第二十一章生物处理新技术 教师:娄金生 南华大学 建筑工程与资源环境学院 给水排水教研室 2005年7月1日
第二十一章 生物处理新技术 南华大学 建筑工程与资源环境学院 给水排水教研室 2005年7月1日 教师：娄金生
课程内容 生物脱氮除磷新工艺活性污泥法新工艺 生物脱氮原理 氧化沟 生物脱氮工艺 A-B生物脱氢除磷工艺 生物除僯原理 ■间歇式活性污泥法(SBR法) 生物除磷工艺 膜生物反应器 ■同步脱氮除磷工艺 ■思考题 ■习题
课程内容 生物脱氮除磷新工艺 ◼ 生物脱氮原理 ◼ 生物脱氮工艺 ◼ 生物除磷原理 ◼ 生物除磷工艺 ◼ 同步脱氮除磷工艺 活性污泥法新工艺 ◼ 氧化沟 ◼ A-B生物脱氮除磷工艺 ◼ 间歇式活性污泥法（SBR法） ◼ 膜生物反应器 ◼思考题 ◼习题
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生物脱氮原理 氮在水中的存在形态与分类 氢化与硝化反应过程 ■硝化反应的条件 反硝化 硝化、反硝化反应中氮的转化
生物脱氮原理 ◼ 氮在水中的存在形态与分类 ◼ 氨化与硝化反应过程 ◼ 硝化反应的条件 ◼ 反硝化 ◼ 硝化、反硝化反应中氮的转化 返回
氮在水中的存在形态与分类 TKN N(有机N(尿素、氨基酸、蛋自质) (凯氏氮) 总N 无机N NH3-N NO2-N (硝态氮)
氮在水中的存在形态与分类 N 无机N NOx - -N (硝态氮) T K N (凯氏氮) 总N NO (TN) 3 —-N NH3 -N NO2 —-N 有机N （尿素、氨基酸、蛋白质） 返回
氨化与硝化反应过程 氨化: RCHNH2)OOH+O2 氨化菌 >RCOOH +Co2+NH3 硝化:NH3+3/2O2一亚硝化菌→NO2+H,O+H NO2+1/2O-硝酸菌NO3 NH2+2O2-硝化菌,NO;+H2O+H+ 反硝化:6N0;+5CHOH_反硝→5CO2+N2个+7H2O+60H NH4++1.8602+1.985HCO3—>0.021C5HNO2+1.044H2O+1.881H2CO3+0.982NO3
氨化与硝化反应过程 + ：NH + 3/2O ⎯⎯⎯⎯→NO + H2 O + H - 3 2 2 硝化 亚硝化菌 - 3 - NO2 +1/2O ⎯⎯⎯→NO 硝酸菌 + NH + 2O ⎯⎯⎯→NO + H2 O + H - 3 2 3 硝化菌 2 O2 RCOOH CO2 NH3 ：RCH(NH )COOH + ⎯⎯⎯→ + + 氨化 氨化菌 - 3 2 2 2 - ：6NO 3 + 5CH OH ⎯⎯⎯⎯→5CO + 3N +7H O + 6OH 反硝化 反硝化菌 - 5 7 2 2 2 3 3 - NH4 + +1.86O2 +1.985HCO3 ⎯→0.021C H NO +1.044H O +1.881H CO + 0.982NO 返回
硝化反应的条件 (1)好氧状态:DO≥2mg/;1gNH3N完全 硝化需氧457-硝化需氧量。 (2)消耗废水中的碱度:1NH3N完全硝化 需碱度71g(以CaCO3计),废水中应有足 够的碱度,以维持PH值不变 (3)污泥龄0C≥(10-15)d。 (4)BOD5≤20mg/L
硝化反应的条件 （1）好氧状态：DO≥2mg/L；1gNH3-N完全 硝化需氧4.57g——硝化需氧量。 （2）消耗废水中的碱度：1gNH3-N完全硝化 需碱度7.1g（以CaCO3计），废水中应有足 够的碱度，以维持PH值不变。 （3）污泥龄θC≥（10-15）d。 （4）BOD5≤20mg/L。 返回
