生物脱氮—原理及工艺
生物脱氮机理、ao工艺脱氮解释
生物脱氮机理、AO工艺脱氮过程解释生物脱氮的基本原理是在将有机氮转化为氨态氮的基础上，先利用好氧段经硝化作用，由硝化细菌和亚硝化细菌的协同作用，将氨氮通过反硝化作用转化为亚硝态氮、硝态氮，即将NH3转化为NO2--N和NO3--N。
在缺氧条件下通过反硝化作用，以硝酸盐氮为电子受体，以有机物为电子供体进行厌氧呼吸，并有外加碳源提供能量，将硝氮转化为氮气，即，将NO2--N（经反亚硝化）和NO3--N（经反硝化）还原为氮气，溢出水面释放到大气，参与自然界氮的循环。
水中含氮物质大量减少，降低出水的潜在危险性，达到从废水中脱氮的目的。
由此可见，生物脱氮系统中硝化与反硝化反应需要具备如下条件：硝化阶段：足够的溶解氧(DO)值在2mg/L以上，合适的温度，最好20℃,不低于10℃，足够长的污泥泥龄，合适的pH条件。
反硝化阶段：硝酸盐的存在，缺氧条件(DO)值在0.5mg/L左右，充足的碳源(能源)，合适的pH条件。
通过上述原理，可组成缺氧与好氧池，即所谓A/O系统。
AO工艺法也叫厌氧-好氧工艺法，A(Anacrobic)是厌氧段，用与脱氮除磷；O(Oxic)是好氧段，用于除水中的有机物。
A/O法生物去除氨氮原理：污水中的氨氮，在充氧的条件下（O段），被硝化菌硝化为硝态氮，大量硝态氮回流至A段，在缺氧条件下，通过兼性厌氧反硝化菌作用，以污水中有机物作为电子供体，硝态氮作为电子受体，使硝态氮波还原为无污染的氮气，逸入大气从而达到最终脱氮的自的。
硝化反应：NH4+＋2O2→NO3-＋2H++H2O反硝化反应：6NO3-＋5CH3OH（有机物）→5CO2↑＋7H2O+6OH-+3N2↑如图，A/O工艺将前段缺氧段和后段好氧段串联在一起，A段DO不大于0.2mg/L，O段DO=2～4mg/L。
在缺氧段异养菌将污水中的淀粉、纤维、碳水化合物等悬浮污染物和可溶性有机物水解为有机酸，使大分子有机物分解为小分子有机物，不溶性的有机物转化成可溶性有机物，当这些经缺氧水解的产物进入好氧池进行好氧处理时，提高污水的可生化性，提高氧的效率；在缺氧段异养菌将蛋白质、脂肪等污染物进行氨化（有机链上的N或氨基酸中的氨基）游离出氨（NH3、NH4+），在充足供氧条件下，自养菌的硝化作用将NH3-N（NH4+）氧化为NO3-，通过回流控制返回至A池，在缺氧条件下，异氧菌的反硝化作用将NO3-还原为分子态氮（N2）完成C、N、O在生态中的循环，实现污水无害化处理。
三段生物脱氮工艺
三段生物脱氮工艺第一段：生物脱氮的背景和原理生物脱氮是一种通过利用微生物代谢过程将废水中的氨氮转化为无害物质的技术。
氨氮是废水中的一种常见污染物，如果直接排放到水体中会对水环境造成严重的污染。
因此，生物脱氮技术的应用具有重要的意义。
生物脱氮的原理是利用一种叫做硝化反硝化的微生物代谢过程。
首先，通过硝化作用将废水中的氨氮转化为亚硝酸盐，然后再通过反硝化作用将亚硝酸盐还原为氮气释放到大气中，从而实现氨氮的去除。
第二段：生物脱氮的工艺流程生物脱氮工艺一般包括预处理、硝化和反硝化三个阶段。
在预处理阶段，主要是对废水进行初步处理，去除其中的杂质和悬浮物，以保证后续的硝化反硝化过程能够顺利进行。
硝化阶段是将废水中的氨氮转化为亚硝酸盐的过程。
这一阶段一般采用曝气池或者厌氧池进行，通过提供充足的氧气供给和合适的温度条件，使得硝化菌能够快速进行氨氮的氧化反应。
反硝化阶段是将亚硝酸盐还原为氮气的过程。
这一阶段一般采用好氧条件下的反硝化反应，通过添加一定的有机物质作为电子供体，促使反硝化菌进行反硝化反应，将亚硝酸盐还原为氮气。
