菌属和亚硝酸球菌属。 硝酸菌有硝 酸杆菌属、硝酸球菌属。亚硝酸菌和硝酸菌统称为硝化菌。 发生硝化反应时细菌 分别从氧化NH -N 和NO 「-N 的过程中获得能量，碳源来自无机碳化合物，如 CO 3 一、HCO 、CO 等。假定细胞的组成为 GH 7NO ，则硝化菌合成的化学计量关系可表 示为： 亚硝化反 15CQ TlONO/ +3C 5H ?NO a +22H + +4巴0 硝化反 + NH. +10NO ； T + (2-10) 工艺中采用了两段硝化工艺设施。最大限度上降低生化手段降低氨氮的浓度, 同时减少其他污染物的浓度。 同时废水中的其他污染物质在两段反硝化 +硝化的过程中得到有效降解。 血 3 +202——NO,+ 屮 + (2-8) (2-9)

微生物物质循环中作用

生态系统的物质循环带有全球性，又叫生物地球化学循环，是指生物圈中的各种化学元素，经生物化学作用在生物圈中的转化和运动，是推动地球向更有利于生物生存繁衍方向演化的巨大动力，是地球化学循环的重要组成部分。地球上的大部分元素都以不同的循环速度参与生物地球化学循环。高中生物讲述的物质循环有c、N、s的循环，受两个主要生物过程控制，一是光合生物对无机营养物的同化，二是后来进行的异养生物的矿化。微生物在有机物的矿化中起决定性作用，地球上有机物的矿化9O％都是由细菌和真菌完成的。 一、C循环中微生物的作用 在组成生物体的大量元素中，c是最基本的元素，接近生命有机体干物质重量的50％，碳循环是最重要的物质循环，也是生物圈总循环的基础。大气中C元素以CO2形式存在。在C的循环过程中，初级生产者把CO2转化为有机碳，初级生产者主要是绿色植物，还包括很多自养微生物，例如硝化细菌、光合菌等。有机碳被异养消费者利用，并进一步进行循环，部分有机化合物经呼吸作用被转化为CO2，初级生产者和其他营养级的生物残体最终被分解者分解而转化成CO2。分解者包括一些体型较大的蚯蚓、蜣螂等异养宏体动物和微生物参与，但微生物的作用最重要，在有0的情况下，宏体生物和微生物都能分解简单的有机物和生物多聚物(淀粉、果胶、蛋白质等)，但微生物是唯一在厌氧条件下进行有机物分解的生物，微生物能使非常丰富的生物多聚物得到分解，腐殖质、蜡和许多人造化合物只有微生物才能分解。 二、N循环中微生物的作用及比较 氮是植物肥料三要素之一，它在植物营养中占有极其重要的地位，作物产量的高低首要的因素是氮素的供应，空气中氮素的含量高达79％左右，但植物不能利用空气中游离的氮。植物的氮素来源于土壤，土壤可通过两种途径获得氮，一种是含氮肥料的施用，另一种是生物固氮，且以生物固氮为主。能固氮的生物是一些原核生物，例如共生的根瘤菌、自生的圆褐固氮菌，将空气中的氮还原成氨(NH，)，植物能直接吸收少量的NH，但NH不能在植物体内积累，因为氨的浓度过高对植物有毒害作用，所以NH要转化为铵态氮(NH4+)或在硝化细菌作用下转化为硝态氮(NO，

