[生活]污、废水 深度处理——脱氮的微生物学原理...培训讲学
污水处理工艺脱氮
污水处理工艺脱氮污水处理工艺脱氮是一种用于去除污水中氮化物的技术。
在污水处理过程中，氮化物是一种常见的污染物，其过量排放会对水体环境造成严重影响。
因此，采用有效的脱氮工艺是保护水环境的重要措施之一。
一、脱氮工艺的原理及分类脱氮工艺主要通过生物、化学和物理方法来去除污水中的氮化物。
常用的脱氮工艺主要包括生物法、化学法和物理法。
1. 生物法：生物法是利用微生物对氮化物进行降解转化的方法。
其中，厌氧氨氧化法（Anammox）和硝化/反硝化法（Nitrification/Denitrification）是常用的生物脱氮工艺。
厌氧氨氧化法通过厌氧氨氧化细菌将氨氮和硝酸盐氮直接转化为氮气，从而实现脱氮效果。
而硝化/反硝化法则是通过硝化细菌将氨氮转化为硝酸盐氮，然后通过反硝化细菌将硝酸盐氮还原为氮气。
2. 化学法：化学法是利用化学反应将氮化物转化为无害物质的方法。
常用的化学脱氮工艺包括硝化、硝化-氨化、硝化-硫化和硝化-还原等。
其中，硝化是将氨氮转化为硝酸盐氮的过程，而硝化-氨化则是将硝酸盐氮还原为氨氮。
硝化-硫化和硝化-还原则是通过添加硫化物或者还原剂来将硝酸盐氮转化为氮气。
3. 物理法：物理法是利用物理过程将氮化物从污水中分离出来的方法。
常用的物理脱氮工艺包括气体吸附、膜分离和离子交换等。
其中，气体吸附是利用吸附剂吸附氮化物，然后再进行脱附。
膜分离则是通过膜的选择性通透性将氮化物分离出来。
离子交换则是利用离子交换树脂将氮化物与其他离子进行交换，从而实现脱氮效果。
二、脱氮工艺的应用及优缺点脱氮工艺广泛应用于城市污水处理厂、工业废水处理厂以及农业面源污染管理等领域。
不同的工艺具有各自的优缺点。
1. 生物法的优点是能够高效去除氮化物，同时产生较少的废弃物。
厌氧氨氧化法在处理高浓度氨氮污水时具有较大的优势，能够实现高效脱氮，减少能耗和化学药剂的使用。
而硝化/反硝化法适合于处理低浓度氨氮污水，其优点是工艺成熟、操作简单。
污水处理中的生物脱氮技术
通过控制生物反应器的温度、pH值、溶解氧等参数，优化微生物 的生长和代谢环境，提高脱氮效率。
投加营养物质
针对缺乏某些必要营养物质的废水，适当投加必要的营养物质，促 进微生物的生长和代谢，提高脱氮效率。
降低运行成本的研究
优化工艺流程
01
通过改进和优化生物脱氮技术的工艺流程，降低能耗和物耗，
环保可持续
生物脱氮技术是一种环境友好的处理方法，不会产生二次 污染，且微生物资源可循环利用，符合可持续发展的要求 。
降低处理成本
相较于传统的物化处理方法，生物脱氮技术具有较低的运 行成本和较高的处理效率，有助于降低污水处理成本。
对未来研究的建议
深入研究微生物种群
进一步了解参与硝化、反硝化的微生物种群及其代谢机制，有助 于优化生物脱氮工艺，提高脱氮效率。
开发新型生物脱氮技术
针对不同水质、不同处理要求的污水处理场景，开发新型、高效的 生物脱氮技术，以满足不断变化的污水处理需求。
强化实际应用研究
加强生物脱氮技术在污水处理厂的实际应用研究，积累运行数据， 为技术的推广应用提供实践依据。
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THANK YOU FOR YOUR WATCHING
通过控制反应条件，如溶解氧的浓度和有机物的投加量，可以实现同步硝 化反硝化，提高脱氮效率。
同步硝化反硝化可以简化工艺流程，减少设备和投资成本，因此在污水处 理领域具有广泛的应用前景。
03
生物脱氮技术的主要方法
活性污泥法
总结词
一种常用的生物脱氮技术，通过微生物的作用将污水中的氨氮转化为氮气。
详细描述
活性污泥法利用微生物的硝化作用将污水中的氨氮氧化成硝酸盐或亚硝酸盐， 再通过反硝化作用将硝酸盐或亚硝酸盐还原成氮气，从而达到脱氮的目的。该 方法操作简单，处理效果好，但能耗较高。
污废水深度处置脱氮的微生物学原理
2）优缺点
去除效果好 各类菌类环境条件好 设备多，造价高，能耗大
（2）二段生物脱氮工艺（后置反硝化） 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