第三段：生物脱氮工艺的优势和应用生物脱氮工艺相比传统的化学方法具有许多优势。
首先，生物脱氮过程中不需要添加化学药剂，减少了对环境的污染。
其次，生物脱氮过程中产生的氮气可以直接释放到大气中，不会对水体造成二次污染。
此外，生物脱氮技术还可以与其他废水处理技术相结合，形成一体化的处理系统，提高废水处理的效率和降低成本。
生物脱氮技术在废水处理领域有广泛的应用。
特别是在城市污水处理厂和工业废水处理系统中，生物脱氮技术被广泛采用。
通过生物脱氮工艺，可以有效地去除废水中的氨氮，降低废水的污染物浓度，达到国家排放标准要求，保护水环境的安全和可持续发展。
通过三段生物脱氮工艺，废水中的氨氮可以被高效地转化为无害物质，实现废水的净化和资源化利用。
生物脱氮技术的应用具有重要的意义，对于改善水环境质量、保护生态环境具有重要的推动作用。
生物脱氮机理、影响因素及应用工艺详解
生物脱氮机理、影响因素及应用工艺详解生物脱氮是指在微生物的联合作用下，污水中的有机氮及氨氮经过氨化作用、硝化反应、反硝化反应，最后转化为氮气的过程。
其具有经济、有效、易操作、无二次污染等特，被公认为具有发展前途的方法，关于这方面的技术研究不断有新的成果报道。
一、机理详解1、氨化反应氨化反应是指含氮有机物在氨化功能菌的代谢下，经分解转化为 NH4+的过程。
含氮有机物在有分子氧和无氧的条件下都能被相应的微生物所分解，释放出氨。
2、硝化反应硝化反应由好氧自养型微生物完成，在有氧状态下，利用无机氮为氮源将NH4+化成NO2-，然后再氧化成NO3-的过程。
硝化过程可以分成两个阶段。
第一阶段是由亚硝化菌将氨氮转化为亚硝酸盐(NO2-)，第二阶段由硝化菌将亚硝酸盐转化为硝酸盐(NO3-)。
3、反硝化反应反硝化反应是在缺氧状态下，反硝化菌将亚硝酸盐氮、硝酸盐氮还原成气态氮(N2)的过程。
反硝化菌为异养型微生物，多属于兼性细菌，在缺氧状态时，利用硝酸盐中的氧作为电子受体，以有机物(污水中的BOD成分)作为电子供体，提供能量并被氧化稳定。
二、生物脱氮主要影响因素1、温度生物硝化反应的适宜温度范围为20~30℃，15℃以下硝化反应速率下降，5℃时基本停止。
反硝化适宜的温度范围为20~40℃，15℃以下反硝化反应速率下降。
实际中观察到，生物膜反硝化过程受温度的影响比悬浮污泥法小，此外，流化床反硝化温度的敏感性比生物转盘和悬浮污泥的小得多。
2、溶解氧硝化反应过程是以分子氧作为电子终受体的，因此，只有当分子氧(溶解氧)存在时才能发生硝化反应。
为满足正常的硝化效果，在活性污泥工艺运行过程中，DO值至少要保持在2mg/L以上，一般为2~3mg/L。
当DO值较低时，硝化反应过程将受到限制，甚至停止。
反硝化与硝化在溶解氧的需求方面是一个对立的过程。
传统的反硝化过程需要在严格意义上的缺氧环境下才能发生，这是因为DO与NO3-都能作为电子受体，存在竞争行为。
生物脱氮处理的工艺
生物脱氮处理的工艺生物脱氮是一种利用生物体代谢活动将氮污染物转化为无害物质的处理技术。
生物脱氮工艺主要包括生物脱氮污泥活性攪拌反应器法、生物脱氮填料法、生物脱氮滤池法、自然界吸附法等。
生物脱氮污泥活性攪拌反应器法是一种常见的生物脱氮工艺。
该工艺通过在反应器中加入脱氮污泥活性污泥来实现脱氮反应。
首先，废水中的氨氮经过生物脱氮反应器中的生物膜的吸附作用，被氨氧化细菌菌膜上的氨氧化酶催化氧化为亚硝酸氮。
然后，亚硝酸氮进一步被反硝化细菌利用有机物作为反硝化基质，将亚硝酸氮还原生成氮气释放到大气中。
