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1、水污染控制工程唐玉朝安徽建筑工业学院环境科学与工程系E-mail:tangyc@aiai.edu.cnDepartmentofEnvironmentalScienceandEngineering,AnhuiUniversityofArchitectureCopyrightReserved!第六节生物脱氮与除磷内容1.概述2.生物脱氮原理与工艺3.生物除磷原理与工艺4.同步脱氮除磷工艺5.脱氮除磷工艺设计计算WaterPollutionControlEngineering1.概述水体富营养化是当前水环境污染面临的重大
2、问题，富营养化造成水质恶化，生态平衡破坏，鱼类和水生生物死亡，还对饮用水安全造成严重的威胁，危害人类健康.氮(N)和磷(P)是引起水体富营养化的关键的物质，低浓度的N和P即可以引起富营养化，(如湖泊地面水水质标准，二级标准P的浓度为0.01mg/L).因而，污水处理时如何利用生物技术能将N,P物质去除是当今污水处理的重要内容，尤其是磷的去除.WaterPollutionControlEngineering1.概述含N化合物在水中存在形态，有机N、氨N、亚硝酸盐N、硝酸盐N。总氮(TN)是四种含N化合物和；凯氏氮(K
3、N)是有机N与氨N。城市污水经过传统的二级生化处理，有机物可以转化为CO2,H2O等,但是有机物中的氮不能有效去除，少部分可以通过同化作用转化为生物细胞有机体组分(通过剩余污泥)而去除，大部分只能转化为溶解性的无机氮,(一般为NH3,有少量NO2-,NO3-),无法从水中直接去除，生物脱N是通过将这些物质转化为不溶解于水的N2而从水中去除的.WaterPollutionControlEngineering1.概述二级污水处理工艺活性污泥对N去除率按照BOD:N=100:5:1计算，城市污水进水BOD一般可达到200
4、mg/L左右，这样以微生物需要的营养计算，则剩余污泥可以去除10mg/L的氮和2mg/L左右的磷(存在污泥中,不同的工艺有差异)。以同化作用将N,P转移出污水系统。(微生物利用的NP还会因内源代谢释放)高浓度工业废水的氮可以用物理吹脱，低浓度的饮用水氮一般以化学方法(加氯氧化)去除，污水氮一般以生物方法去除。如果同时富含高浓度磷，则常形成磷酸镁铵作为化学肥料回收。WaterPollutionControlEngineering1.概述化学方法脱N(折点加氯)：NH4++HOCl=NH2Cl+H++H2ONH2Cl+
5、HOCl=NHCl2+H2ONHCl2+HOCl=NCl3+H2O2NH2Cl+HOCl＝N2+3HCl+H2O余氨的吹脱(针对氨)：游离的氨容易挥发，可以空气吹脱到大气中去.Mg2++PO43-+NH4++6H2O=WaterPollutionControlEngineeringMgNH4PO4·6H2O2.生物脱氮原理与工艺一.生物脱氮原理1.1生物脱氮基本过程1.2影响生物脱氮的环境因素二.生物脱氮工艺2.1三级生物脱氮工艺2.2两级生物脱氮工艺2.3单级生物脱氮工艺2.4A/O工艺三.生物脱氮新理论3.1同
6、步硝化反硝化;3.2短程硝化反硝化;3.3厌氧氨氧化2.生物脱氮原理工艺WaterPollutionControlEngineering生物脱氮原理一.生物脱氮原理除同化作用可以部分除氮,生物脱氮主要由反硝化过程实现.1.1基本过程:氨化:在氨化菌作用下,有机物中的氮被转化为氨氮,有机物同时得到降解：有机N→NH3硝化:分为两个步骤--亚硝化和硝化.在好氧条件下,亚硝化菌将NH4+转化为NO2－,进一步在硝化菌作用下转化为NO3－:NH4++1.5O2→NO2－+2H++H2O(亚硝化)NO2－+0.5O2→NO3
7、－(硝化)总反应:NH4++2O2→NO3－+2H++H2OWaterPollutionControlEngineering生物脱氮原理反硝化:在缺氧条件下,反硝化菌作用将NO3－转化为N2(异化反硝化,占96％)或生物体(同化反硝化,占4％).6NO3－+5C→3N2+6OH－+H2O+5CO2NO3－→NO2－→NO→N2O→N2NO3－+C+H+→C5H7O2N+H2ONO3－→NO2－→有机含N物质异化同化WaterPollutionControlEngineering生物脱氮原理1.2.影响生物脱氮的因素
8、氨化:氨化菌是异养菌,对环境条件要求不苛刻,好氧或厌氧均可,对酸碱,温度的适应范围宽.WaterPollutionControlEngineering生物脱氮原理(亚)硝化:亚硝化菌和硝化菌均为化能自养菌.(A).溶解氧,需要好氧的条件,DO>2,每mol氨经过亚硝化需1.5molO2,硝化需0.5molO2(B).酸碱,中性或弱碱性(亚硝化产生酸!),最宜