反硝化1 反硝化包括异化反消化和同化反消化,以异 化反消化为主 反硝化菌在D○浓度很低的环境中,利用硝酸 盐中的氧(NOx—O)作为电子受体,有机物作 为碳源及电子供体而得到降解。当利用的碳源为 甲醇时: O3-+1.08CH3OH+0.24H2CO3-0.056C5H7CO2+0.47N2↑+168H2O+HCO3 NO2-+0.67CH3OH+0.53H2C030.04C517CO2+0.48N2↑+1.23H2O+HCO3 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,每还原1gNO3—N所利 用的氧量约2.6g
反硝化-1 反硝化包括异化反消化和同化反消化，以异 化反消化为主 反硝化菌在DO浓度很低的环境中，利用硝酸 盐中的氧（NOX-—O）作为电子受体，有机物作 为碳源及电子供体而得到降解。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- 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，每还原1gNO3—N所利 用的氧量约2.6g
反硝化-2 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 (1)反硝化菌属于异养型兼性厌氧菌,在缺 氧条件下,进行厌氧呼吸,以NO3-O为电子受 体,以有机物的氢为电子供体 (2)反硝化过程中,硝酸态氮有二种转化途 同化反硝化(合成细胞)和异化反硝化 (还原为N2↑),但以异化反硝化为主。 (3)反硝化反应的条件
反硝化-2 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 （1）反硝化菌属于异养型兼性厌氧菌，在缺 氧条件下，进行厌氧呼吸，以NO3—O为电子受 体，以有机物的氢为电子供体 （2）反硝化过程中，硝酸态氮有二种转化途 径——同化反硝化（合成细胞）和异化反硝化 （还原为N2↑），但以异化反硝化为主。 （3）反硝化反应的条件
反硝化反应的条件 DO<0.5mg/L,一般为0.2~0.3mg/(处于缺氧状态),如 果D○较高,反硝化菌利用氧进行呼吸,氧成为电子受体, 阻碍NO3-O成为电子受体而使N难还原成 但是反 哨化菌体内的某些酶系统组分只有在有氧条 成。反硝硝化菌以在缺氧一好氧交替的环境中生活为宜 ■BOD5/TN≥3~5,否则需另投加有机碳源,现多采用 CH3OH,其分解产物为CO2+H2O,不留任何难降解的中 间产物,且反硝化速率高。 目前反硝化投加有机碳源一般利用原污水中的有机物。 ■还原1g硝态氮能产生3.57g碱度(以CaCO3计) 在硝化 反应申,1N3N氧 O3N要消耗74碱度,在 缺氧——好氧中,反硝化产生的碱度可补偿硝化消耗碱度 的一半左右
反硝化反应的条件 ◼ DO<0.5mg/L，一般为0.2~0.3mg/L（处于缺氧状态），如 果DO较高，反硝化菌利用氧进行呼吸，氧成为电子受体， 阻碍NO3—O成为电子受体而使N难还原成N2↑。但是反 硝化菌体内的某些酶系统组分只有在有氧条件下，才能合 成。反硝硝化菌以在缺氧—好氧交替的环境中生活为宜。 ◼ BOD5/TN≥3~5，否则需另投加有机碳源，现多采用 CH3OH，其分解产物为CO2+H2O，不留任何难降解的中 间产物，且反硝化速率高。 ◼ 目前反硝化投加有机碳源一般利用原污水中的有机物。 ◼ 还原1g硝态氮能产生3.57g碱度（以CaCO3计），而在硝化 反应中，1gNH3—N氧化为NO3-—N要消耗7.14g碱度，在 缺氧——好氧中，反硝化产生的碱度可补偿硝化消耗碱度 的一半左右