生物脱氮填料法是另一种生物脱氮工艺。
该工艺通过在反应器中填充脱氮填料，如生物脱氮球体、生物脱氮网等，形成生物脱氮反应器。
废水通过填料层时，填料表面的微生物与废水中的氨氮进行吸附作用，将氨氮氧化为亚硝酸氮。
随后，亚硝酸氮进一步通过反硝化细菌利用有机物质进行反硝化反应，最终转化为氮气释放。
生物脱氮滤池法是一种利用滤池来进行生物脱氮的工艺。
该工艺通过在滤池内填充脱氮滤材，如生物脱氮砂、生物脱氮填料等，形成生物脱氮滤池。
废水通过滤池时，滤材表面的生物脱氮菌群与废水中的氨氮发生吸附作用，将氨氮氧化为亚硝酸氮。
然后，亚硝酸氮在滤材内通过反硝化细菌利用有机物质进行反硝化反应，最终转化为氮气释放。
自然界吸附法是一种较为简单的生物脱氮工艺。
该工艺利用自然界中存在的生物质，如湿地植物、藻类等，吸附废水中的氨氮。
湿地植物的根系和藻类表面的微生物通过吸附作用，将废水中的氨氮氧化为亚硝酸氮。
亚硝酸氮在湿地植物和藻类的根系中通过反硝化作用进一步还原为氮气释放到大气中。
综上所述，生物脱氮工艺包括生物脱氮污泥活性攪拌反应器法、生物脱氮填料法、生物脱氮滤池法和自然界吸附法等。
这些工艺利用特定的微生物和反应条件，将废水中的氨氮转化为无害物质，以达到脱氮处理的目的。
随着环境保护意识的提高和技术的不断发展，生物脱氮工艺在氮污染处理中具有广阔的应用前景。
生物脱氮除磷机理及新工艺
生物脱氮除磷机理及新工艺
生物脱氮除磷是指利用生物学原理对水体中的氮和磷进行去除的一种技术。
其基本原理是将含有氮、磷的有机物通过生物降解转化为氮气和磷酸盐，从而达到净化水体的目的。
生物脱氮除磷技术的应用非常广泛，包括城市污水处理、工业废水处理、农业面源污染治理等领域。
生物脱氮除磷的主要机理是利用微生物的代谢活动来进行脱氮除磷。
在生物脱氮过程中，利用硝化菌将氨氮转化为亚硝酸盐和硝酸盐，进而转化为氮气排放。
在生物除磷过程中，利用聚磷菌将水体中的磷转化为无机磷酸盐，进而去除。
生物脱氮除磷技术是一种相对成熟的技术，其优点包括高效、经济、环保等。
近年来，随着科技的不断发展，新型的生物脱氮除磷工艺也得到了广泛应用。
这些新型工艺包括厌氧氨氧化工艺、硝化除磷工艺、硝酸盐还原工艺等。
其中，厌氧氨氧化工艺是一种新兴的脱氮技术，具有高效、节能等优点。
硝化除磷工艺则是将氮素和磷素同时通过硝化反应进行去除，能够达到较高的脱氮除磷效率。
硝酸盐还原工艺则是通过还原反应将水体中的硝酸盐转化为氨氮，从而达到脱氮的效果。
总的来说，生物脱氮除磷技术是一种非常重要的污水处理技术，对于保护水环境具有重要的意义。
未来随着科技的不断发展，生物脱氮除磷技术也将不断完善和发展，为净化水体、改善环境质量做出更大的贡献。
生物脱氮工艺
生物脱氮工艺随着人类社会的不断发展，环境问题越来越引人关注。
其中，氮污染是一个严重的问题。
氮是生物体内必需的元素，但过量的氮却会对环境造成巨大的负担。
氮污染主要来自于农业、工业和城市污水处理等领域。
针对氮污染问题，科学家们研发了各种方法，其中生物脱氮工艺是一种环保、高效的氮污染治理方法。
一、生物脱氮的基本原理生物脱氮是利用微生物将废水中的氮转化为无害的氮气的过程。
该工艺的基本原理是：将含氮废水通过生物反应器，在一定的条件下，利用氨氧化细菌将氨氮转化为亚硝酸盐，再利用硝化细菌将亚硝酸盐转化为硝酸盐，最后通过反硝化细菌将硝酸盐还原为氮气，从而达到脱氮的目的。
二、生物脱氮工艺的优点1、环保：生物脱氮工艺不需要添加任何化学药剂，不会产生二次污染，对环境没有负面影响。