（3）缺氧—好氧生物脱氮工艺（A1O工艺，前置反硝化）
N2
原污水
内循环（硝化液循环） 碱
反硝化反应器 （缺氧）
BOD去除,硝 化反应反应器 （好氧）
适宜的pH，污水中应有足够碱度以调节pH的变化，lg氨氮完全 硝化需碱度（CaCO3计）7.14g。硝化菌适宜的pH为8.0~8.4。 （c）混合液有机物含量不应过高：硝化菌是自养菌，若BOD过
高，将使异养型细菌迅速增殖，使硝化菌不能成为优势种属。
BOD最好低于15-20mg/l。C/N高，微生物对氨氮的降解以同
2） A /O工艺的优缺点 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
1
• 优点
流程简单，构筑物少，只有一个污泥回流系统和混合 液回流系统，节省基建费用。
反硝化缺氧池不需外加有机碳源，降低了运行费用。 因为好氧池在缺氧池后，可使反硝化残留的有机物得 到进一步去除，提高了出水水质。 缺氧池中污水的有机物被反硝化菌所利用，减轻了其 它好氧池的有机物负荷，同时缺氧池中反硝化产生的碱 度可弥补好氧池中硝化需要碱度的一半。
硝化反应
硝化细菌是化能自养菌，生长率低，对环境条件 变化较为敏感。温度、溶解氧、污泥龄、pH、有机 负荷等都会对它产生影响。
反硝化反应
约96％的NO3-N经异化过程还原，4％经同化过程合 成微生物。
硝化过程中氮的转化 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
–Ⅲ
氨离子NH4+
–Ⅱ
氮
–Ⅰ
第四章污水深度处理脱N脱P.
2NH3 H2SO 4 N2 S 4H2O
短程反硝化类型 √
NO2 有机质 N2
2017/10/17 15
反硝化菌
• 兼性厌氧，异养型，以有机碳源葡萄糖、甲醇、 乳糖、丙酮酸为碳源； • 氧浓度低于0.2mg/L时利于反硝化； • 有电子供体即碳源； • 温度10-35℃； • pH7-8。
2017/10/17
14
环境微生物基础教学课件
天津工业大学
反硝化作用段及微生物
反硝化脱氮 2HNO3 CH3CH2OH N2 2CO2 2[H] 3H2O 厌氧氨氧化 √ NH3 HNO2 N 2 2H2O
2NH3 HNO3 1.5N2 3H2O [H] 厌氧氨反硫化脱氮 √
一、脱氮，脱磷的目的和意义 • 水体中氮磷的主要来源 ？
污水经过一级处理
污水生物二级处理
COD去除率30％
COD去除率70-90％
NO3—N，NO2—N，NH3-N，PO43-，SO42微生物吸收其中25％的N和19％的P
2017/10/17
剩余的N、P？
4
环境微生物基础教学课件
天津工业大学
一级标准污水综合排放标准GB8978-1996中 规定： • 废水磷含量 ≤0.5mg/L • 氨氮 ≤15mg／L
2017/10/17
11
环境微生物基础教学课件
天津工业大学
氧化亚硝酸的细菌 -硝化菌
• • • • • 生长pH值范围7.5-8.0； 温度为25-30℃； 亚硝酸的浓度为2-30mmoL/L时，生长最好； 世代时间随环境的变化改变，8h-几天； 硝化杆菌属既能无机化能营养又可以有机化能营 养。在化能无机营养下比有机营养生长快。硝化 螺菌属在有机营养下生长比无机营养下生长快； • 大多数的硝化菌属细胞质内都含有贮存物，如肝 糖，多聚磷酸盐，聚β-羟基丁酸盐（PHB）； • 含有淡黄至淡红的细胞色素。
生物脱氮的原理
生物脱氮的原理
生物脱氮是指通过微生物的作用，将有机废水中的氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮等形式的氮转化成氮气的过程。
生物脱氮技术是目前处理高浓度氨氮废水的一种有效方法，其原理主要包括硝化和反硝化两个过程。
硝化是指氨氮通过硝化细菌氧化成亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的过程。
硝化细菌主要包括亚硝化细菌和硝化细菌两类。
亚硝化细菌能够将氨氮氧化成亚硝酸盐氮，而硝化细菌则能将亚硝酸盐氮进一步氧化成硝酸盐氮。
