生物脱氮原理

水体中氮素过多所引起的危害—水体的富营养化:水体中含氮量大于0.2～0.3mg/L就会引起水体的富营养化。经富营养化污染的水体，治理关键是要脱氮除磷，而脱氮最常用的是生物脱氮。生物脱氮原理：生物脱氮是在好氧条件下通过硝化反应先将氨氮氧化为硝酸盐，再通过缺氧条件下的反硝化反应将硝酸盐还原成气态氮从水中去除。生物脱氮通过氨化、硝化、反硝化三个步骤完成。1、氨化反应：氨化作用是指将有机氮化合物转化为NH3-N的过程，也称为矿化作用。参与氨化作用的细菌称为氨化细菌。在自然界中，它们的种类很多，主要有好氧性的荧光假单胞菌和灵杆菌、兼性的变形杆菌和厌氧的腐败梭菌等。在好氧条件下，主要有两种降解方式，一是氧化酶催化下的氧化脱氨，另一是某些好氧菌，在水解酶的催化作用下能水解脱氮反应。在厌氧或缺氧的条件下，厌氧微生物和兼性厌氧微生物对有机氮化合物进行还原脱氨、水解脱氨和脱水脱氨三种途径的氨化反应。2、硝化反应：在硝化细菌的作用下,氨态氮进一步分解、氧化,就此分两个阶段进行。首先,在亚硝化细菌的作用下,使氨(NH4+)转化为亚硝酸氮,亚硝酸氮在硝酸菌的作用下,进一步转化为硝酸氮。亚硝酸菌有亚硝酸单胞菌属、亚硝酸螺杆菌属和亚硝酸球菌属。硝酸菌有硝酸杆菌属、硝酸球菌属。影响硝化反映的因素：1、好样环境条件下，并保持一定的碱度：溶解氧在1.2～2.0mg/L。2、pH：硝化反应的pH在8.0～8.43、温度：硝化反应的适宜温度在20～30℃4、尽量减少有毒有害物质的进入，且高浓度的氨氮和硝态氮对硝化作用有抑制。以上因素之所以会对硝化作用有影响，主要是因为他们对硝化细菌的生长环境造成了影响。3、反硝化反应：反硝化反应是指硝酸氮和亚硝酸氮在反硝化菌的作用下,被还原为气态氮(N2)的过程。进行这类反应的细菌主要有变形杆菌属、微球菌属、假单胞菌属、芽胞杆菌属、产碱杆菌属、黄杆菌属等兼性细菌，它们在自然界中广泛存在。影响反硝化作用的因素:1、要有充足的碳源2、pH：反硝化反应的pH在6.5～7.53、溶解氧浓度：反硝化菌是异养兼性厌氧菌，溶解氧应控制在0.5mg/L以下4、温度：反硝化反应的适宜温度在20～40℃生物脱氮工艺主要有传统生物脱氮工艺（三级生物脱氮工艺）、A/O工艺、A²/O工艺（脱氮除磷），重点介绍后两种。A/O工艺（缺氧3好氧生物脱氮工艺）:该工艺是将反硝化反应器放置在系统之前，所以又称前置反硝化生物脱氮除磷系统。缺氧池中，反硝化菌利用污水中有机物作为碳源，将回流混合液中NOx-N还原成N2从而达到脱氮目的。好氧池中进行有机物氨化、氨氮硝化。该工艺脱氮效率一般为70%A²/O工艺（厌氧3缺氧3好氧脱氮除磷工艺）:该工艺前段厌氧池主要进行磷磷的释放，缺氧池将大量NOx-N还原为N2完成脱氮，好氧池中完成有机物降解、硝化及磷的摄取。所以A2-O工艺可同时完成脱氮、除磷。生物脱氮新技术短程硝化-反硝化:生物脱氨氮经过硝化和反硝化两个过程，当反硝化过程以NO2¯为电子受体时，称为短程硝化-反硝化。其基本原理就是将硝化过程控制在亚硝酸盐阶段，阻止NO2¯的进一步硝化，然后直接进行反硝化。具有降低能耗、反应时间缩短、反硝化速率较高、节省碳源、减少污泥生成量、反应器容积小及占地面积省等优点。厌氧氨氧化：在厌氧条件下，微生物直接以铵根离子为电子供体，以NO3¯或NO2¯为电子受体，将铵根离子、NO3¯或NO2¯转变成N2的生物氧化过程