硝化与反硝化

硝化与反硝化 利用好氧颗粒污泥实现同步硝化反硝化 1 生物脱氮与同步硝化反硝化 在生物脱氮过程中，废水中的氨氮首先被硝化菌在好氧条件下氧化为NO-X，然后NO-X 在缺氧条件下被反硝化菌还原为N2(反硝化)。硝化和反硝化既可在活性污泥反应器中进行，又可在生物膜反应器中进行，目前应用最多的还是活性污泥法。硝化菌和反硝化菌处在同一活性污泥中，由于硝化菌的好氧和自养特性与反硝化菌的缺氧和异养特性明显不同，脱氮过程通常需在两个反应器中独立进行(如Bardenpho、UCT、双沟式氧化沟工艺等)或在一个反应器中顺次进行(如SBR)。当混合污泥进入缺氧池(或处于缺氧状态)时，反硝化菌工作，硝化菌处于抑制状态；当混合污泥进入好氧池(或处于好氧状态)时情况则相反。显然，如果能在同一反应器中使同一污泥中的两类不同性质的菌群(硝化菌和反硝化菌)同时工作，形成同步硝化反硝化(Simultaneous Nitrification Denitrification简称SND)，则活性污泥法的脱氮工艺将更加简化而效能却大为提高。此外从工程的角度看，硝化和反硝化在两个反应器中独立进行或在同一个反应器中顺次进行时，硝化过程的产碱会导致OH-积累而引起pH值升高，将影响上述两阶段反应过程的反应速度，这在高氨氮废水脱氮时表现得更为明显。但对SND工艺而言，反硝化产生的OH-可就地中和硝化产生的H+，减少了pH值的波动，从而使两个生物反应过程同时受益，提高了反应效率。 2 实现同步硝化反硝化的途径 由于硝化菌的好氧特性，有可能在曝气池中实现SND。实际上，很早以前人们就发现了曝气池中氮的非同化损失(其损失量随控制条件的不同约在10%～20%左右)，对SND的研究也主要围绕着氮的损失途径来进行，希望在不影响硝化效果的情况下提高曝气池的脱氮效率。

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

微生物脱氮原理

简介：介绍了生物脱氮基本原理及影响因素，为环境工作者掌握生物脱氮。废水中存在着有机氮、氨氮、硝态氮等形式的氮，而其中以氨氮和有机氮为主要形式。在生物处理过程中，有机氮被异养微生物氧化分解，即通过氨化作用转化为成氨氮，而后经硝化过程转化变为NO3-N和NO2-N，最后通过反硝化作用使硝态氮转化成氮气，而逸入大气。由此可见，进行生物脱氮可分为氨化－硝化－反硝化三个步骤。由于氨化反应速度很快。在一般废水处理设施中均能完成，故生物脱氮的关键在于硝化和反硝化。 关键字：生物脱氮基本原理影响因素 废水中存在着有机氮、氨氮、硝态氮等形式的氮，而其中以氨氮和有机氮为主要形式。在生物处理过程中，有机氮被异养微生物氧化分解，即通过氨化作用转化为成氨氮，而后经硝化过程转化变为NO3-N和NO2-N，最后通过反硝化作用使硝态氮转化成氮气，而逸入大气。 由此可见，进行生物脱氮可分为氨化－硝化－反硝化三个步骤。由于氨化反应速度很快。在一般废水处理设施中均能完成，故生物脱氮的关键在于硝化和反硝化。 1 氨化作用 1.1 概念 氨化作用是指将有机氮化合物转化为氨态氮的过程，也称为矿化作用。 1.2 细菌 参与氨化作用的细菌成为氨化细菌。在自然界中，它们的种类很多，主要有好氧性的荧光假单胞菌和灵杆菌，兼性的变形杆菌和厌氧的腐败梭菌等。 1.3 降解方式（分好氧和厌氧） 在好氧条件下，主要有两种降解方式，一是氧化酶催化下的氧化脱氨。例如氨基酸生成酮酸和氨： [2-1] 丙氨酸亚氨基丙酸法丙酮酸 另一是某些好氧菌，在水解酶的催化作用下能水解脱氮反应。例如尿素能被许多细菌水解产生氨，分解尿素的细菌有尿八联球菌和尿素芽孢杆菌等，它们式好氧菌，其反应式如下： [2-2]

