微生物脱氮原理
生物脱氮的原理
生物脱氮的原理生物脱氮是指利用生物体内的微生物或酶类等生物体系，将有机氮化合物转化为无机氮化合物的过程。
生物脱氮主要是通过微生物的作用，将有机氮化合物分解为无机氮化合物，从而实现氮的循环利用。
生物脱氮的原理涉及到多种微生物和酶的参与，下面将详细介绍生物脱氮的原理。
首先，生物脱氮的原理涉及到一系列微生物的参与。
在自然界中，存在着一类特殊的微生物，它们具有脱氮的能力，能够将有机氮化合物分解为无机氮化合物。
这些微生物包括硝化细菌、反硝化细菌、氨氧化细菌等。
硝化细菌能够将氨氮和亚硝酸盐氮氧化为硝酸盐氮，而反硝化细菌则能够将硝酸盐氮还原为氮气。
氨氧化细菌则能够将氨氮氧化为亚硝酸盐氮。
这些微生物在生物脱氮过程中发挥着重要作用，通过它们的代谢活动，有机氮化合物得以分解，从而实现氮的循环利用。
其次，生物脱氮的原理还涉及到多种酶的参与。
在生物脱氮的过程中，多种酶类物质发挥着重要作用。
比如，硝化细菌中的氨氧化酶能够将氨氮氧化为亚硝酸盐氮，而亚硝酸盐氮还原酶则能够将亚硝酸盐氮还原为氮气。
这些酶类物质通过催化反应，加速了生物脱氮过程中的化学反应，促进了有机氮化合物的分解。
此外，生物脱氮的原理还与微生物的代谢活动密切相关。
微生物在生物脱氮的过程中，通过代谢活动产生能量，同时也释放出一些代谢产物。
这些代谢产物对于有机氮化合物的分解起到了重要作用，促进了生物脱氮过程的进行。
总的来说，生物脱氮的原理涉及到多种微生物和酶的参与，通过它们的协同作用，有机氮化合物得以分解为无机氮化合物，从而实现了氮的循环利用。
生物脱氮在农业生产、环境保护等领域具有重要意义，对于提高土壤肥力、改善水质环境等方面都具有积极作用。
因此，深入研究生物脱氮的原理，对于推动农业可持续发展和环境保护具有重要意义。
生物脱氮的原理
生物脱氮的原理生物脱氮是指通过生物体内的微生物或酶的作用，将有机氮化合物转化为氮气或氨气的过程。
在自然界中，生物脱氮是氮循环中的一个重要环节，对于维持生态系统的氮平衡具有重要意义。
生物脱氮的原理可以通过以下几个方面来解释：首先，生物脱氮的过程通常发生在缺氧或微氧的环境中。
在这种环境下，一些厌氧细菌或古细菌会利用有机氮化合物作为电子受体，从而进行还原反应，将有机氮化合物还原为氮气或氨气。
这些细菌或古细菌通常存在于土壤、水体和沉积物中。
其次，生物脱氮的过程需要特定的酶的参与。
在生物体内，一些特定的酶可以催化有机氮化合物的分解反应，将其转化为氮气或氨气。
这些酶通常具有特定的底物特异性，可以选择性地催化特定的有机氮化合物。
此外，生物脱氮的过程还受到环境因素的影响。
例如，温度、pH值、氧气浓度等环境因素都会对生物脱氮的速率和效率产生影响。
在不同的环境条件下，生物脱氮的速率和途径可能会有所不同。
总的来说，生物脱氮是一种重要的氮循环过程，通过微生物或酶的作用，将有机氮化合物转化为氮气或氨气，从而促进氮的循环和再利用。
了解生物脱氮的原理，有助于我们更好地理解氮循环的机制，为生态系统的氮平衡提供理论基础。
通过研究生物脱氮的原理，可以为环境保护和资源利用提供科学依据，促进土壤肥力的提高和水体的净化，对于生态环境的保护和改善具有重要意义。
因此，深入探究生物脱氮的原理，对于推动可持续发展具有重要的意义。
在实际应用中，可以通过调控环境因素、利用适当的微生物或酶的技术手段，促进生物脱氮的过程，从而实现有机氮化合物的高效转化和氮资源的再利用。
