生物脱氮ppt市公开课获奖课件省名师优质课赛课一等奖课件.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,*,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考!,1 生物脱氮机理,废水中存在着（）氮、（）氮、（）氮等形式氮，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，即经过氨化作用转化为成（）氮，而后经（）过程转化变为,NO,3,-N,和,NO,2,-N，,最终经过（）作用使（）氮转化成氮气，而逸入大气。,1/28,由此可见，进行生物脱氮可分为氨化硝化反硝化三个步骤。因为氨化反应速度很,快,。在普通废水处理设施中均能完成，故生物脱氮关键在于,硝化,和,反硝化,。,氨化作用是指将有机氮化合物转化为氨态氮过程，也称为,矿化,作用。,硝化作用是指将氨氮氧化为亚硝酸氮和硝态氮生物化学反应，由亚硝酸菌和硝酸菌共同完成。,反硝化作用是指在厌氧或缺氧条件下（,DO0.30.5mg/L）,，硝态氮、亚硝酸氮及其其它氮氧化物被用作,电子,受体而还原为氮气或氮其它气态氧化物生物学反应。,2/28,发生,硝化反应时细菌分别从氧化,NH,3,和,NO,2,-,过程中取得能量，碳源来自无机碳化合物，如,CO,3,2,、HCO,、CO,2,等。假定细胞组成为,C,5,H,7,NO,2。,若考虑硝化细菌新细胞合成，则反应式为：,55,NH,4,76O,2,109HCO,3,C,5,H,7,NO,2,54 NO,2,-,57H,2,O104H,2,CO,3,400NO,2,-,NH,4,4H,2,CO,3,HCO,3,195O,2,C,5,H,7,NO,2,3H,2,O400NO,3,-,将两式合并，得：,NH,4,1.83O,2,1.98HCO,3,0.02C,5,H,7,NO,2,1.04H,2,O0.98NO,3,-,1.88H,2,CO,3,硝化反应过程中氮元素转化过程以下：,NH,4,NH,2,OH NOH(NO,2,.NHOH)NO,2,-,NO,3,-,3/28,从上式能够看出硝化过程三个主要特点：,NH,3,生物氧化需要大量氧，大约每去除1,g,NH,3,-N,需要4.2,gO,2,；,硝化过程细胞产率非常低，且难以维持较高胜物浓度，尤其是在低温冬季；,硝化过程中产生大量质子（,H,），,为了使反应能顺利进行，需要大量碱中和，其,理论,上大约为每氧化1,g,NH,3,-,。,。N,需要碱度5.57,g(,以,NaCO,3,计)。,4/28,硝化反应影响原因,温度,硝化细菌对温度改变非常敏感，在535范围内，硝化菌能进行正常生理代谢活动。,pH,值,硝化菌对,pH,值改变非常敏感，最正确,pH,值是8.08.4，此时硝化速度，硝化菌最大比值速度可达最大值。,溶解氧,大多数学者认为溶解氧应该控制在1.52.0,mg/L,内，低于0.5,mg/L,则硝化作用趋于停顿。溶解氧过高可能造成有机物分解过快，微生物缺乏营养，活性污泥易于老化，结构涣散。而且过量能耗，在,经济,上也是不宜,。,生物固体平均停留时间（污泥龄）,为了使硝化菌群能够在连续流反应器系统存活，微生物在反应器内停留时间必须大于自养型硝化菌最小世代时间,，,不然硝化菌流失率将大于净增率，将使硝化菌从系统中流失殆尽。,重金属及有毒物质,5/28,3）硝化反应条件与工艺参数：,微生物：硝化菌、亚硝化菌、光合细菌。,碳氮比：,C/N3,或=2.86（不是书中所提,BOD20mg/L.,DO：,依据反应方程式摩尔氮变成,NO,3,，,需2,mol,分子氧，即需要,O,2,4.57g(,硝化需氧量)，在曝气池中,DO,须维持在1.52.0,mg/L。,pH：,高硝化速度出现在,pH=7.8-8.4，,当,pH6,或9时，硝化反应将停顿；生活污水,pH,值稳定，要维持,pH,稳定，必须要有足够碱度，每硝化1,gN，,需碱度7.1,g。,水温（,t）：,适应温度30-35，当,t10,以下（准确应是8以下时），硝化作用快速降低。,泥龄（,Q,c,）：Q,c,15d，,最好20-36,d（,若温度达40左右，降低泥龄，10-15,d,左右可实现短程反硝化）。,回流比(,R)：R100200%,不然能耗大，效果提升也不显著。,水力停留时间（,HRT）：3.56h。,6/28,反硝化作用(脱氮反应),原理：生物反硝化是指污水中硝态氮,NO,3,-,N,和亚硝态氮,NO,2,-,N，,在无氧或低氧条件下被反硝化细菌还原成氮气过程。