硝化反硝化

A、硝化反应过程：在有氧条件下，氨氮被硝化细菌所氧化成为亚硝酸盐和硝酸盐。他包括两个基本反应步骤：由亚硝酸菌（Nitrosomonas sp）参与将氨氮转化为亚硝酸盐的反应；硝酸菌（Nitrobacter sp）参与的将亚硝酸盐转化为硝酸盐的反应，亚硝酸菌和硝酸菌都是化能自养菌，它们利用CO2、CO32-、HCO3-等做为碳源，通过NH3、NH4+、或NO2-的氧化还原反应获得能量。硝化反应过程需要在好氧（Aerobic或Oxic）条件下进行，并以氧做为电子受体，氮元素做为电子供体。其相应的反应式为： 亚硝化反应方程式： 55NH4++76O2+109HCO3→C5H7O2N﹢54NO2-+57H2O+104H2CO3 硝化反应方程式： 400NO2-+195O2+NH4-+4H2CO3+HCO3-→C5H7O2N+400NO3-+3H2O 硝化过程总反应式： NH4-+1.83O2+1.98HCO3→0.021C5H7O2N+0.98NO3-+1.04H2O+1.884H2CO3 通过上述反应过程的物料衡算可知，在硝化反应过程中，将1克氨氮氧化为硝酸盐氮需好氧4.57克（其中亚硝化反应需耗氧3.43克，硝化反应耗氧量为1.14克），同时约需耗7.14克重碳酸盐（以CaCO3计）碱度。 在硝化反应过程中，氮元素的转化经历了以下几个过程：氨离子NH4-→羟胺NH2OH→硝酰基NOH→亚硝酸盐NO2-→硝酸盐NO3-。 B、反硝化反应过程：在缺氧条件下，利用反硝化菌将亚硝酸盐和硝酸盐还原为氮气而从无水中逸出，从而达到除氮的目的。 反硝化是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，反硝化菌是一类化能异养兼性缺氧型微生物。当有分子态氧存在时，反硝化菌氧化分解有机物，利用分子氧作为最终电子受体，当无分子态氧存在时，反硝化细菌利用硝酸盐和亚硝酸盐中的N3+和N5+做为电子受体，O2-作为受氢体生成水和OH-碱度，有机物则作为碳源提供电子供体提供能量并得到氧化稳定，由此可知反硝化反应须在缺氧条件下进行。从NO3-还原为N2的过程如下： NO3-→NO2-→NO→N2O→N2 反硝化过程中，反硝化菌需要有机碳源（如碳水化合物、醇类、有机酸类）作为电子供体，利用NO3-中的氧进行缺氧呼吸。其反应过程可以简单用下式表示： NO3-+4H(电子供体有机物)→ 1/2N2+H2O+2OH- NO2-+3H(电子供体有机物)→ 1/2N2+H2O+OH- 污水中含碳有机物做为反硝化反应过程中的电子供体。由上式可知，每转化1gNO2-为N2时，需有机物（以BOD表示）1.71g;每转化1gNO3-为N2时，需有机物（以BOD表示）2.86g。同时产生3.57g重碳酸盐碱度（以CaCO3计）。 如果污水中含有溶解氧，为使反硝化完全，所需碳源有机物（以BOD表示）用下式计算： C=2.86Ni+1.71N0+DO0 其中： C为反硝化过程有机物需要量（以BOD表示），mg/l; Ni为初始硝酸盐氮浓度（mg/l） N0为初始亚硝酸盐氮浓度（mg/l） DO0为初始溶解氧浓度（mg/l） 如果污水中碳源有机物浓度不足时，应补充投加易于生物降解的碳源有机物（甲醇、乙醇或糖类）。以甲醇为例，则 NO3-+1.08CH3OH+0.24H2CO3→0.056C5H7O2N+0.47N2↑+1.68H2O+HCO3- 如果水中有NO2-,则会发生下述反应： NO2-+0.67CH3OH+0.53H2CO3→0.04C5H7O2N+0.48N2↑+1.23H2O+HCO3- 由上式可见，每还原1gNO2-和1gNO3-分别需要消耗甲醇1.53g和2.47g。 当水中有溶解氧存在时，氧消耗甲醇的反应式为： O2+0.93CH3OH+0.056NO3-→0.056C5H7O2N+1.64H2O+0.056HCO3-+0.59H2CO3 综上所述，可得反硝化过程需要有机碳源（甲醇）的投加量公式为：