这对于农业生产、环境保护和资源利用具有重要的意义，值得进一步深入研究和应用。
生物脱氮原理碳源计算公式
生物脱氮原理碳源计算公式引言。
生物脱氮是一种环保的氮污染治理技术，通过微生物的作用将废水中的氨氮转化为氮气排放到大气中，达到净化水质的目的。
在生物脱氮过程中，碳源的供应对于微生物的生长和氨氮的转化起着至关重要的作用。
因此，准确计算生物脱氮过程中所需的碳源量对于工程设计和运行管理具有重要意义。
生物脱氮原理。
生物脱氮是利用硝化细菌和反硝化细菌的作用将废水中的氨氮转化为氮气的过程。
在生物脱氮系统中，硝化细菌将废水中的氨氮氧化为亚硝酸盐和硝酸盐，而反硝化细菌则将硝酸盐还原为氮气。
这一过程需要大量的碳源来提供能量和碳源供应。
碳源计算公式。
在生物脱氮系统中，碳源的计算可以通过以下公式进行：碳源需求量 = 氨氮去除量× 5.07 + 硝态氮去除量× 3.43。
其中，氨氮去除量和硝态氮去除量分别为废水中氨氮和硝态氮的去除量，单位为kg/d；5.07和3.43分别为氨氮和硝态氮的理论碳需求系数。
碳源需求量的计算。
以某废水处理厂为例，废水中的氨氮去除量为100kg/d，硝态氮去除量为80kg/d，那么根据上述公式，碳源的需求量可以计算如下：碳源需求量 = 100 × 5.07 + 80 × 3.43 = 507 + 274.4 = 781.4kg/d。
因此，该废水处理厂在生物脱氮过程中需要提供约781.4kg/d的碳源来满足微生物的生长和氨氮、硝态氮的转化需求。
碳源的选择。
在生物脱氮系统中，常用的碳源包括甲醇、乙醇、乙二醇、乙酸、乳酸等有机物质，其中甲醇是应用最为广泛的一种碳源。
在选择碳源时，需要考虑碳源的价格、供应稳定性、对微生物的毒性以及对环境的影响等因素。
同时，还需要根据废水的水质特点和处理工艺的要求来确定最适合的碳源类型和用量。
碳源的供应方式。
碳源的供应方式通常包括间歇供应和连续供应两种方式。
间歇供应是指根据废水的水质变化和处理工艺的需要，在特定的时间段内向生物脱氮系统中添加碳源；而连续供应则是通过设备和管道将碳源连续地注入到生物脱氮系统中。
生物脱氮除磷基本原理
生物脱氮除磷基本原理嗨，朋友！今天咱们来唠唠生物脱氮除磷这个超有趣的事儿。
你可别小瞧它，这在环保领域那可是相当重要的呢！咱先来说说生物脱氮吧。
氮这个东西，在污水里就像个调皮捣蛋的小恶魔。
污水里的氮主要以氨氮的形式存在，这氨氮就好比是一群不受管束的小喽啰。
生物脱氮呢，主要是靠微生物这些小英雄来完成。
这里面有两类微生物特别厉害，一类叫硝化菌，另一类叫反硝化菌。
硝化菌啊，就像是一群勤劳的建筑工人。
它们把氨氮这个原材料，经过两个步骤，先把氨氮变成亚硝酸盐氮，这就像是把一块粗糙的石头打磨成了半成品。
然后呢，再把亚硝酸盐氮变成硝酸盐氮，这就相当于把半成品加工成了成品。
这个过程可是相当不容易的，就像建筑工人盖房子，一步一步来，容不得半点马虎。
你想啊，如果这个过程出了岔子，那氮就不能好好被处理掉了。
这时候，有人可能会问：“为啥硝化菌要这么费劲地把氨氮变成硝酸盐氮呢？”嘿，这就跟大自然的规律有关啦，微生物也得按照规则来办事呀。
接下来就是反硝化菌上场了。
反硝化菌就像是一群神奇的魔术师。
它们看到硝酸盐氮这个成品后，就开始施展魔法，把硝酸盐氮又变回氮气。
这氮气啊，就像个气球一样，“嗖”地一下就跑到空气里去了，这样污水里的氮就被去除掉了。
