生物脱氮除磷的原理与工艺设计.pptxVIP

第1页/共109页生物脱氮除磷的原理与工艺设计第2页/共109页HRCOOHCNH2生物脱氮基本原理 氮在水体中的存在形态蛋白质 (C, O, N, H, N=15~18%)多肽氨基酸 有机氮尿素[CO(NH2)2]其他(硝基、胺及铵类化合物)氨氮(NH3-N, NH4+-N)亚硝态氮(NO2- -N) 无机氮硝态氮(NO3--N)第3页/共109页生物脱氮基本原理 氮在水体中的存在形态水污染控制中经常提到的几个术语有机氮氨氮(NH3-N, NH4+-N) 总氮 (TN)硝态氮(NO3--N)无机氮亚硝态氮(NO2- -N)凯氏氮 (TKN) = 有机氮 + 氨氮TN = TKN + NOx-N第4页/共109页生物脱氮基本原理 第5页/共109页生物脱氮基本原理 氨化作用(Ammonification)氨化菌NH4+-N有机氮(氨化作用)氨化作用无论在好氧还是厌氧，中性、酸性还是碱性环境中都能进行，只是作用的微生物种类不同、作用的强弱不一。第6页/共109页生物脱氮基本原理 硝化作用(Nitrification)氨氮和亚硝酸盐氮的生物转化和细胞合成的反应式：55NH4++76O2+109HCO3- C5H7NO2+54NO2-+57H2O+104H2CO3400NO2-+NH4++4H2CO3+HCO3-+195O2 C5H7NO2+3H2O+400NO3-NH4++1.83O2+1.98HCO3- 0.02C5H7NO2+0.98NO3-+1.04H2O+1.88H2CO3第7页/共109页生物脱氮基本原理 生物脱氮基本原理 硝化作用(Nitrification) 硝化作用(Nitrification)氨氮和亚硝酸盐氮的生物转化和细胞合成的反应式：NH4++1.83O2+1.98HCO3- 0.02C5H7NO2+0.98NO3-+1.04H2O+1.88H2CO3如果不考虑硝化过程中硝化细菌的增殖，硝化过程的氧化反应式为： 第8页/共109页1.每氧化1gNH4+-N为NO3?-N需要消耗碱度7.14g(以CaCO3计)(100/14=7.14) 注：每氧化14gNH4+-N为NO3?-N，产生2molH+，需要1mol的CaCO3(分子量为100)来中和。2.不计细菌增值，每氧化1gNH4+-N为NO3--N，共需氧4.57g。》碱度是指水中能够接受H+离子的物质含量，即CO32-、HCO3-、OH-及弱酸盐类的总和。 第9页/共109页亚硝酸菌和硝酸菌 项目亚硝酸菌硝酸菌异养菌细胞形状椭球或棒状椭球或棒状细胞尺寸1.0~1.5μm0.5~1.0μm革兰氏染色阴性阴性世代周期(h)8~3612~592.31~8.69自养性专性专性异养需氧性严格好氧严格好氧最大比生长速率μm(h-1)0.04~0.080.02~0.060.08~0.3产率系数Y(mg细胞/mg基质)0.04~0.130.02~0.070.4~0.8饱和常数KS(mg/L)0.6~3.60.3~1.725~100第10页/共109页生物脱氮基本原理 硝化作用(Nitrification)需要氧4.57g1gNO3?-N1gNH4+-N消耗碱度7.14g(以CaCO3计)第11页/共109页生物脱氮基本原理 缺氧反硝化过程N2NO3--NNO2--NNON2O反硝化细菌大量存在于污水处理系统中。反硝化细菌是兼性细菌通常反硝化菌群优先选择分子氧而不是硝酸盐为电子受体，但如果无分子态氧存在，则利用硝酸盐进行无氧呼吸。 第12页/共109页2H+O?H2O1molH=0.5molO(以BOD表示)生物脱氮基本原理 缺氧反硝化过程生物反硝化的总反应式如下： 由第一式计算，转化1g NO2?-N为N2时，需要有机物(以BOD表示)1.71g [3×16/(2×14)=1.71]。由第二式计算，转化1g NO3?-N为N2时，需要有机物(以BOD表示)2.86g [5×16/(2×14)=2.86]。还原1gNO2?-N或NO3?-N均可产生3.57g碱度(以CaCO3计) (50/14)，硝化过程中消耗的碱度有近50%得到回收。 第13页/共109页生物除磷基本原理 聚磷酸是一种高能化合物，水解时能放出能量。因此，在厌氧池中聚磷菌利用这部分能量摄取有机物并放出水解产生的磷酸，结果厌氧池中的磷浓度上升。同时，废水中的有机物因被聚磷菌摄取而减少。但聚磷酸水解放出的能量还达不到菌体增殖所需的能量，所以摄取的有机物只能变成细胞内暂时贮存积蓄物质。到了好氧池，聚磷菌将体内积蓄的有机物通过好氧呼吸氧化分解，合成ATP，用这部分能量进行菌体的增殖和合成聚磷酸。由于其摄取合成聚磷酸的磷量比厌氧时放出的多，因此废水中的磷被不断净化。第14页/共109页生物除磷基本原理 聚