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

环境微生物作业,硝化,反硝化细菌

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。

微生物问答题

微生物问答题 1.含碳有机物分解转化特点 2.纤维素分解微生物有哪些 3.参与淀粉向乙醇转化中的微生物 4.木质素降解微生物主要类型 5.硝化、氨化、反硝化、固氮作用 6.硫化、反硫化作用 7.硫循环与水体黑臭、管道腐蚀的关系 8.自然界磷化氢形成机制 9.水管铁锈形成机制 10.甲基汞的形成机制 11.污水微生物处理的形式 12.活性污泥的微生物群体组成，菌胶团细菌优势类型 13.活性污泥对有机物处理的3个步骤 14.活性污泥中原生动物和后生动物在污水处理中的作用 15.好氧生物膜中的微生物群落类型及其功能 16.好氧生物膜对有机物的净化过程 17.有机物厌氧降解为甲烷的三价段四类群理论 18.污水生物脱氮及其类型 19.聚磷菌特性及污水生物除磷过程机制 1、含碳有机物分解转化特点 答：微生物对含碳有机物的分解转化特点 1）纤维素、淀粉、脂肪等：易降解；分解微生物类型多样，自然界广泛存在；分解速率快，循环速率快 2）木质素：较难降解；分解微生物类型以真菌为主；分解速率较慢，循环速率慢 3）石油烃、芳香烃：难降解；分解微生物种类单一，需特别驯化；分解速率很慢，循环速率非常慢 2、纤维素分解微生物有哪些 答:1)细菌: A、好氧纤维素分解菌中，黏细菌最多，有生孢食纤维菌、食纤维菌及堆囊黏菌。革兰氏阴性菌，生孢食纤维菌中的球形生孢食纤维菌和椭圆形生孢食纤维菌较常见; B、镰状纤维菌和纤维弧菌。; C、厌氧的有产纤维二糖芽孢梭菌(Clostridium cellobioparum)、无芽孢厌氧分解菌及嗜热纤维芽孢梭菌(Clostridium thermocellum)，是专性厌氧菌。 2）真菌：青霉菌、曲霉、镰刀霉、木霉及毛霉。 3）放线菌：链霉菌属(Streptomyces)。 3、参与淀粉向乙醇转化中的微生物 答：根霉和曲霉是糖化菌，先转化为葡萄糖，接着由酵母菌将葡萄糖发酵为乙醇和二氧化碳。 4、木质素降解微生物主要类型 答：分解木质素的微生物主要是：

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。

硝化与反硝化池

■反硝化池 反硝化池主要是去除废水中的氨氮，同时降解废水中其他的污染物质。 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（N2），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 ■硝化池 这里的硝化主要是指生化处理工艺段的好养段，将氨氮氧化成亚硝酸氮或者硝态氮的过程。由于污水氨氮较高。 该反应历程为： 亚硝化反应 (2-6) 硝化反应 (2-7) 总反应式 (2-8)

亚硝酸菌有亚硝酸单胞菌属、亚硝酸螺杆菌属和亚硝酸球菌属。硝酸菌有硝酸杆菌属、硝酸球菌属。亚硝酸菌和硝酸菌统称为硝化菌。发生硝化反应时细菌分别从氧化NH3-N和NO2－-N的过程中获得能量，碳源来自无机碳化合物，如CO32－、HCO－、CO2等。假定细胞的组成为C5H7NO2，则硝化菌合成的化学计量关系可表示为： 亚硝化反应 (2-9) 硝化反应 (2-10) 工艺中采用了两段硝化工艺设施。最大限度上降低生化手段降低氨氮的浓度，同时减少其他污染物的浓度。 同时废水中的其他污染物质在两段反硝化+硝化的过程中得到有效降解。