这反硝化过程也有自己的要求呢。
它需要在缺氧的环境下进行，就好像魔术师需要在特定的舞台上才能表演精彩的魔术一样。
要是环境不对，那魔术可就变砸了。
再来说说生物除磷。
磷在污水里就像个隐藏的小贼。
污水里的磷如果不处理，排到水体里就会让水体富营养化，就像一个好好的家突然被一群不速之客搞得乱七八糟。
生物除磷主要靠聚磷菌这些小卫士。
聚磷菌在好氧的环境下，就像个贪吃的小怪兽，拼命地吸收污水里的磷，把磷储存到自己的身体里。
这时候，有人可能会惊叹：“哇，聚磷菌怎么这么能吃啊！”嘿嘿，这是它的特殊本领呢。
然后呢，当聚磷菌到了厌氧的环境下，它就像个慷慨的小施主，把体内储存的磷释放出来。
你可能会疑惑：“这聚磷菌是不是傻呀，刚吃进去又吐出来？”其实啊，这是为了更好地在后面的好氧环境里再大量吸收磷呢。
简述生物脱氮和生物除磷的基本原理和过程
生物脱氮和生物除磷是水环境治理中常见的技术手段，其基本原理和过程对于水质净化具有重要意义。
下文将分别对生物脱氮和生物除磷的基本原理和过程进行简要阐述，以便更好地理解和应用这两种技术手段。
一、生物脱氮的基本原理和过程1. 基本原理：生物脱氮是指利用生物的作用将水体中的氮气态化合物转化为氮气排放出去的过程。
其主要包括硝化和反硝化两个过程。
2. 过程：1）硝化作用：首先是硝化细菌将水体中的氨氮转化为亚硝酸盐，然后再将亚硝酸盐转化为硝酸盐的过程。
这一过程主要发生在水中砷、锰等微生物和有机物贪婪性好氧微生物的作用下。
2）反硝化作用：反硝化细菌将水中的硝酸盐还原成氮气气体，从而实现氮的脱除。
这一过程主要发生在水中缺氧或厌氧条件下，反硝化细菌在有机物的作用下进行。
二、生物除磷的基本原理和过程1. 基本原理：生物除磷是指利用生物的作用将水体中的磷物质转化为无机磷沉积或有机磷的过程。
其主要包括磷的吸附和磷的沉淀两个过程。
2. 过程：1）磷的吸附：指微生物在生长过程中，通过细胞活性或胞外聚合物等结合机制，将水体中的磷物质吸附到微生物体表面或细胞内，从而减少水体中的磷含量。
这一过程主要发生在水中的底泥、生物膜等介质上。
2）磷的沉淀：指在适当的环境条件下，微生物可以促进水中磷物质的沉淀作用，将磷固定到底泥中，从而减少水体中的可溶性磷含量。
这一过程主要发生在水中的缺氧或厌氧条件下。
生物脱氮和生物除磷是通过利用微生物的作用，将水体中的氮和磷物质转化为氮气或无机磷沉积的技术手段。
其基本原理和过程涉及硝化、反硝化、微生物吸附和微生物沉淀等生物学过程，在水环境治理中具有重要的应用价值。
希望通过本文的介绍，读者对生物脱氮和生物除磷技术有更深入的了解，并能更好地应用于实际的水质净化工作中。
生物脱氮和生物除磷作为水环境治理的重要手段，对于改善水体质量、保护生态环境具有重要意义。
在实际应用中，为了更好地发挥生物脱氮和生物除磷技术的效果，需要结合具体的水体特点和环境条件，采取相应的措施和管理方式，以确保技术的有效运行和水体的稳定净化。
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。
简述生物脱氮除磷的原理
简述生物脱氮除磷的原理
生物脱氮除磷的原理是通过微生物在厌氧和好氧条件下的代谢作用，将废水中的氮和磷分别转化为气态和固态的形式，从而实现废水的净化。
具体来说，生物脱氮是通过硝化和反硝化过程实现的。