2、高效：生物脱氮工艺可以达到较高的脱氮效率，对氮污染治理效果显著。
3、经济：生物脱氮工艺不需要大量投入，运行成本低，对于农业、工业和城市污水处理等领域都具有实用性。
三、生物脱氮工艺的应用领域1、城市污水处理：城市污水中含有大量的氮，如果不进行处理，会对周围环境和水体造成严重的污染。
生物脱氮工艺可以有效地降低污水中的氮含量，达到国家排放标准。
2、农业：农业是氮污染的主要来源之一。
生物脱氮工艺可以应用于农业废水的处理，减少氮肥的使用量，达到节约能源和环保的目的。
3、工业：工业废水中含有大量的氮，如果不进行处理，会对周围环境和水体造成严重的污染。
生物脱氮工艺可以应用于工业废水的处理，降低氮污染的程度。
四、生物脱氮工艺的发展趋势目前，生物脱氮工艺已经成为氮污染治理的主要手段之一。
随着科技的不断进步和人们对环境问题的重视，生物脱氮工艺也在不断发展和完善。
未来，生物脱氮工艺将会更加智能化、高效化和精准化，为氮污染治理提供更加优秀的解决方案。
总之，生物脱氮工艺是一种环保、高效、经济的氮污染治理方法，已经在城市污水处理、农业和工业废水处理等领域得到广泛应用。
4.3生物脱氮除磷技术
NO3-一类的化合态氧也不允许存在，但在聚磷菌吸氧的好氧反
应器内却应保持充足的氧 (2)污泥龄 生物除磷主要是通过排除剩余污泥而去除磷的，因此剩 余活泥多少将对脱磷效果产生影响，一般污泥龄短的系统产 生的剩余污泥量较多，可以取得较高的除磷效果。有报导称 ：当污泥龄为30d时，除磷率为40％，污泥龄为17d时，除磷 率为50％，而当污泥龄降至5d时，除磷率高达87％。
(3) 后置缺氧-好氧生物脱氮工艺
可以补充外来碳源，也可以利用活性污泥的 内源呼吸提供电子供体还原硝酸盐，反硝化速率 仅是前置缺氧反硝化速率的1/3-1/8，需较长停留 时间。
进水 二沉池 出水
好氧/ 硝化
缺氧
回流污泥 污泥
二、生物除磷工艺
1.概述 来源：人体排泄物以及合成洗涤剂、牲畜饲养场 及含磷工业废水 危害：促进藻类等浮游生物的繁殖，破坏水体耗 氧和复氧平衡；水质恶化，危害水资源。 包括：有机磷(磷酸甘油酸、磷肌酸)和无机磷( 磷酸盐，聚合磷酸盐) 去除方法： 常规活性污泥法的微生物同化和吸附； 生物强化除磷； 投加化学药剂除磷。
二、生物除磷工艺
72年开创，生物除磷和化学 曝气池：含磷污水进入，还有由除 沉淀池(I)：泥水分离， 4.生物除磷工艺 磷池回流的已经释放磷但含有聚磷 除磷相结合，除磷效果好. 含磷污泥沉淀，已除磷的 (2)弗斯特利普除磷工艺（Phostrip）： 菌的污泥。使聚磷菌过量摄取磷， 上清液作为处理水排放。 去除有机物（BOD和COD）, 可能还 有一定的硝化作用。
聚磷分解形成的无机磷释放回污水中—厌氧释磷。
好氧环境：进入好氧状态后，聚磷菌将贮存于体
内的PHB进行好氧分解并释放出大量能量供聚磷菌增
殖等生理活动，部分供其主动吸收污水中的磷酸盐，
污水处理中的生物脱氮技术
污水处理中的生物脱氮技术污水处理是保护水资源和环境的重要举措之一。
而生物脱氮技术作为一种高效节能的污水处理方法，已经得到了广泛的应用和研究。
本文将重点介绍污水处理中的生物脱氮技术原理、应用案例以及未来发展趋势。
一、生物脱氮技术原理生物脱氮技术是指利用微生物将废水中的氮化合物转化为气态氮的过程。
常见的脱氮技术包括硝化-反硝化和厌氧反硝化。
其中，硝化过程是将氨氮先转化为亚硝酸盐氮，再通过细菌作用转化为硝酸盐氮。
而反硝化过程则是将硝酸盐氮还原为氮气。
厌氧反硝化技术是针对无氧环境下，通过厌氧细菌将硝酸盐氮还原为氮气。
