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澳门新蒲京娱乐游戏浅谈活性污泥法在污水处理过程中应注意的问题

溶解氧和反硝化菌

作者:幸福鱼苗 时间:2019-01-04 来源:未知
摘要:前几天有朋友问到,反硝化是否可以在富氧的条件下进行,这些问题好像一句话也说不清楚,不来也应该咨询微生物专业的人员好一点,不过既然朋友信赖了,这里也就把平时看到的一…

前几天有朋友问到,反硝化是否可以在富氧的条件下进行,这些问题好像一句话也说不清楚,不来也应该咨询微生物专业的人员好一点,不过既然朋友信赖了,这里也就把平时看到的一些专业知识总结一下,以一管之见回报朋友的信赖吧。不一定准确仅供参考。

反硝化作用也称硝酸盐呼吸。反硝化是通过反硝化菌的代谢完成的,没有反硝化菌就没有反硝化反应。在自然界中,其实有很多细菌都具有反硝化能力,所以反硝化菌在种类学上并没有专门的类群。

水体中反硝化的过程
反硝化过程是一个涉及硝酸盐还原酶、亚硝酸盐还原酶、一氧化氮还原酶、一氧化二氮还原酶这4种酶的四步生化还原反应。
反硝化的第一步:硝酸盐在硝酸盐还原酶的作用下,被还原成亚硝酸盐
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在这个反应中,需要两个外源电子将硝酸盐中N5+还原为亚硝酸盐中N3+,同时脱下的一个O2-与细胞质中水分解产生的2H+结合生成H2O,
其中:硝酸盐还原酶
的合成会受水体中的溶解氧限制,其只有在无氧的条件下才能合成。这就是为什么一般教科书上提到:反硝化反应必须在低溶解氧条件下才能够完成脱氮反应的原因。

反硝化的第二步:亚硝酸盐在亚硝酸盐还原酶的作用下被还原成一氧化氮
一氧化氮是反硝化过程中的第一个气态有剧毒中间产物。
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该反应需要一个电子将亚硝酸盐中N3+还原成N2+,同样需要2H+与O2-结合生成H2O。
反硝化的第三步:在一氧化氮还原酶的作用下,NO被还原成N2O。
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该反应需要2e和2H+将NO还原成N2O和H2O。
反硝化的第四步:在一氧化二氮还原酶作用下,N2O被还原成N2。
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该反应所需的2e用于N2O的还原,
就生成了氮气这种在自然界中氮的最稳定物质。
从上面看到,反硝化这个生化反应过程中,硝酸盐通过硝酸盐作为电子受体使NO3-还原成N2。
但由于硝酸盐电子受体比O2电子受体具有较低的正还原电势,故合溶解氧会抑制了反硝化。
不过在2007年武汉大学从活性污泥中分离得到1
株好氧反硝化细菌,据报道:这种菌株在好氧条件下能有效去除培养液中的硝酸盐氮,
其脱氮率可达90%以上。通过对该菌株的形态观察, 生理生化实验以及16SrDNA
序列分析, 确定该菌株为假单胞菌,见下图:
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报道中:对影响该菌株反硝化的因素研究结果如下:
pH 值对好氧反硝化的影响
该菌株的反硝化最适宜的初始pH值为7.0。
温度对好氧反硝化的影响
在25~35℃的温度范围内,该菌株都具有很高的脱氮效率。
DO浓度对好氧反硝化的影响
溶解氧对该菌株的反硝化基本没有抑制作用,在DO2.3~11.3mg/L内,都可以选择硝酸盐作电子受体,氧的存在不会抑制硝酸盐还原酶活性。表明菌株的反硝化酶系和有氧呼吸系统同时存在,氧不是抑制反硝化酶活性和反硝化酶生成的直接因素。
C/N 对好氧反硝化的影响
碳氮比对细菌的物质和能量代谢影响很大,实验室结果表明:该菌株最佳的碳氮比为5.5~6.0。

结束语
一:从活性污泥中筛选得到这株高效好氧反硝化细菌,经形态观察、生理生化实验以及16SrDNA序列分析等确定其属于假单胞菌属(是不是看起来这个假单胞菌属这个名字和上面的照片很熟悉?)。
二:该菌株能在完全好氧的条件下以硝酸盐作为电子受体进行反硝化,最终将硝酸盐转化为氮气。在此过程中,会出现亚硝酸盐的积累,但随后亚硝酸盐能被完全还原.在间歇培养条件下,其脱氮率能达到90%以上。
三:该菌株进行反硝化时的最适初始pH值为7.0,最适温度为30℃。溶解氧对该菌株的好氧反硝化基本没有抑制作用,在DO浓度为2.3~11.3mg/L的范围内,均能进行高效的反硝化.碳氮比对好氧反硝化的影响很大,
最佳的碳氮比为5.5~6.0。