在硝化过程中，亚硝化单胞菌将废水中的NH3-N氧化为亚硝酸盐，然后再由硝化杆菌将其转化为更加稳定的硝酸盐。
在反硝化过程中，缺氧条件下污水中存在的硝酸盐被微生物还原为氮气，实现脱氮。
而生物除磷则是通过聚磷菌在厌氧条件下释放磷，有氧条件下摄取磷，通过排除富磷污泥达到除磷目的。
为了保证聚磷菌的繁殖以及有效的生物除磷作用，需要有充足的挥发性脂肪酸。
在污水处理厂的生物脱氮除磷系统中，一
般会采用A/A/O方法，即厌氧池-缺氧池-好氧池组成，以达到同时脱氮、除磷和降解有机物的目的。
生物脱氮原理方程
生物脱氮原理方程引言：氮是生物体内不可缺少的元素之一，但过多的氮排放会导致水体富营养化和环境污染。
因此，开发高效的生物脱氮技术具有重要意义。
本文将介绍生物脱氮的原理方程及其应用。
一、生物脱氮原理生物脱氮是利用特定微生物的代谢活动将氨氮转化为氮气，从而实现氮的去除过程。
生物脱氮主要包括硝化和反硝化两个过程。
1. 硝化过程硝化是将氨氮氧化为亚硝酸盐和硝酸盐的过程，主要由两种微生物完成：硝化细菌和亚硝酸细菌。
硝化细菌将氨氮氧化为亚硝酸盐，而亚硝酸细菌则进一步将亚硝酸盐氧化为硝酸盐。
硝化细菌通常分为两类：一类是氨氧化细菌（Ammonia-Oxidizing Bacteria，AOB），另一类是氨氧化古菌（Ammonia-Oxidizing Archaea，AOA）。
氨氧化细菌和氨氧化古菌具有不同的氨氧化活性和环境适应性。
2. 反硝化过程反硝化是将硝酸盐还原为氮气的过程，由反硝化细菌完成。
反硝化细菌可以利用硝酸盐作为电子受体进行呼吸代谢，将硝酸盐还原为亚硝酸盐、一氧化氮、二氧化氮和氮气。
常见的反硝化细菌有假单胞菌属（Pseudomonas）、乳杆菌属（Lactobacillus）和厌氧细菌属（Anaerobacter）等。
二、生物脱氮原理方程生物脱氮的原理方程可以用以下两个方程表示：1. 硝化方程式：NH3 + 1.5O2 → NO2- + H2O + 2H+（硝化细菌）NO2- + 0.5O2 → NO3-（亚硝酸细菌）2. 反硝化方程式：NO3- → 0.5N2 + 1.5O2（反硝化细菌）这两个方程描述了硝化和反硝化过程中氨氮和硝酸盐的转化关系。
通过这些代谢反应，生物体内的氨氮最终转化为氮气，并释放到大气中。
三、生物脱氮技术应用生物脱氮技术广泛应用于污水处理、农田排水、养殖废水处理等领域。
1. 污水处理生物脱氮技术是污水处理中常用的氮去除方法之一。
通过在处理系统中添加硝化细菌和反硝化细菌，可以有效地将废水中的氨氮和硝酸盐转化为氮气，从而减少氮的排放。
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3、 反硝化作用
• • • • • （1）概念 反硝化作用是指在厌氧或缺氧（DO<0.3-0.5mg/L）条件 下，硝态氮、亚硝态氮及其其它氮氧化物被用作电子受体而还 原为氮气或氮的其它气态氧化物的生物学反应。 （2）细菌 这个过程反硝化菌完成。 反硝化细菌包括假单胞菌属、反硝化杆菌属、螺旋菌属和无色 杆菌属等。它们多数是兼性细菌，有分子态氧存在时，反硝化 菌氧化分解有机物，利用分子氧作为最终电子受体。在无分子 态氧条件下，反硝化菌利用硝酸盐和亚硝酸盐中的N5+和N3+ 作为电子受体。O2-作为受氢体生成H2O和OH- 碱度，有机物 则作为碳源及电子供体提供能量，并得到氧化稳定。 反硝化过程中亚硝酸盐和硝酸盐的转化是通过反硝化细菌的同 化作用和异化作用来完成的。异化作用就是将NO2- 和NO3还原为NO、N2O、N2等气体物质，主要是N2。而同化作用是 反硝化菌将NO2- 和NO3- 还原成为NH3-N供新细胞合成之用， 氮成为细胞质的成分，此过程可称为同化反硝化。