二、生物脱氮技术的应用案例1. 活性污泥法活性污泥法是一种常见的生物脱氮技术，通过在好氧条件下，利用生物膜中的硝化细菌和反硝化细菌，将废水中的氨氮转化为氮气。
这种技术适用于中小型污水处理厂和城市污水处理厂。
2. 等温厌氧反硝化技术等温厌氧反硝化技术是近年来快速发展的生物脱氮技术之一。
该技术通过通过将反硝化与厌氧条件相结合，在相对温和的条件下提高了反硝化的效率。
这种技术适用于低温环境下的污水处理。
3. 全自动生物脱氮系统全自动生物脱氮系统是一种集成化的生物脱氮技术。
该系统通过自动控制设备，实现了对污水处理过程中关键参数的监测和调控。
这种技术具有稳定性高、运行成本低、操作简便等优点，被广泛应用于大型污水处理厂。
三、生物脱氮技术的发展趋势1. 高效节能随着能源问题的日益凸显，未来的生物脱氮技术将更加注重能源的高效利用。
例如，利用厌氧颗粒污泥技术可以在反硝化过程中产生较低的剩余物，提高能源利用效率。
2. 微生物多样性研究生物脱氮技术中的微生物扮演着重要的角色。
因此，未来的研究将更加关注微生物多样性的研究，进一步优化脱氮效果。
3. 优化污水处理工艺将生物脱氮技术与其他污水处理工艺相结合，可以进一步提高脱氮效果。
例如，与生物脱磷技术相结合，可以实现对污水中氮磷的同步去除，提高污水处理的效率。
总之，生物脱氮技术作为一种高效节能的污水处理方法，持续得到广泛研究和应用。
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生物脱氮过程
硝化反应—计量系数(Stoichiometry)
考虑合成
产率系数（Yield coefficient）:
生物脱氮过程
硝化反应—动力学（Kinetics）
Growth Rate:
Decay Rate :
Net Growth Rate:
mg VSS/(L∙d) mg VSS/(L∙d)
mg VSS/(L∙d)
XA: Nitrifiers Concentration (mg VSS∙L-1); μ: Specific growth rate of nitrifiers (d-1);
μmax: Maximum specific growth rate of nitrifiers (d-1); SNH: Ammonium-N concentration (mg∙L-1); KNH: Half saturation coefficient for ammonium (mgN∙L-1); bA: Decay rate of nitrifiers (d-1)
生物脱氮过程
硝化反应—影响因素（Factors Influencing Nitrification）
(1). Minimum SRT
Aeration basin
Influent Q
X, V
Secondary clarifier
Effluent Qeff, Xeff
Sludge Return Qr, Xr
(4). Dissolved Oxygen (DO) Concentration
SO: DO Concentration, mg/L; KO: Half saturation coefficient for DO, 0.5 mgO2/L
生物脱氮过程
硝化反应—影响因素（Factors Influencing Nitrification）
(3). Alkalinity and pH
1) Lack of inorganic carbon source; 2) Decrease of pH.
