废水生物脱氮技术.ppt
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废水生物脱氮技术;一、废水中氮存在的形式(四种); 氨氮; 亚硝酸盐氮;二、水体中存在氮的危害; NH3对鱼有毒害作用; NH3-N在水中引起异味;当水中;三、硝化菌在硝化NH4+时的二个过程; 合成反应 ; 氧化是指NH4+和O2作用生成NO3-,是单纯氧化过程,同时放出能量。
; 氧化1mgNH3-N,需消耗4.6mg的氧,7.1mg的碱度。; 讨论:
1)怎样使亚硝酸菌NO2-产率系数比硝酸菌大,生长快,世代时间短?
2)硝化菌从废水中NH3、NH4+或NO2-氧化过程中获得△E ,获得生命体所需N。;硝酸盐在缺氧(anoxic)条件下,被反硝化细菌还原为亚硝酸盐,再转化为氮气等,此过程称为反硝化。
反硝化微生物多数为异养、兼性微生物,在缺氧条件下,利用NO2-和NO3-中的N作为电子受体,氧化有机物,并获得能量。;反硝化细菌的异化作用:;反硝化同化作用:;因此,总的甲醇消耗量为: Cm=0.9D+1.5Ni+2.5Na生物总量(同化作用):⊿X=0.19D+0.32Ni+0.53Na [McCarty]请思考:当碳源用BOD5表示时,总的BOD5消耗量为多少? 答案:[ BOD5=1.35D+2.3Ni+3.75Na];传统生物脱氮机理示意图:;五、硝化作用的动力学与影响因素;由于KN很小:;影响硝化作用的因素
1.温度(t):对最大比增长速和饱和常数的影响;当考虑到基质浓度、溶解氧和pH影响时,对Monod方程进行修正(双Monod方程+pH值修正);对最小细胞平均停留时间的讨论:
;硝化作用的计算步骤:;4.计算t(HRT);六、反硝化动力学与影响因素;影响因素
1.温度:最适宜温度20~35℃,低于15 ℃反硝化速度明显降低,5 ℃以下时速度极低。
2.pH值:适宜的pH值范围为7.0~8.5(小于7.3产物为N2,大于7.3产物为N2O)。
3.有机物浓度和C/N比:有过量的有机物存在;BOD/TKN(3~5):1,可以满足不添加外源性碳源实现脱氮。
4.DO与ORP:DO0.2mg/L;ORP=-50~-110mV。
5.抑制性物质或有毒物质:较硝化作用的影响要小。;七、新型生物脱氮机理与工艺;(2)好氧反硝化
机理:存在好氧反硝化细菌(同时属于异养硝化菌),在好氧条件下实现反硝化;好氧反硝化和硝化同时进行。;(3)短程硝化-反硝化:
机理:将硝化过程控制在亚硝化阶段,然后直接进行反硝化的过程。
关键:如何控制硝化作用在亚硝化阶段?
A.温度:硝化细菌在4~45℃均有活性,适宜温度:20~30 ℃。但是在12~14℃或超过30℃时,会出现NO2-累积。
B.DO:浓度低时,硝化作用受抑制,会产生NO2-累积。
C.pH:pH=7.4~8.3时,容易出现NO2-累积。硝化细菌最适宜pH值在7附近,亚硝化细菌在8附近。
D.NH3-N浓度: NH3-N浓度为0.6mg.L时即对硝化细菌产生抑制,而对亚硝化细菌的抑制浓度为5mg/L。
E.泥龄:亚硝化细菌的时代时间较硝化细菌的时代时间短,可以通过泥龄的控制,淘汰硝化细菌,使亚硝化细菌为优势菌。
;(4)厌氧氨氧化
NH4+作为电子供体、NO2-作为电子受体直接进行反硝化反应,并称之为厌氧氨氧化(Anaerobic Ammonia Oxidation 简写为Anammox)。{NO2- + [H] NH2OH(羟氨 ) ; NH2OH+NH4+ [N2H4]; [N2H4] [N2H2]+[H]; [N2H2] N2+[H]}
;八、实例; 何为A/B/C
A-高负荷区,异养菌占优势
B-一般负荷区,
C-低负荷区。
(1)Fs-SVI关系;(2)曲线a-a’,b-b’,c-c’
1) a-a’段;2)b-b’段;F/O-A/B/C;废水; A、去碳硝化混和工艺--BOD5、NH3氧化--在一反应器内
生长速率很高的异氧菌迅速繁殖
生长速率慢的硝化菌优势下降; 去碳、硝化分级;由上可见,???生物反硝化过程中; ATP--高能磷酸化合物--三磷酸腺苷(嘌呤);实际废水处理案例:;(2)氨氮氧化
硝化菌在硝化; 治理工艺
A、去碳硝化混和工艺 单级
B、去碳硝化分级工艺
C、A/B/C工艺的改进--脱氮反应动力学
D、TN去除--生物反硝化; Reactor--完全混合反应器;式中:
(q)20--为温度20℃时(q)DN,适用于5~30℃;
T<5℃,反硝化过程不能进行。
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