硝 化 过 程 中 氮 的 氧 化 还 原 态
氮的价态变化 –3 -1 1 3 5
氮的转化 氨离子NH4+ ↓ 羟胺NH2OH ↓ 硝酰基NOH ↓ 亚硝酸根NO2↓ 硝酸根NO3-
• 硝化过程总反应过程如下 ：
• 该式包括了第一阶段、第二阶段的合成及氧化，由总反 应式可知，反应物中的N大部分被硝化为NO3-，只有 2.1%的N合成为生物体，硝化菌的产量很低，且主要在 第一阶段产生（占1/55）。若不考虑分子态以外的氧合 成细胞本身，光从分子态氧来计量，只有1.1%的分子 态氧进入细胞体内,因此细胞的合成几乎不需要分子态 的氧。 • 硝化过程总氧化式为：
• 在厌氧条件或缺氧的条件下，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、 硝化作用 • （1）概念 • 硝化作用是指将氨氮氧化为亚硝酸氮和硝态氮的 生物化学反应， • （2）细菌 • 这个过程由亚硝酸菌和硝酸菌共同完成。 • 亚硝化菌有亚硝酸单胞菌属、亚硝酸螺杆菌属和 亚硝酸球菌属。硝酸菌有硝化杆菌属、硝化球菌属。 亚硝酸菌和硝化菌统称为硝化菌。
• 1、 氨化作用 • （1）概念 • 氨化作用是指将有机氮化合物转化为氨态氮的过程，也称为矿化作用。 • （2）细菌 • 参与氨化作用的细菌成为氨化细菌。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。 • （3）降解方式（分好氧和厌氧） • 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。例如氨基酸 生成酮酸和氨： • • • • 丙氨酸 亚氨基丙酸 丙酮酸 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。例如尿素能被许多细 菌水解产生氨，分解尿素的细菌有尿八联球菌和尿素芽孢杆菌等，它们式好氧菌，其反 应式如下：
• 2、 反硝化反应影响因素 • （1）温度 • 反硝化细菌对温度变化虽不如硝化细菌那样敏感，但反硝化效果也会随温度变化而 变化。温度越高，硝化速率也越高，在30～35℃时增至最大。当低于15℃时，反硝化 速率将明显降低；至5℃时，反硝化将趋于停止。 • （2）pH值 • pH值是反硝化反应的重要影响因素，对反硝化最适宜的pH值是6.5～7.5，在这个 pH值的条件下，反硝化速率最高，当pH值高于8或者低于6时，反硝化速率将大为下降。 • （3）外加碳源 • 反硝化菌是属于异养型兼性厌氧菌，在厌氧的条件下以NOx-N为电子受体，以有机 物（有机碳）为电子供体。由此可见，碳源是反硝化过程中不可少的一种物质，进水的 C/N直接影响生物脱氮除氮效果的重要因素。一般BOD/TKN＝3～5，有机物越充分， 反应速度越快，当废水中BOD/TKN小于4时，需要外加碳源才能达到理想的脱氮目的。 因此碳源对反硝化效果影响很大。