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污水生物脱氮技术原理、影响因素和3大关键菌种,你都清楚吗

www.zcqhco.com2019-08-29

  污水生物脱氮技术原理、影响因素和3大关键菌种,你都清楚吗?

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  【《排水工程》第57讲】

  重要指数:★★★★

  污水生物脱氮技术原理、影响因素和3大关键菌种,你都清楚吗?

  上一节开始《排水工程》第15章内容,也就是污水的深度处理与回用技术,本节内容为污水三级处理与深度处理的区别、污水深度处理的去除目标,详见污水深度处理与三级处理,这两似是而非的概念,到底有什么不同?

  本节主要讲解污水生物脱氮原理,包括污水脱氮方法简介、生物脱氮技术原理、污水生物脱氮影响因素、生物脱氮作用中的三类关键菌种。

  目前含氮污水脱氮,常用的方法有生物法、物理法、化学法、电化学法等四种方法,其中物理法大多采用加碱吹脱,化学法最常用的是折点加氯法,电化学法通过外加直流电,在阳极产生强氧化剂,在阴极产生强还原环境和碱性环境,相互作用脱氮。不过物理法和化学法、电化学法都不是咱们注册考试考察重点内容,《排水工程》考察重点脱氮方法为生物脱氮方法。

  说到生物脱氮,就离不开缺氧的概念,一定要注意缺氧和厌氧的区别,其中缺氧是没有分子氧但是有硝酸根、亚硝酸根,而厌氧则是既没有分子氧也没有氮的氧化物,要求要比缺氧更加严格。

  水体中的总氮=硝酸盐氮+亚硝酸盐氮+有机氮+氨氮,其中有机氮+氨氮=凯氏氮,硝酸盐氮+亚硝酸盐氮=硝态氮,所以总氮=凯氏氮+硝态氮。这是一个知识常考点,需要大家弄清楚这几个氮的相互包含关系。

  生物脱氮的原理,大致可以分为以下4步骤描述:

  有机氮在氨化细菌的作用下,发生氨化作用生成氨氮,注意氨化作用在厌氧环境、好氧环境均能进行,且氨化作用能够产生碱度。水中氨氮再亚硝酸菌的亚硝化作用下,生成亚硝酸根,亚硝化过程消耗碱度,且在好氧条件下进行。亚硝酸菌在硝酸菌的作用下,发生硝化作用,继续生成硝酸根,这个过程也是在好氧条件下进行的,这个过程也消耗碱度,但是消耗量要比亚硝化过程少。生成的硝酸根在缺氧条件下,由反硝化细菌发生反硝化作用,生成氮气排入大气,这个过程能够大大增加碱度,可以适当弥补前面阶段消耗的碱度。

  对于最常规的生物脱氮,就是以上4步骤,但是目前研究最多的还有短程反硝化脱氮,也就是进行到第2步,生成亚硝酸根时,就在缺氧条件下由反硝化细菌把亚硝酸根转变为氮气排除进入大气中,省略了第3步骤,从而提高了脱氮效率。

  对于生物脱氮来说,最重要的影响因素有4点,分别是碳源、pH值、溶解氧、温度四项。

  对于碳源来说,BOD5/TKN(总凯氏氮)>4才能有比较理想的脱氮效果;对于pH值来说,最佳pH值在6.5~7.5,pH>8或pH<6,反硝化速率逐渐下降,并影响产物;对于溶解氧来说,反硝化菌是异养型兼性厌氧菌,需要无分子氧而有硝态氮的条件下,利用这些离子中的氧进行呼吸,使硝酸盐还原。对于温度来说,反硝化菌适宜温度为20~40℃,低于15℃,反硝化菌的增殖速率和代谢速率都会降低,从而降低反硝化速率。冬季保温、延长缺氧池水力停留时间,降低负荷,又能够有效保证脱氮效率。

  在污水生物处理技术当中,好氧环境指的是有溶解氧或兼有硝态氮的环境状态;厌氧指的是没有溶解氧也没有硝态氮的环境状态;缺氧指的是有硝态氮没有溶解氧的环境状态。

  而对于生物脱氮,其中起主要作用的有三种细菌:分别为氨化菌、硝化菌、反硝化菌。对于三种菌种的描述如下所示。

  氨化菌是一种兼性菌,有氧或厌氧条件下君能够使有机氮发生氨化作用,生成氨氮,其中氨化作用就是指含氮有机物经微生物降解释放出氨的过程。硝化菌包括亚硝酸菌和硝酸菌,均属于化能自养菌,专性好氧菌,只有在有溶解氧的条件下才能够增殖,缺氧、厌氧条件下都不能够增殖,但是在好氧、缺氧、厌氧环境下都能够衰减死亡。反硝化菌是一种化能异养型兼性厌氧菌,在厌氧条件下,进行厌氧呼吸,以有机物(有机碳)为电子供体,硝态氮为电子受体

  本节需要掌握的内容有以下几点:

  水体中的总氮=硝酸盐氮+亚硝酸盐氮+有机氮+氨氮,其中有机氮+氨氮=凯氏氮,硝酸盐氮+亚硝酸盐氮=硝态氮,所以总氮=凯氏氮+硝态氮。这是一个知识常考点,需要大家弄清楚这几个氮的相互包含关系;常规硝化-反硝化脱氮步骤;短程反硝化脱氮步骤及原理;好氧。缺氧、厌氧三种环境的区别;氨化菌属于兼性菌、硝化菌属于专性好氧的化能自养型、反硝化菌属于化能异养型兼性厌氧菌。

  本节讲解到此为止,如有任何疑问请留言区留言交流!

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  污水生物脱氮技术原理、影响因素和3大关键菌种,你都清楚吗?

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