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廢水脫氮處理的原理及控制

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廢水脫氮處理的原理及控制

發布日期:2019-11-21 作者: 點擊:

一、原理:

1、 氮的分類:水體中的氮,分為有機氮(Organic-N)、無機氮(Inorganic-N)

有機氮包括:蛋白質、多肽、氨基酸、尿素等。來源于生活污水、農業廢棄物、工業廢水。有機氮極不穩定,無論有氧或無氧,在微生物的作用下很快會分解為氨氮;如果氧充足,會繼續氧化為亞硝酸鹽氮與硝酸鹽氮。——最終為無機氮。

無機氮包括:氨氮(NH4+-N)、亞硝態氮(NO2--N)、硝態氮(NO3--N)。來源于有機氮轉化、農業施肥、工業廢水。無機氮直接引起水體富營養化。氮的脫除技術分為:物理化學脫氮技術,生物脫氮技術。

(1) 氨的吹脫處理(物化法)

原理:水中氨氮有氨離子(NH4+)和游離氨(NH3),存在平衡關系:

水溫T=25℃,pH≈7時,NH4+ 占到99.4%,pH≈11時,NH3占到90%。調節pH值使氨離子(NH4+)轉變為游離氨(NH3),再經吹脫塔去除。

缺點:耗堿;氨氣會造成大氣污染,必須回收。其他方法:折電加氯法、選擇離子交換法、電滲析法、反滲透法、電解法。

(2)生物廢水脫氮原理

利用微生物作用對氮進行吸收、轉化。傳統活性污泥細菌去除氮20~40%、去除磷10~30%。污水生物處理中氮的轉化包括同化→氨化→硝化→反硝化作用。

同化作用:微生物將部分NH4+-N和有機-N吸收為細胞組分。量少,氮只占細胞本身重量的12.5%。不是主要途徑

氨化作用:有機氮化合物在氨化菌作用下,分解轉化為氨氮,稱“氨化反應”。氨化是脫出羧基和氨基的過程。

氨化菌是異養菌(需要一定量的碳源),有好氧菌、也有兼性菌和厭氧菌。因此有機氮很容易被氨化。

硝化作用:由種類非常有限的自養微生物完成,分兩步:一、亞硝酸菌利用氧將氨氮轉化為亞硝酸氮;二、硝酸菌利用氧將亞硝酸氮轉化為硝酸氮,這一過程統稱硝化。

硝化過程  

亞硝酸菌和硝酸菌均為化能自養菌,統稱硝化細菌。屬革蘭氏染色陰性、不生芽孢的短干菌和球菌,以CO2為碳源,從無機物的氧化中獲取能量。生長速率很低(因為NH4+-N和NO2--N氧化過程產能底)。

影響硝化反應的環境因素:

溫度:影響硝化細菌的比增長速率,及活性。一般4~45℃,最佳30℃。

溶解氧:硝化細菌——好氧菌,DO影響反應速率和細菌增長速度。一般DO≥2mg/L。

堿度和pH:如反應式,硝化過程產生[H+],消耗堿度,pH會下降。硝化細菌對pH相當敏感(亞硝酸菌pH=7.7~8.1活性最強,硝酸菌pH=7.0~7.8活性最強),pH不適宜時活性急劇下降, pH值波動是致命的。

C/N比:硝化細菌比增速率很慢,比其它異養菌底一個數量級,污水中的C/N過高(COD/TKN=10~15),對硝化細菌基質競爭不利。

泥齡短時易被洗脫排出。

有毒物質:常規毒物對其有害,氨及亞硝酸對其也有毒性,消化污泥上清液回流水就抑制活性20%左右。

廢水脫氮

反硝化作用

在缺氧/厭氧條件下,兼性異養菌將硝酸氮又轉化為亞硝酸氮、繼而還原為氮氣(N2、N2O、NO)釋放出來,這一階段使氮脫除,叫反硝化。

反硝化過程

反硝化細菌——異養兼性厭氧菌,自然界很多。包括變形桿菌、假單胞桿菌、小球菌。在有分子氧(O2)存在時,利用O2呼吸降解有機物,無O2時利用NO2-、NO3-作為電子受體。

NOx-N的還原包括同化作用(合成細胞)和異化作用(分解脫氮為N2),異化反硝化為主,占到總脫氮量的70~75%。

影響反硝化反應的環境因素溫度:

影響反硝化細菌的比增長速率,及活性。一般20~40℃。

溶解氧:抑制反硝化菌活性,與硝態氮競爭電子供體。一般DO<0.3mg/L。

另外,反硝化菌體內某些酶只有在有氧條件下合成,所以要求好氧厭氧交替工作。

堿度和pH:如反應式,反硝化過程產生[OH-],積累堿度,正好補充硝化過程中消耗的堿度。

反硝化細菌對pH也敏感,適宜pH=7.0~7.5活性最強,pH不適宜時活性下降,pH值波動是致命的。

碳源有機物:有機物是反硝化反應的碳源,也是電子供體,消耗量很大。要求原水中提供或人工加入。

C/N比:理論上,還原1g硝酸氮——需要碳源2.86g(BOD5),一般原水中的都不夠。

有毒物質:反硝化細菌抗毒性能力>硝化細菌,與一般好氧異養菌相同。所以毒性瓶頸在消化過程。

本文網址:http://www.w135c.com/news/424.html

關鍵詞:廢水脫氮處理,生物廢水脫氮,工業廢水處理

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