反硝化的碳源来源主要分三类：一是废水本身的组成 物，如各种有机酸、淀粉、碳水化合物等；二是废水处理过程中添加碳源，一般可以添 加附近一些工业副产物，如乙酸、丙酸和甲醇等；三是活性污泥自身死亡自溶释放的碳 源，称为内源碳。 • （4）溶解氧 • 反硝化菌是兼性菌，既能进行有氧呼吸，也能进行无氧呼吸。含碳有机物好氧生物氧化 时所产生的能量高于厌氧硝化时所产生的能量，这表明，当同时存在分子态氧和硝酸盐 时，优先进行有氧呼吸，反硝化菌降解含碳有机物而抑制了硝酸盐的还原。所以，为了 保证反硝化过程的顺利进行，必须保持严格的缺氧状态。微生物从有氧呼吸转变为无氧 呼吸的关键是合成无氧呼吸的酶，而分子态氧的存在会抑制这类酶的合成及其活性。由 于这两方面的原因，溶解氧化对反硝化过程有很大的抑制作用。一般认为，系统中溶解 氧保持在0.5mg/L 以下时，反硝化反应才能正常进行。但在附着生长系统中，由于生物 膜对氧传递的阻力较大，可以容许较• 一、生物脱氮原理 • 污（废）水中的氮一般以氨氮和有机氮的形式存在， 通常是只含有少量或不含亚硝酸盐和硝酸盐形态的 氮，在未经处理的污水中，氮有可溶性的氮，也有 非溶性的氮。可溶性有机氮主要以尿素和氨基酸的 形式存在；一部分非溶性有机氮在初沉池中可以去 除。在生物处理过程中，大部分的可溶性有机氮转 化成氨氮和其他无机氮，却不能有效地去除氮。废 水生物脱氮的基本原理就在于，在有机氮转化为氨 氮的基础上，通过硝化反应将氨氮转化为亚硝态氮、 硝态氮，再通过反硝化反应将硝态氮转化为氮气从 水中逸出，从而达到除去氮的目的。即完整的生物 脱氮反应共分成三个步骤：有机氮氨化反应——硝 化反应——反硝化反应。
谢 谢！
• （4）溶解氧 • 氧是硝化反应过程中的电子受体，反应器内溶解氧高低，必将影响硝化反应得 进程。在活性污泥法系统中，大多数学者认为溶解氧应该控制在1.5～2.0mg/L 内，低于0.5mg/L则硝化作用趋于停止。当前，有许多学者认为在低DO （1.5mg/L）下可出现SND现象。 在DO＞2.0mg/L，溶解氧浓度对硝化过程 影响可不予考虑。但DO浓度不宜太高，因为溶解氧过高能够导致有机物分解 过快，从而使微生物缺乏营养，活性污泥易于老化，结构松散。此外溶解氧过 高，过量能耗，在经济上也是不适宜的。 • （5）C/N 比 • 在活性污泥系统中，硝化菌只占活性污泥微生物的5%左右，这是因为与异养 型细菌相比，硝化菌的产率低、比增长速率小。而BOD5/TKN值的不同，将会 影响到活性污泥系统中异养菌与硝化菌对底物和溶解氧的竞争，从而影响脱氮 效果。一般认为处理系统的BOD负荷低于0.15kgBOD5/(kgMLSS· d)，处理系 统的硝化反应才能正常进行。 • （6）生物固体平均停留时间（污泥龄） • 为保证连续流反应器中存活并维持一定数量和性能稳定的硝化菌，微生物在 反应器的停留时间。即污泥龄应大于硝化菌的最小世代时间，硝化菌的最小世 代时间是其最大比增长速率的倒数。脱氮工艺的污泥龄主要由亚硝酸菌的世代 时间控制，因此污泥龄应根据亚硝酸菌的世代来确定。实际运行中，一般应取 系统的污泥龄为硝化菌最小世代时间的三倍以上，并不得小于3~5d，为保证硝 化反应的充分进行，污泥龄应大于10d。 • （7）重金属及有毒物质 • 除了重金属外，对硝化反应产生抑制作用的物质还有：高浓度氨氮、高浓 度硝酸盐有机物及络合阳离子等。据研究，当污水中氨氮浓度小于200mg/L， 亚硝态氮浓度小于100mg/L 时， 对硝化作用没有影响。