详细反应以下：,NO,2,-,3H 1/2N,2,H,2,OOH,NO,3,-,5H 1/2N,2,H,2,OOH,反硝化过程中,NO,2,-,和,NO,3,-,转化是经过反硝化细菌同化作用和异化作用完成。同化作用是,NO,2,-,和,NO,3,-,被还原成,NH,3,N，,用于新细胞合成。异化作用是,NO,2,-,和,NO,3,-,被还原成,N,2,。,7/28,8/28,反硝化反应影响原因,1 温度 适宜20-38，当t15明显下降、3停顿。,2 pH值 最适宜pH值是6.57.5，此时反硝化速率最高。,3 外加碳源 反硝化菌是属于异养型兼性厌氧菌，在厌氧条件下以NOx-N为电子受体，以有机物（有机碳）为电子供体。由此可见，碳源是反硝化过程中不可少一种物质，一般BOD/TKN34，有机物越充分，反应速度越快，当废水中BOD/TKN小于3时，需要外加碳源才能理想脱氮。,4.溶解氧 反硝化菌只有在无分子氧而同时存在硝酸和亚硝酸离子条件下，才能利用这些离子中氧进行呼吸。但其次，在反硝化菌体内某些酶系组分只有在有氧条件下，才能合成，这样，反硝化菌以在厌氧、好氧交替环境中生活为宜，溶解氧应控制在0.5mg/L。,5.HRT：由于反硝化速度快，510min基本完成，30min能达到85-90%左右。故缺氧段或反硝化段HRT11.5h。,9/28,二 生物脱氮工艺,a、,传统三级脱氮工艺（反硝化后置）,各段有自己沉淀池,污泥回流系统，反硝化投外加碳源。,10/28,b、,二级后置脱氮工艺（反硝化后置,）,11/28,2）前置反硝化，又叫,A/O,工艺（缺氧好氧工艺）,该工艺不需设中沉池和投加,C,源，在反硝化段反硝化后回收部分碱度，同时降解部分有机物，对好氧段有利，降低供氧量，并有利于难降解有机物降解。,12/28,反硝化反应器设置在流程前端，而去除,BOD,、进行硝化反应综合好氧反应器则设置在流程后端；所以，能够在进行反硝化反应时，利用原废水中有机物直接作为有机碳源，将从好氧反应器回流回来含有硝酸盐混合液中硝酸盐反硝化成为氮气；,而且，在反硝化反应器中因为反硝化反应而产生碱度能够随出水进入好氧硝化反应器，赔偿硝化反应过程中所需消耗碱度二分之一左右；好氧硝化反应器设置在流程后端，也能够使反硝化过程中经常残留有机物得以深入去除，无需增建后曝气池。,13/28,两段硝化反硝化,14/28,进行氧化硝化处理厂流程图,15/28,厌氧,好氧生物除磷工艺（,A,O,工艺）：水力停留时间为,36h,；曝气池内污泥浓度普通在,27003000mg/l,；磷去除效果好（,76%,），出水中磷含量低于,1mg/l,；污泥中磷含量约为,4%,，肥效好；污泥,SVI,小于,100,，易沉淀，不易膨胀。,16/28,17/28,A/A/O,工艺流程图,18/28,A/A/O,工作原理,：,在厌氧区中，污泥中细菌将储备在细胞内聚磷酸盐进行水解，释放出正磷酸盐和能量,这时厌氧区内污水,BOD,5,值降低,而磷含量升高。而在好氧区内除磷菌又利用有机物氧化能量，大量吸收混合液中磷，以聚磷酸盐形式储备于体内，水中磷又转移到污泥中，经过排除剩下污泥到达除磷目标。同时在好氧区中有足够停留时间，使有机物深入被氧化降解，氨氮在硝化细菌作用下大部分转化为硝酸盐氮，一部分硝酸盐氮随地理后出水流入水体，另一部分硝酸盐氮经过污,水,回流带到缺氧区内，到达部分脱氮目标。,19/28,A,2,/O,工艺（厌氧缺氧好氧工艺）,该工艺含有脱氮除磷功效。厌氧段形成厌氧环境，使聚磷菌释放磷，利用其在好氧段加倍吸收磷；在缺氧段进水与回流硝酸氮和亚硝酸氮混合，在反硝化菌作用下进行反硝化，并降解部分有机物，回收部分碱度；在好氧段进行有机物降解、氨氮硝化和磷吸收。,20/28,21/28,22/28,23/28,24/28,25/28,26/28,27/28,复习,1）污水中含氮化合物有有机氮（蛋白质、氨基酸、尿素、胺类化合物等）和氨态氮等。在初沉池前，其形态以前者为主（为何？）；经初沉池水解后以,NH,4,为主（为何？）。详细反应以下：,氨化反应：以氨基酸为例，,RCHNH,2,COOHO,2,RCOOHCO,2,NH,3,2）,当初沉池出水进入曝气池后，因为,C/N,比高，微生物以异氧菌为主，对有机物进行降解，此时对氨氮降解以同化代谢为主；当,BOD,5,/N3,时开始进行硝化反应（为何？），第一步由亚硝酸菌将氨氮(,NH,4,和,NH,3,),转化成亚硝酸盐(,NO,2,-,-N)；,第二步再由硝酸菌将亚硝酸盐氧化成硝酸盐（,NO,3,N）。,详细反应以下：,NH,4,3/2O,2,NO,2,-,H,2,O2H,NO,2,-,1/2 O,2,NO,3,-,28/28,