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④反硝化作用
在缺氧/厌氧条件下,兼性异养菌将硝酸氮又转化为亚硝酸氮、继而还原为氮气(N2、N2O、NO)释放出来,这一阶段使氮脱除,叫反硝化。
1)反硝化过程
反硝化细菌——异养兼性厌氧菌,自然界很多。包括变形杆菌、假单胞杆菌、小球菌。在有分子氧(O2)存在时,利用O2呼吸降解有机物,无O2时利用NO2-、NO3-作为电子受体。
NOx-N的还原包括同化作用(合成细胞)和异化作用(分解脱氮为N2),异化反硝化为主,占到总脱氮量的70~75%。
例如以甲醇为电子供体,反应式如下:
2)影响反硝化反应的环境因素
温度:影响反硝化细菌的比增长速率,及活性。一般20~40℃。
溶解氧:抑制反硝化菌活性,与硝态氮竞争电子供体。一般DO<0.3mg/L。
另外,反硝化菌体内某些酶只有在有氧条件下合成,所以要求好氧厌氧交替工作。
碱度和pH:如反应式,反硝化过程产生[OH-],积累碱度,正好补充硝化过程中消耗的碱度。
反硝化细菌对pH也敏感,适宜pH=7.0~7.5活性最强,pH不适宜时活性下降,pH值波动是致命的。
碳源有机物:有机物是反硝化反应的碳源,也是电子供体,消耗量很大。要求原水中提供或人工加入。
C/N比:理论上,还原1g硝酸氮——需要碳源2.86g(BOD5),一般原水中的都不够。
有毒物质:反硝化细菌抗毒性能力>硝化细菌,与一般好氧异养菌相同。所以毒性瓶颈在消化过程。
(3)生物脱氮工艺
有机氮→氨氮→亚硝氮→硝态氮→亚硝氮→氮气,需要好氧处理与缺氧处理交替运行。
按生物固定场所分为:
悬浮生长型——活性污泥法、氧化沟等;
附着生长型——生物滤池、生物转盘、生物流化床。无需污泥回流、生物量高。
1)传统脱氮工艺
三级生物脱氮系统
设置“曝气池—中间沉淀池”+“硝化池—中间沉淀池”+“反硝化池—中间沉淀池”+ 二沉池。3个中间沉淀池和回流系统。
生物环境好,处理效果好,系统复杂,造价高,已经淘汰。
二级生物脱氮系统
设置“曝气硝化池—中间沉淀池”+“反硝化池—中间沉淀池”+二沉池。2个中间沉淀池和回流系统。
生物环境好,处理效果好,系统复杂,造价高,已经淘汰。
单级生物脱氮系统
没有中间沉淀池,仅有一个最终沉淀池。
特点:克服了多级系统的复杂性。
但仍然是“氧化——硝化——反硝化”顺序。
问题:硝化阶段需要加碱;反硝化阶段需要加酸,反硝化碳源不足;控制难,运行费高。
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