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下面是本网给大家带来关于活性污泥法在污水处理过程中应注意的问题,以供参考。

作者:叶振中
在生物活性污泥法的操作运行过程中,人们发现在低COD〔或生化需氧量〕且大曝气量情况下,废水中的氨氮会转化为亚硝酸根NO-
2和硝酸根NO-
3,对好氧菌产生毒性。当废水中的氨氮浓度超过400mg/L时,氨氮亚硝化和硝化的结果将严重干扰好氧的处理效果,使出水COD增高。然而,将硝化出水经过一段时间的厌氧生物处理后,厌氧出水中的含氮浓度可大幅度地降低,其原因是亚硝酸盐和硝酸盐被厌氧菌还原成氮气由水中逸出,从而实现总氮的脱除和COD的降解。在好氧菌和厌氧菌的作用下,氨氮先氧化后还原的这个降解过程就是人们常说的硝化过程和反硝化过程。
1.硝化作用
硝化作用是在两类好氧菌的参与下完成的,首先是亚硝化单胞菌将氨氮先氧化成亚硝酸根;然后硝化杆菌将亚硝酸根再进一步氧化硝酸根。
从上述反应中可以得到3个结论:
①不论是亚硝化过程还是硝化过程,都要耗用大量的氧。要使1mol氨氮完全氧化成NO

3需耗用2mol的氧,即氧化1mg氨氮需要4×16/14=4.57mg的氧,此值为生物氧化池脱氮的需氧量提供了一个工程设计的参考数据。由于硝化反应需要足够的氧,因此大多数学者认为溶解氧应控制在1.5~2.0mg/L以上,低于0.5mg/L则硝化作用完全停止。
②硝化反应的结果有硝酸形成,会使生化环境的酸性提高。因此废水中应有足够的碱度,以平衡硝化作用中产生的酸,一般认为硝化作用最适宜的pH值在7.5~9.2之间。
③硝化反应的结果可使氨氮转化为亚硝酸盐和硝酸盐,但废水中的总氮量并没有发生变化。
硝化作用宜在低BOD负荷条件下进行,若硝化段的含碳有机基质的浓度太高,会使生长速率较高的非硝化菌迅速繁衍,从而使硝化菌得不到优势,结果降低了硝化速率。一般来说,硝化段的BOD应低于20mg/L。
2.反硝化作用
反硝化作用是指硝酸盐和亚硝酸盐被厌氧菌或兼氧菌还原为气态氮的过程。参与这一过程的细菌称为反硝化菌,这类微生物的无色杆菌属、气杆菌属、产碱杆菌属、杆菌属、黄杆菌属、微球菌属、假单胞菌属等。在反硝化过程中NO-
2、NO-
3是被还原物,它们在还原过程中所获得的电子是由有机物质提供的,因此,在反硝化过程中,有相当数量的有机物不需要外界供氧而直接利用NO-
2、NO- 3的氧作为氧源进行氧化降解,其反应式如下: 5C+4NO-
3+2H2O=2N2+4OH-+5CO2 从反硝化反应式中也可以得到3个结论。
①在硝化过程耗用掉的氧被回收并得复用于反硝化过程中,这些氧使反硝化段中的有机物得到降解。
②在反硝化菌的作用下,NO- 3被还原,而有机物被氧化,NO-
3在还原过程中所获得的电子是由有机物质提供的。因此在反硝化过程中,废水的C/N比是影响脱氮效果的一个重要因素。从反硝化作用的反应式中可以知道,去除4份的N,须提供5份的有机碳。又因为1mol
C生物氧化成CO2需要2mol
O2,将5mol有机碳折算成BOD值应为,因此废水中的BOD5与N的比值应该是5×32/=2.86。这个数值仅仅是个理论值,实际使用时应该大于这个数值,也就是说,当废水中的C/N=2.86时才能充分满足反硝化细菌对碳源的需要,废水中的C/N越低,则通过反硝化除去的氮越少,总氮的去除率也相应减少。在工程运行操作上,C/N比控制在3以上。当废水中的碳源不够时,需另外补加碳素,现大多采用甲醇。投加比例可按还原1kg硝酸盐需投加2.4kg甲醇计算。
③反硝化反应的结果使生化环境的pH升高。反硝化作用最适宜的pH值也在7.5~9.2之间。由于硝化使pH降低而反硝化却使pH升高,两个过程中pH的变化彼此之间相互抵消,结果使系统内的pH保持不变。但是两个过程中碱度的变化可以作为一个参数用来判断硝化及反硝化进行的程度。