第九章微生物生态答案

第八章习题答案 一.名词解释 1.硝化作用：氨态氮经硝化细菌的氧化,转化为硝酸态氮的过程. 2土壤微生物区系：指在某一特定环境和生态条件下的土壤微生物所存在的微生物种类,数量以及参与物质循环的代谢物质强度. 3 土著性微生物：指土壤中那些对新鲜有机物质不很敏感的微生物,如革兰氏阳性球菌,色杆菌,芽孢杆菌,节杆菌,分支杆菌,放线菌,青霉,曲霉和从霉,他们常年维持在某一数量水平上,即使由于有机物质的加入或温度,湿度等变化而引起数量变化,其数量变化也很少. 4发酵性微生物：指土壤中那些对新鲜有机物质很敏感的微生物,在有新鲜动植物残体存在是可爆发性的旺盛发育,而在新鲜残体消失后又很快消退的微生物,包括各类革兰氏阳性阴性无芽孢杆菌,酵母菌,芽孢杆菌,链霉菌和根霉等. 5 生物降解：是指环境微生物被生物主要是微生物分解为小分子物质甚至是彻底分解为CO2和水的过程. 6 BOD5 ：表示在20℃下，1L污水中的有机物进行微生物氧化时5天所消耗溶解氧的毫克数。 7 COD：化学需氧量，是指采用强氧化剂将1升污水中的有机物完全氧化后所消耗氧的毫克数。 8根土比：即根际微生物数量与非根际土壤微生物数量的比值来表示。 9根圈：也称根际，指生长中的植物根系直接影响的土壤范围。 二．填空 1．微生物之间的相互关系有:偏利共栖,互利共栖,共生关系,竞争关系,拮抗关系,寄生关系和捕食等. 2．根际微生物对植物的有益影响有::改善对植物的营养源,产生生长调节物调节植物生长,分泌抗生素类物质抑制植物潜在病原菌生长和增加矿物质的溶解性. 3.沼气发酵的三个阶段分别由厌氧或兼性厌氧的水解性细菌或发酵性细菌、产酸产乙酸的细菌群、严格厌氧的产甲烷菌群三种菌群的作用。 4.我国生活饮用水水质标准规定1L水中大肠杆菌群数不超过3个 5．细胞型微生物包括的主要类群为细菌，放线菌，霉菌，酵母菌。 6一种种群因另一种种群的存在或生命活动而得利，而后者没有从前者受益或受害，此两种群之间的关系为___偏利作用___。 三. 判断 1. 在制作泡菜和青贮饲料过程中存在有拮抗关系。（正确） 2. 反硝化作用只有在无氧条件下进行。（正确） 3有机物质是产生沼气的物质基础，产甲烷细菌可以利用大分子有机物质做为碳源。（错误）4协同共栖的两个物种生活在一起时彼此受益，互相获得利，是一种互生关系。（正确） 四. 单选题 1. 亚硝化细菌和硝化细菌的关系可称为：（A） A 协同共栖 B偏利共栖 C 共生D中立 2.下述那个过程需要亚硝化细菌和硝化细菌：（D） A 脱氮作用 B 氨化作用 C固氮作用 D 硝化作用 3. 下述那种方法处理污水可产生甲烷：（C） A 曝气池 B 活性污泥 C 厌氧消化 D 生物转盘法 4.缺钼可能影响那个过程：（D）

污水处理微生物硝化菌种

微生物污水处理硝化菌种 硝化菌种- GANDEW-DEN 硝化细菌统归于硝化杆菌9个属：硝化杆菌属、硝化刺菌属、硝化球菌属、亚硝化单胞菌属、亚硝化螺菌属、亚硝化球菌属和亚硝化叶菌属，共14种,除上述9属外还有另外2属（硝化螺菌属Nitrospira和亚硝化弧菌属共20种。 硝化作用分为两个阶段，即亚硝化（氨氧化）和硝化（亚硝酸氧化），分别由两类化能自养微生物完成，亚硝化细菌进行氨的氧化，硝化细菌完成亚硝酸氧化。 GD硝化细菌是由5个属共27种不同的硝化细菌组成的复合菌系，所以可 以在不同的污水水质中选择性的筛选驯化出合适的硝化污泥，适用面及其广阔。 成分分析： 1.主要菌珠为硝化杆菌属和亚硝化单胞菌属； 2.性状为牙白色粉末状。 应用范围： 广泛应用于各种二级处理工艺中好氧处理阶段，广泛应用生活污水、食品加工厂、屠宰废水、养殖场废水、焦化废水、制革废水、印染废水、垃圾渗滤液等高氨氮废水处理。 功效分析： 1.高效将氨氮先氧化成亚硝酸氮再氧化成硝酸氮； 2.加速污水中的污泥沉降，增大污泥絮体颗粒，调整污泥絮体结构； 3.选择性筛选出合适的特异性强的硝化细菌，从而缩短驯化时间，增加硝化效率。 4.可与反硝化系统联动，形成共生互补作用，提高系统脱氮能力； 5.有效抑制病毒、病菌与寄生虫； 6.针对藻类过度繁殖的水体，能够大量消耗氮素营养，切断藻类氮素营养，抑制藻类繁殖，有效净化水体与良好水色； 7. 大自然中筛选出的菌种结合顶尖驯化技术，繁殖迅速，应激能力强，能因应恶劣环境自然进化；