微生物脱氮
基本概念
一、名词解释
• 1、 总氮(TN)：水中各种形态无机和有机氮的总量。包括 NO3-、NO2-和NH4+等无机氮和蛋白质、氨基酸和有机胺等 有机氮，以每升水含氮毫克数计算。常被用来表示水体受营 养物质污染的程度。通常可以简单的理解为水体中各种形态 氮的总和。 • 2、总凯氏氮（TKN）：包括氨氮和能转化为铵盐而被测定的 有机氮化合物。此类有机氮化合物主要有蛋白质、氨基酸、 肽、胨、核酸、尿素以及合成的氮为负三价形态的有机氮化 合物。通常可以简单的理解为水中氨氮和有机氮的总和。 • 3、 氨氮（NH3-N）：又名氨态氮，是指水中以游离氨 （NH3）和铵离子（NH4+）形式存在的氮。 • 4、 硝态氮：是指硝酸盐及亚硝酸盐中所含有的氮元素 • 以上四者之间的关系图如下：
• （3）反应过程 • 包括亚硝化反应和硝化反应两个阶段。该反应历程 为： • 1. 第一阶段： • 生化氧化： • 生化合成： • 则第一阶段的总反应式（包括氧化和合成）为： • 2. 第二阶段： • 生化氧化： • 生化合成： • 则第二阶段的总反应式为：
• 第一阶段反应放出能量多，该能量供给亚硝酸菌,将NH4+合成 NO2-，维持反应的持续进行，第二阶段反应放出的能量较小。 从NH4+→NO3-的反应历程如下表所示。
• 二、脱氮基本概念
• 废水中存在着有机氮、氨氮、硝态氮等形式的氮，而其中以 氨氮和有机氮为主要形式。在生物处理过程中，有机氮被异 养微生物氧化分解，即通过氨化作用转化为成氨氮，而后经 硝化过程转化变为NO2-N 和NO3-N ，最后通过反硝化作用 使硝态氮转化成氮气，而逸入大气，从而降低废水中N的含 量。
•
• （3）反硝化过程 • 反硝化反应式如下： •
• [H]可以是任何能提供电子，且能还原NO3―及 NO2―为的物质，包括有机物、硫化物、H+等。 • 反硝化反应历程如下：
二、生物脱氮过程的影响因素
• 1、 硝化反应影响因素 • （1）有机碳源 • 硝化菌是自养型细菌，有机物浓度不是它的生长限制因素，故在混合液中 的有机碳浓度不应过高，一般BOD 值应在20mg/L 以下。如果BOD 浓度过 高，就会使增殖速度较高的异养型细菌迅速繁殖，从而使自养型的硝化菌 得不到优势而不能成为优占种属，严重影响硝化反应的进行。 • （2）温度 • 在生物硝化系统中，硝化细菌对温度的变化非常敏感，在5～45℃的范 围内，硝化菌能进行正常的生理代谢活动，且随着温度的升高，硝化反应 的速率也增加。当废水温度低于15℃时或大于35℃，硝化速率会明显下降， 当温度低于10℃时已启动的硝化系统可以勉强维持，硝化速率只有30℃时 的硝化硝化速率的25%，当温度低于5℃时，硝化菌的活性基本停止。尽管 温度的升高，生物活性增大，硝化速率也升高，但温度过高将使硝化菌大 量死亡，实际运行中要求硝化反应温度低于35℃。 • （3）pH值 • 硝化菌对pH 值的变化非常敏感，最佳pH 值范围内为7.5~8.5，当pH 值低 于7 时，硝化速率明显降低，低于6 和高于9.6 时,硝化反应将停止进行.。由 于硝化反应中每消耗1g 氨氮要消耗碱度7.14g，如果污水氨氮浓度为 20mg/L，则需消耗碱度143mg/L。一般地，污水对于硝化反应来说，碱度 往往是不够的，因此应投加必要的碱量，以维持适宜的pH 值，保证硝化反 应的正常进行。