Optimal pH: 7.2-8.5 For 5<pH<7.2:
生物脱氮过程
硝化反应—影响因素（Factors Influencing Nitrification）
NO(g)
N2O(g)
N2(g)
Anoxic; Heterotrophic (Organic Carbon)
tG=ln2/μmax
生物脱氮过程
硝化反应—计量系数(Stoichiometry)
不考虑合成
pH decreases
(1）硝化需氧量（NOD） 1.5*32/14=3.43 mgO2/mgNH4+-N 0.5*32/14=1.14 mgO2/mgNO2--N
iN,BM=0.07 gN/gCODBM
SI*iN,SI (~3%) XI*iN,XI (~10%) SF*iN,SF+XS*iN,XS (~12%)
生物脱氮过程
Nitrification
NH4+
NO2-
Aerobic (DO); Autotrophic
NO3-
NO2-
Denitrification
生物脱氮—原理及工艺
污水中氮的存在形式
Subdivision of Nitrogen in Wastewater (Influent)
Nitrogen Removal: N in Wastewater→N2 (into atmosphere)
COD related
SA: 0 SF: iN,SF=0.03 gN/gCODSF SI: iN,SI=0.01 gN/gCODSI XS: iN,XS=0.03 gN/gCODXS XI: iN,XI=0.04 gN/gCODXI
(2). Temperature
For every 6°C drop, the value will halve. Design for nitrification plant should be based on the minimum expected temperature.
生物脱氮过程
硝化反应—影响因素（Factors Influencing Nitrification）
(1). Minimum SRT
At steady state:
T=20 μmax=0.4/d
bA=0.04/d KNH=1 mg N/L
SRTmin
Question: 1) Calculate SRTmin; SRT for SNH=1 mg/l.
生物脱氮过程
硝化反应—影响因素（Factors Influencing Nitrification）
(5). Inhibition and Toxicity
பைடு நூலகம்
Complete inhibition to Nitrosomonas
Nickel Chromium Copper Zinc
Secondary clarifier
Effluent Qeff, Xeff
Sludge Return Qr, Xr
Net Growth Rate ≥ Sludge Wastage Rate
Waste Sludge Qw, Xr
生物脱氮过程
硝化反应—影响因素（Factors Influencing Nitrification）
=4.57 mgO2/mgNO3--NProduced
(2）消耗碱度（Alkalinity）
Ex. alk. = 200 mg/L as CaCO3; nitrate production = 24 mg N/L.
Expected alk. = 200 - 7.14•24 = 29 mg/L as CaCO3.
Waste Sludge Qw, Xr
Sludge Wastage Rate = XA/SRT (mg VSS/(L∙d))
(Days)
生物脱氮过程
硝化反应—影响因素（Factors Influencing Nitrification）
(1). Minimum SRT Influent Q
Aeration basin X, V