8.在好氧及缺氧条件下均可进行硝化反应，其中缺氧硝化效果较弱。 方法用量： 1.使用量：按好氧构筑单元有效容积800ppm-1000ppm，投加比例可以依污水情况适量增减。其中河道治理和市政污水投加比例一般控制在100ppm-300ppm。 2.按照1:6比例和污水溶解，投加到好氧段池体中，曝气量控制在溶解氧达到 3.5-4左右，经过24小时，使微生物激活，附著菌床并进行繁殖，达到活跃状态。 3.建议采用阶段式调试进水，以减小对微生物之冲击，运行初期打开正常进水量的1／3，后期逐步增加水量直至满负荷运行，时间一般为两周。如进水量设计负荷偏小，则可一次性全开。 4.监测与调适系统运行，约30天后查看系统是否稳定即可。 使用参数： 经测试表明，以下物理和化学参数对细菌成长最有效： pH值：作用范围为6～9之间，最佳使用范围在7.8～8.2之间。 温度：作用范围在10℃～35℃之间，最佳作用温度为25-30℃。高于40℃会导致细菌内酶的变性；低于10 ℃时，细胞生长会受到很大的限制。 溶解氧：在污水处理中的反硝化池，溶氧量为0.5毫克/升以下。 盐度：在海水和淡水中都适用，最高可耐受35g/L的盐度（以氯化钠计）。 抗毒性：可以较有效地抵抗化学毒性物质，包括余氯、氰化物和重金属等。当受污染区含有杀菌剂时，应预先研究它们对微生物的作用。 注意事项： 1.应密封贮存于阴凉、干燥处，远离火源，同时不要与有毒物品一起存放。接触产品后，应用热肥皂水将手洗净，以避免吸入或接触眼部； 2.在推荐的储存条件下，保质期为2年； 3.受污染区含有杀菌剂或其他有毒试剂时，应预先研究它们对微生物的作用； 4.特殊情况包括但不限于水质中存有大量毒性物质、不明生物体、浓度过高等。

同步硝化反硝化脱氮技术_百度文库.

同步硝化反硝化脱氮技术 郭冬艳 1,2,李多松 1,2,孙开蓓 1,2,刘丽茹 1,2 1中国矿业大学环境与测绘学院,江苏徐州(221008 2江苏省资源环境信息工程重点实验室,江苏徐州(221008 E-mail: 摘要:同步硝化反硝化脱氮 (SND技术不同于传统的脱氮理论,其具有节省碳源、减少曝气量、降低基建投资和运行费用等优点。文章从宏观环境理论、微环境理论、微生物理论三个方面阐述了同步硝化反硝化的作用机理,并结合目前的国内外研究成果综述了其影响因素,最后简单介绍了同步硝化反硝化的应用状况,提出了该技术的研究方向。 关键词:生物脱氮;同步硝化反硝化;好氧反硝化 中图分类号:X703.1 1. 引言 近年来, 水体中的氮素污染越来越严重, 给环境造成的污染问题日益突出。生物脱氮技术较物化脱氮技术具有工艺简单、成本低廉、较易推广等特点,越来越被人们所采用。传统生物脱氮技术的理论基础是微生物的硝化和反硝化作用。硝化作用即在好氧的条件下, 自养型硝化细菌将氨氧化为亚硝酸 (盐和硝酸 (盐 ; 反硝化作用是指亚硝酸 (盐和硝酸 (盐在异氧型反硝化菌的作用下, 被还原为氮气的过程。因此, 目前大多数的生物脱氮工艺都将好氧区和缺氧区(或厌氧区分隔开,分别在不同的反应器中运行,或者采用间歇的好氧和厌氧条件来实现。 然而, 自 20世纪 80年代以来, 研究人员在一些没有明显缺氧及厌氧段的活性污泥法工艺中, 曾多次观察到氮的非同化损失现象, 即存在有氧情况下的反硝化反

