亚硝酸氮.ppt

在自然界，氮化合物是以有机体(动物蛋白、植物蛋白)、氨态氮(NH4+、NH3)、亚硝酸氮(NO2-)、硝酸氮(NO3-)以及气态氮(N2)形式存在的。 废水中的氮以有机氮、氨氮、亚硝酸氮和硝酸氮4种形式存在。 氮在水中的存在形态与分类 磷通常以磷酸盐、聚磷酸盐和有机磷的形式存在。 磷主要来自人体排泄物以及合成洗涤剂、牲畜饲养场及含磷工业废水。 磷对水体富营养化的影响比氮更突出，是藻类生长的限制因素。事实上取决于氮磷比。 氮和磷的排放会加速水体的富营养化， 氨氮的好氧特性会使水体的溶解氧降低， 某些含氮化合物对人和其他生物有毒害作用。 国内外对氮磷的排放标准越来越严格。 生物脱氮除磷技术是近20年发展起来的，一般来说比化学法和物理化学法去除氮磷经济，是日前应用广泛和最有前途的氮磷处理方法。 对氨、磷等营养物质，只能去除细菌细胞生理需要摄取的部分！ 活性污泥理想的营养平衡式为BOD:N:P=100:5:1 氮的去除率为20%~40%，磷的去除率仅为5%~20% 1.生物脱氮1.1生物脱氮原理 生物脱氮是在微生物的作用下，将有机氮和氨态氮转化为N2的过程。 氨化（Ammonification）：有机氮转化为无机氮 硝化（Nitrfication）：NH3-N转化为NOx-N 反硝化（Denitrification）：NOx-N转化为N2 （1）氨化反应 （2）硝化反应 硝化细菌 亚硝酸菌Nitrosomonas和硝酸菌Nitrobacter统称为硝化菌。 化能自养菌，G-，不生芽孢的短杆状细菌，广泛存活在土壤中，在自然界的氮循环中起着重要的作用。 这类细菌的生理活动不需要有机性营养物质，从CO2获取碳源，从无机物的氧化中获取能量。生长率低 对环境条件变化较为敏感。 硝化作用过程中细菌的性质对废水处理有多方面影响： 硝化细菌的生长速率慢、细胞产率低，使得废水中有机物负荷不能太大，否则细菌就被冲失； 其次，过程中应存在一定量的氧气； 硝化过程产生氢离子，需要考虑合适的缓冲溶液调节系统。 ⑶反硝化 反硝化反应是指在无氧的条件下，反硝化菌将硝酸盐氮(NO3-)和亚硝酸盐氮(NO2-)还原为氮气的过程。 反硝化菌 属异养兼性厌氧菌，有氧存在时，以O2为电子受体进行呼吸；在无氧而有NO3-或NO2-时，则以NO3-或NO2-为电子受体，以有机碳为电子供体和营养源进行反硝化。 反硝化反应可使有机物得到分解氧化，实际是利用了硝酸盐中的氧。 当缺乏有机物时，则无机物如氢、Na2S等也可作为反硝化反应的电子供体 反硝化作用的条件：厌氧条件下，存在有机碳源，硝酸盐浓度大于或等于2mg/L，且pH值在6.5-7.5之间。 以有机物为基质时，反硝化菌不仅能将其用作电子给体进行反硝化，还能将其用作碳源合成细胞物质。 当利用的碳源为甲醇时： NO3-+1.08CH3OH+0.24H2CO3→0.056C5H7CO2+0.47N2↑+1.68H2O + HCO3- NO2-+0.67CH3OH+0.53H2CO3→0.04C5H7CO2+0.48N2↑+1.23H2O+HCO3- 从以上的过程可知，约96％的NO3-N经异化过程还原，4％经同化过程合成微生物。 内源反硝化 微生物还可通过消耗自身的原生质进行所谓的内源反硝化 C5H7NO2+4NO3-→5CO2+NH3+2H2↑+4OH- 内源反硝化的结果是细胞物质减少，并会有NH3的生成。 废水处理中不希望此种反应占主导地位，而应提供必要的碳源。 硝化、反硝化反应中氮的转化 表1 硝化过程中氮的转化 表2 反硝化反应中氮的转化 1.2 硝化—反硝化过程影响因素 溶解氧 硝化反应必须在好氧条件下进行。氧是硝化反应的电子受体，反应器内溶解氧含量的高低，必将影响硝化反应的进程。在硝化反应的曝气池内，溶解氧含量不得低于1mg／L。 反硝化菌属异养兼性菌，在无分子氧同时存在硝酸和亚硝酸离子的条件下，它们能够利用这些离子中的氧进行呼吸，使硝酸盐还原。 另一方面，反硝化菌体内的某些酶系统组分，只有在有氧条件下，才能够合成。这样，反硝化反应宜于在厌氧、好氧条件交替的条件下进行 pH值 在硝化反应过程中，释放出H＋离子，致使混合液中pH值下降。硝化菌对pH值的变化十分敏感。最佳pH值是8.0－8.4。需保持足够的碱度，起到缓冲的作用。一般来说，1g氨态氮(以N计) 完全硝化，需碱度(以CaCO3) 7.1g。 对反硝化反应最适宜的pH值是6.5-7.5。pH值高于8低于6，反硝化速率将大为下降。 温度 硝化反应的适宜温度是20-30℃，15℃以下，硝化反应速度下降，5℃时完全停止。低温对硝酸菌的抑制作用更为强烈，在低温12～14℃时常出现亚硝酸盐的积累