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技术问答

污水废水中氮污染物氨氮的去除方法

作者: 发布时间:2023-10-27 08:30:00点击:64686

信息摘要:

有机氮化合物进入天然水体的途径有多种,其中城市污水、某些工业废水和农田排水是主要的氮污染源,未经处理的城市污水中,氮污染物主要是有机氮和氨氮。对于氨氮常用的物化法有吹脱法、折点加氯法

有机氮化合物进入天然水体的途径有多种,其中城市污水、某些工业废水和农田排水是主要的氮污染源,未经处理的城市污水中,氮污染物主要是有机氮和氨氮。对于氨氮常用的物化法有吹脱法、折点加氯法,以下就生物法脱氮做简单分享。理论上脱氮机理分为,氨化,硝化,反硝化。如下:

1)氨化作用

有机氮化合物在氨化菌作用下,分解转化为氨氮,称为“氨化作用”。氨化作用是脱出羧基和氨基的过程。

氨化菌是异养菌(需要一定碳源),有好氧菌、兼性菌和厌氧菌,因此有机氮很容易被氨化。

2)硝化作用

由种类非常有限的自养微生物完成,分两步:

一是亚硝酸菌利用氧将氨氮转化为亚硝酸氮;

二是硝酸菌利用氧将亚硝酸氮转化为硝酸氮,这一过程统称硝化。

(1)硝化过程

亚硝酸菌和硝酸菌均为化能自养菌,统称硝化细菌。属革兰氏染色阴性、不生芽孢的短干菌和球菌,以CO2为碳源,从无机物的氧化中获取能量。生长速率很低(因为NH4+-N和NO2--N氧化过程产能底)。

(2)影响硝化反应的环境因素

温度:影响硝化细菌的比增长速率,及活性。一般4—45℃,更佳30℃。

溶解氧:硝化细菌-好氧菌,DO影响反应速率和细菌增长速度。一般DO≥2mg/L。

碱度和pH:如反应式,硝化过程产生[H+],消耗碱度,pH会下降。硝化细菌对pH相当敏感(亚硝酸菌pH=7.7-8.1活性最强,硝酸菌pH=7.0-7.8活性最强),pH不适宜时活性急剧下降,pH值波动是致命的。

C/N比:硝化细菌比增速率很慢,比其它异养菌底一个数量级,污水中的C/N过高(COD/TKN=10-15),对硝化细菌基质竞争不利。

泥龄:短时易被洗脱排出。

有毒物质:常规毒物对其有害,氨及亚硝酸对其也有毒性,消化污泥上清液回流水就抑制活性20%左右。

3)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%。

(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: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。

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