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1、環(huán)境工程課件太湖的富營養(yǎng)化氮、磷的去除(3)離子交換法:常用天然的離子交換劑，如沸石等。與合成樹脂相比，天然離子交換劑價格便宜且可用石灰再生。2.生物法脫氮(1)生物脫氮機理生物脫氮是在微生物的作用下，將有機氮和氨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為N2和NxO氣體的過程。其中包括硝化和反硝化兩個反應(yīng)過程。同化作用去除的氮依運行條件和水質(zhì)而定，如果微生物細胞中氮含量以12.5%計算，同化氮去除占原污水BOD的2%~5%，氮去除率在8%~20%。2、生物脫氮氨化反應(yīng)：新鮮污水中，含氮化合物主要是以有機氮，如蛋白質(zhì)、尿素、胺類化合物、硝基化合物以及氨基酸等形式存在的，
2、此外也含有少數(shù)的氨態(tài)氮如NH3及NH4+等。微生物分解有機氮化合物產(chǎn)生氨的過程稱為氨化作用，很多細菌、真菌和放線菌都能分解蛋白質(zhì)及其含氮衍生物，其中分解能力強并釋放出氨的微生物稱為氨化微生物，在氨化微生物的作用下，有機氮化合物分解、轉(zhuǎn)化為氨態(tài)氮，以氨基酸為例：硝化反應(yīng)是在好氧條件下，將NH4+轉(zhuǎn)化為NO2-和NO3-的過程。總反應(yīng)式為：硝化細菌是化能自養(yǎng)菌，生長率低，對環(huán)境條件變化較為敏感。溫度、溶解氧、污泥齡、pH、有機負荷等都會對它產(chǎn)生影響。硝化反應(yīng)：硝化過程的影響因素：（a）好氧環(huán)境條件，并保持一定的堿度：硝化菌為了獲得足夠的能量用
3、于生長，必須氧化大量的NH3和NO2-，氧是硝化反應(yīng)的電子受體，反應(yīng)器內(nèi)溶解氧含量的高低，必將影響硝化反應(yīng)的進程，在硝化反應(yīng)的曝氣池內(nèi)，溶解氧含量不得低于1mg/L，多數(shù)學(xué)者建議溶解氧應(yīng)保持在1.5~2.0mg/L。在硝化反應(yīng)過程中，釋放H+，使pH下降，硝化菌對pH的變化十分敏感，為保持適宜的pH，應(yīng)當(dāng)在污水中保持足夠的堿度，以調(diào)節(jié)pH的變化，如果使氨態(tài)氮（以N計）完全硝化，需堿度（以CaCO3計）7.14g。對硝化菌的適宜的pH為8.0~8.4。硝化過程的影響因素：（b）混合液中有機物含量不應(yīng)過高：硝化菌是自養(yǎng)菌，有機基質(zhì)濃度并不是它
4、的增殖限制因素，若BOD值過高，將使增殖速度較快的異養(yǎng)型細菌迅速增殖，從而使硝化菌不能成為優(yōu)勢種屬。（c）硝化反應(yīng)的適宜溫度是20~30℃，15℃以下時，硝化反應(yīng)速度下降，5℃時完全停止。硝化過程的影響因素：（d）硝化菌在反應(yīng)器內(nèi)的停留時間，即生物固體平均停留時間（污泥齡）SRT，必須大于其最小的世代時間，否則將使硝化菌從系統(tǒng)中流失殆盡，一般認為硝化菌最小世代時間在適宜的溫度條件下為3d。SRT值與溫度密切相關(guān)，溫度低SRT取值應(yīng)相應(yīng)明顯提高。（e）除有毒有害物質(zhì)及重金屬外，對硝化反應(yīng)產(chǎn)生抑制作用的物質(zhì)還有高濃度的NH4-N、高濃度的NO
5、x-N、高濃度的有機基質(zhì)、部分有機物以及絡(luò)合陽離子等。反硝化反應(yīng)是指在無氧的條件下，反硝化菌將硝酸鹽氮(NO3-)和亞硝酸鹽氮(NO2-)還原為氮氣的過程。反硝化菌屬異養(yǎng)兼性厭氧菌，在有氧存在時，它會以O(shè)2為電子受體進行呼吸；在無氧而有NO3-或NO2-存在時，則以NO3-或NO2-為電子受體，以有機碳為電子供體和營養(yǎng)源進行反硝化反應(yīng)?？偡磻?yīng)式為：反硝化反應(yīng)：在反硝化菌代謝活動的同時，伴隨著反硝化菌的生長繁殖，即菌體合成過程，反應(yīng)如下：式中：C5H7O2N為反硝化微生物的化學(xué)組成。反硝化還原和微生物合成的總反應(yīng)式為：從以上的過程可知，約9
6、6％的NO3-N經(jīng)異化過程還原，4％經(jīng)同化過程合成微生物。反硝化過程的影響因素：（a）碳源：能為反硝化菌所利用的碳源較多，從污水生物脫氮考慮，可有下列三類：一是原污水中所含碳源，對于城市污水，當(dāng)原污水BOD5/TKN>3~5時,即可認為碳源充足；二是外加碳源，多采用甲醇（CH3OH），因為甲醇被分解后的產(chǎn)物為CO2和H2O，不留任何難降解的中間產(chǎn)物；三是利用微生物組織進行內(nèi)源反硝化。（b）pH：對反硝化反應(yīng)，最適宜的pH是6.5~7.5。pH高于8或低于6，反硝化速率將大為下降。反硝化過程的影響因素：（c）溶解氧濃度：反硝化菌屬異養(yǎng)兼性厭
7、氧菌，在無分子氧同時存在硝酸根離子和亞硝酸根離子的條件下，它們能夠利用這些離子中的氧進行呼吸，使硝酸鹽還原。另一方面，反硝化菌體內(nèi)的某些酶系統(tǒng)組分，只有在有氧條件下，才能夠合成。這樣，反硝化反應(yīng)宜于在缺氧、好氧條件交替的條件下進行，溶解氧應(yīng)控制在0.5mg/L以下。（d）溫度：反硝化反應(yīng)的最適宜溫度是20~40℃，低于15℃反硝化反應(yīng)速率最低。為了保持一定的反硝化速率，在冬季低溫季節(jié)，可采用如下措施：提高生物固體平均停留時間；降低負荷率；提高污水的水力停留時間。在反硝化反應(yīng)中，最大的問題就是污水中可用于反硝化的有機碳的多少及其可生化程度。
8、碳源原水中含有的有機碳外加碳源，多用甲醇內(nèi)源呼吸碳源——細菌體內(nèi)的原生物質(zhì)及其貯存的有機物(2)生物脫氮工藝（a）三段生物脫氮工藝：將有機物氧化、硝化以及反硝化段獨立開來，每一部分都有其自己的