应、低氧情况下的硝化反应。在这些处理系统中,硝化和反硝化往往发生在相同的条件下或同一处理空间内, 这种现象被称作同步硝化反硝化(simultaneous nitrification and dinitrification,SND ,亦有研究人员将这种现象中的反硝化过程称之为好氧反硝化。有氧条件下的反硝化现象确实存在于各种不同的生物处理系统,如流化床反应器、生物转盘、 SBR 、氧化沟、 CAST 工艺等 [1]。 2. 作用机理 2.1宏观环境理论 宏观环境主要是从众多生物反应器在实际运行过程中可能发生的情况为依据,分析 SND 现象发生的环境条件 [2]。在生物反应器中, 由于曝气装置类型的不同, 使得其内部出现氧气分布不均的现象,从而形成好氧段、缺氧段及(或厌氧段,此为 生物反应器的宏观环境。例如:在生物膜反应器中,由于基质浓度和膜厚变化的影响,形成膜内的缺氧区,其他如 RBC 、 SBR 反应器及氧化沟等也存在类似的现象 [3]。实际上,在生产规模的生物反应器中,完全均匀的混合状态并不存在,所以,同步硝化反硝化现象是完全可能发生的。 2.2微环境理论 微环境理论从物理学角度解释 SND 现象, 是目前被普遍接受的一种机理, 被认为是 SND 发生的主要原因之一 [4]。由于活性污泥和生物膜微环境中各种物质(如DO 、有机物、氨氮、NO 2― 、 NO 3-等传递的变化,从而导致微环境中物理、化学和生物条件或状态的改变。在活性污泥絮体和生物膜内部存在各种各样的微环境。但是,对于 SND 现象来说,主要是由于溶解氧扩散作用的限制, 使微生物絮体内产生 DO 梯度, 从而导致微环境的同步硝 化反硝化。微生物絮体的外表面 DO 浓度较高, 自养型硝化细菌利用氧气进行硝化反应; 絮体内部,由于氧传递受阻,以及有机物氧化、硝化作用的消耗,形成缺氧区,反硝化菌占优势,反硝化菌利用 NO 3-为电子受体,发生反硝化反应,即系统缺氧

微生物和氮素循环

第九章 在自然界，生物不断地从环境中吸收它们生长发育所必需的C、H、O、N、S、P等各种营养元素。但是，这些营养元素在自然界的总量是有限的，而生命的延续是无限的，只有这些元素的循环使用，生物界不断向前发展。促进这些物质循环的作用有物理作用、化学作用和生物作用，其中生物是起主导作用的，而微生物是自然界物质循环的主要推动者，在自然界物质循环中起着非常重要的作用。本文主要介绍了微生物在氮素循环中的作用。 关键词：固氮氨化硝化同化反硝化 2 微生物在氮素循环中的作用 氮是核酸和蛋白质的主要成分，是构成生物体的必需元素。虽然占大气体积78%的气体是N2，但所有动植物和大多数微生物都不能直接利用N2。作为自然界最重要的初级生产者的植物所需要的氮―铵盐、硝酸盐等无机氮化物，在自然界为数不多，只有将大气中的N2进行转化和循环，才能满足植物体对氮素的需要。氮素循环包括微生物的固氮作用、氨化作用、硝化作用、反硝化作用以及同化作用，这其中的每一种作用都离不开微生物的参与。 2.1 固氮作用 分子态氮被还原成氨或其它氮化物的过程称为固氮作用。自然界氮的固定有两种方式，一是非生物固氮，即通过雷电、火山爆发和电离辐射等固氮以及人工合成氨，非生物固氮形成的氮化物在数量上远不能满足自然界生物生长的需要；二是