活性污泥法是在上世纪初由A1dern和Leekett发明的,这种污水处理技术在经济上和技术上都具有很大的优势,并被广泛的应用。但是这种技术也会出现一些问题,例如除磷脱氮的效率低下等,本文就对此进行了分析。

1 活性污泥法

二次沉淀池的污泥,一部分回流到曝气池,以维持反应器内微生物浓度,一部分作为剩余污泥排出。活性污泥法处理系统主要由初次沉淀池、反应池、二次沉淀池组成。

在污水处理所利用的生物群中,细菌是体形最微小说的一员。它具有在好氧及厌氧条件下分解吸收各种有机物的能力。对污水生物处理起作用的菌种有菌胶团、球衣细菌、硝化菌、脱氮菌、聚磷菌。

原生动物具有吞食污水中有机物、细菌,在体内迅速氧化分解的能力,因此,在活性污法和生物膜法中,它除了能除去有机物,加快有机物的分解速度外,还能使生物膜的表面吸附能力获得再生。原生动物是单细胞的好氧性生物。

活性污泥法对进水水质的要求主要有以下几种:

④进水浓度。

⑤水量、水质变化。

⑥其他:悬浮物质、油脂类及油分、溶解盐类、重金属类。

要使微生物在生物反应器内繁殖,就必须有形成微生物细胞的元素存在。特别是氮、磷的存在。若按重量比表示,所必须的氮、磷等营养盐的比例为BOD:N:P=100:5:1。

当生物处理装置内液体的pH明显大于或小于中性值时,处理水的水质将会恶化,标准的pH应控制在6.0~8.5范围内。

在好氧处理时,若处理装置内的水温超过40℃,就会引起蛋白质变质,氧失去活性,导致处理水质的恶化。因此,要采取适当方法,将水温控制在40℃以下。

在生物处理时,对于危害微生物活性的有机物,比较安全的方法是采用稀释,降低进水的浓度后再通入处理装置。

判断悬浮物质是否需要去除是比较困难的,有一个标准就是看悬浮物质浓度是否超过BOD浓度。

在利用生物处理方法去除油污时,需要有相对油分5~10倍的BOD量,还必须将活性污泥中的油分含量控制为规定标准以下。经验证明:当活性污泥中油分含量超过挥发成分(VSS)20%时,活性污泥将被油分污泥所侵渍,从而大大降低去油能力。

2 脱氮除磷

2.1 磷的去除

生物除磷是依靠聚磷菌的作用实现的,生物在不曝气的环境非常迅速地从缺氧环境转化为厌氧环境,当处于厌氧环境,聚磷菌依靠水解体内的聚磷(Poly-P)水解释放出正磷酸盐,同时产生能量以吸收水中的溶解性有机底物,并将其在体内合成为细胞学储备物质PHB;在主反应区为好氧环境时,聚磷菌以游离氧为电子受体,将细胞储备物质氧化,并利用该反应所产生的能量,过量地在污水中摄取磷酸盐并合成为ATP,其中一部分转化为聚磷贮存能量,为下一周期的厌氧释磷做准备。由于好氧段的吸磷量要远大于厌氧段的释磷量,所以通过剩余污泥的排放可达到除磷目的。活性污泥不断地经过耗氧和厌氧的循环,这将有利于聚磷菌在系统中的生长和积累。

2.2 氮的去除

2.2.1 生物硝化过程

普通活性污泥法是利用异样菌以有机物为能源处理污水的。活性污泥中海油以氮、硫、铁或其它化合物为能源的自养菌,它能在绝对好氧条件下,将氨氮氧化为亚硝酸盐,并进一步氧化为硝酸盐,这些反应称硝化反应。

氨氮被氧化为亚硝酸盐、亚硝酸盐被氧化为硝酸盐的表示形式如下:

NH4+1.5O2→NO2-+2H++H2O

NO2-+0.5O2→NO3-

2.2.2 生物反硝化过程

反硝化反应是由一群异养性微生物完成的生物化学过程。它的主要作用是在缺氧(无分子态氧)的条件下,将硝化过程中产生的亚硝酸盐和硝酸盐还原成气态氮或N2O、NO。

生物反硝化过程可简单地用下式表示:

NO3-+3H+(电子供体有机物)――1/2N2+H2O+OH-

NO2-+6H+(电子供体有机物)――1/2N2+H2O+OH-

影响硝化、反硝化的主要因素还有温度、PH值、溶解氧、碳源有机物、C/N比、污泥龄等。在实际运行过程中良好的控制好氧、厌氧的区域交替出现,同时有效地增加污泥的内回流是实现脱氮良好效果的主要途径。

在城市污水处理过程中以上两个问题是影响污水处理效果的重要问题。能有效地控制这些问题,使其在良好的状态下运行,就需要根据各地实际情况具体分析。

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