生物固氮，即通过微生物的作用固氮，自然界生物生长所需要的氮大部分通过这种作用提供。生物固氮不仅经济，而且不破坏环境，在N2的转化中占有重要地位。湖水沉积物中含有大量的固氮菌(Peptea,1993)，能够固氮的微生物均为原核生物，主要有细菌、放线菌和蓝细菌(徐孝华,1991)。 2.2 氨化作用 微生物分解含氮有机物产生氨的过程称为氨化作用。氨化作用在农业生产中十分重要，施入土壤中的各种动植物残体和有机肥，包括绿肥、堆肥和厩肥都含有丰富的含氮有机物。这些有机物须通过各类微生物的作用，将其氨化后才能被植物吸收和利用。水中的氨化细菌有助于水体中氮的循环和水的清洁，湖的底泥中氨化细菌相当活跃(Genovese,1994)。 2.3 硝化作用 微生物将氨氧化成硝酸盐的过程称为硝化作用。硝化作用是自然界氮素循环中不可缺少的一环。硝化作用分两个阶段进行，每个阶段都离不开微生物的作用。第一阶段是氨在亚硝化细菌的作用下被氧化为亚硝酸盐。第二阶段是亚硝酸盐在硝化细菌的作用下被氧化为硝酸盐。土壤中固氮细菌的数量多于硝化细菌(金钧然,1991)。 2.4 同化作用 铵盐和硝酸盐是植物和微生物良好的无机氮类营养物质，它们可被植物和微生物吸收利用，合成氨基酸、蛋白质、核酸和其它含氮有机物。湖泊中具有同化作用的细菌有助于淡水鱼对蛋白质的利用(Shivokene,1996)。 2.5 反硝化作用 微生物还原硝酸盐，释放出分子态氮和/或N2O的过程称为反硝化作用或脱氮作

硝化和反硝化

硝化作用 nitrification 硝化细菌将氨氧化为硝酸的过程。19世纪以前，人们把硝酸盐看作是化学作用的产物，即空气中的氧和氨经土壤催化形成。1862年L.巴斯德首先指出硝酸盐的形成可能是微生物作用的结果。1877年，德国化学家T.施勒辛和A.明茨用消毒土壤的办法，证实了氨被氧化为硝酸的确是生物学过程。1891年，С.Н.维诺格拉茨基用无机盐培养基成功地获得了硝化细菌的纯培养，最终证实了硝化作用是由两群化能自养细菌进行的。先是亚硝化单胞菌将铵氧化为亚硝酸；然后硝化杆菌再将亚硝酸氧化为硝酸。这两群细菌统称硝化细菌。其作用过程如下： 硝化细菌从铵或亚硝酸的氧化过程中获得能量用以固定二氧化碳，但它们利用能量的效率很低，亚硝酸菌只利用自由能的5～14％；硝酸细菌也只利用自由能的5～10％。因此,它们在同化二氧化碳时，需要氧化大量的无机氮化合物。 土壤中硝化细菌的数量首先受铵盐含量的影响，一般耕地里，每克土中只有几千至几万个。添加铵盐即可使其数量增至几千万个。土壤中性偏碱，通气良好，水分为田间持水量的50～70％，温度为10～30℃时，最适宜硝化细菌的生长繁殖，铵盐也能迅速被转化为硝酸盐。 自然界中,除自养硝化细菌外,还有些异养细菌、真菌和放线菌能将铵盐氧化成亚硝酸和硝酸，异养微生物对铵的氧化效率远不如自养细菌高，但其耐酸，并对不良环境的抵抗能力较强，所以在自然界的硝化作用过程中，也起着一定的作用。 亚硝化反应 有机化合物分子中的氢被亚硝基(-NO)取代的反应。用亚硝酸做为亚硝化试剂，被强共轭给电子基团活化的苯环，例如酚、某些酚醚、萘酚、三级芳胺，在亚硝酸作用下，可发生亲电取代的亚硝化反应。由于亚硝酸很不稳定，所以亚硝化一般采用亚硝酸盐作为亚硝化剂。在反应中，先将反应物溶于酸(如盐酸、稀硫酸、醋酸)中，再将亚硝酸钠的水溶液逐滴加入到反应物中，使生成的亚硝酸立即与反应物作用。二级脂肪族胺和二级芳香族胺与亚硝酸反应，生成N-亚硝基二级胺。可用还原剂将亚硝基除掉，得回原来的 二级胺。利用此性质，可以提纯二级胺。一级胺在此反应条件下则发生重氮化反应。 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（N2），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。