在生物脱氮过程中，硝化细菌起到了将氨氮氧化成硝酸盐氮的作用，为后续的反硝化过程提供了必要的底物。
反硝化是指硝酸盐氮通过反硝化细菌还原成氮气的过程。
反硝化细菌能够在缺氧或微氧的条件下，利用硝酸盐氮作为电子受体，将有机物还原成氮气。
在生物脱氮过程中，反硝化细菌起到了将硝酸盐氮还原成氮气的作用，从而实现了氮的去除。
生物脱氮技术的原理简单清晰，通过硝化和反硝化两个过程，将有机废水中的氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮转化成氮气，达到了去除氮污染物的目的。
相比传统的化学方法，生物脱氮技术具有能
耗低、操作简便、运行成本低等优点，因此在废水处理领域具有广阔的应用前景。
总的来说，生物脱氮技术是一种环保、高效的废水处理方法，其原理清晰，操作简便，具有较高的经济效益和社会效益。
随着环保意识的提高和技术的不断进步，相信生物脱氮技术将在未来得到更广泛的应用和推广。
污水生物脱氮过程及原理介绍
污水生物脱氮过程及原理介绍①氨化作用：将有机氮转化为氨氮；②同化作用：氨用于合成细菌并随剩余污泥排出；③硝化作用：氨氮氧化成亚硝酸盐，之后进一步氧化为硝酸盐；④反硝化作用∶硝酸盐转化为氮气并排入大气。
（1）氨化作用氨化作用是指有机氮在氨化菌的作用下，分解转化为氨氮。
氨化速率与含碳污染物降解速率相同。
多数情况下，基于有机氮的特性和污水厂的运行参数（尤其是构筑物内的水力停留时间），大部分的有机氮较易氨化。
（2）同化作用同化作用是指细菌将一部分氨氮合成为自身组成物质的过程。
在处理一些碳氮比【BOD5/（氨氮+有机氮）】较高的工业废水时，同化作用在脱氮过程中起重要作用。
粗略计算，通过剩余污泥去除的氮约占剩余污泥量的5%～8%。
（3）硝化作用硝化作用是由专门的自养微生物分两个阶段进行的生物过程：亚硝化细菌将NH4+氧化为NO2-；硝化细菌将NO2-氧化成硝酸盐NO3-；根据上述反应，氨氮完全氧化的需氧量为4.57g O2/g NH4+-N（不包括用于细胞合成代谢的氮）。
以下反应式可用于估算反应所需的碱度∶NH4++2HCO3-+2O2——NO3-+2CO2+3H2O即氧化1gNH4+-N需要7.14g碱度（以CaCO3，计算）。
此外，每克NH4+-N 将合成大约0.17g 新细胞。
①生长速度和泥龄亚硝化细菌和硝化细菌的生长速度较异养微生物更缓慢。
通常来说，它是设计硝化反应器容积时最重要的限制性参数。
更确切地说，主要的限制阶段是氨氮氧化生成亚硝酸盐，这与亚硝化细菌的活性有关（排除个别瞬时情况，例如水厂试运行阶段）。
鉴于它们的生长速率较低，水厂在设计脱氮生物反应器负荷时通常受制于好氧污泥的泥龄。
实际上，在系统中生长的硝化细菌数量必须等于或大于随剩余污泥排出的损失数量，否则将会导致硝化细菌的流失。
维持硝化作用的泥龄受温度影响很大。
在pH值为7.2～8时，用以维持稳定硝化作用的好氧污泥最小泥龄与温度之间的关系如下所示。
污水脱氮原理及工艺详解
污水脱氮原理及工艺详解氮、磷元素的大量排放会造成水体的富营养化，因此我国将氨氮和总磷作为评价污水处理厂处理效果的重要考核指标。
目前污水处理以生物脱氮为主，其脱氮原理为经过好氧硝化，缺氧反硝化，将污水中的氮元素转化为无害的氮气。
01 原理总氮是指可溶性及悬浮物颗粒中的含氮量，包括NO3-，NO2-和NH4+等无机氮和氨基酸、蛋白质和有机胺等有机氮。
生物脱氮首先是在厌氧环境内，通过氨化作用将有机氮转化为氨氮，这一过程称为氨化过程，氨化过程很容易进行，在一般无数处理设施中均能完成；然后在好氧环境内，通过硝化作用，将氨氮转化为硝态氮；随后在缺氧环境内，通过反硝化作用，将硝态氮转化为氨气，从水中逸出。
02 主要工艺脱氮的主要工艺包括活性污泥法（A2O、氧化沟、SBR等）和生物膜法（生物滤池、生物接触氧化池、生物转盘等），对污水中的氮都有良好的去除效果，但在工艺以及操作上存在一定的局限性和复杂性。
1、活性污泥法>>>>1. A2O法A2O法即厌氧一缺氧一好氧活性污泥法。
污水在流经厌氧、缺氧、好氧三个不同功能分区的过程中，在不同微生物菌群的作用下，使污水中的有机物、N、P得到去除。
A2O 法是最简单的同步除磷脱氮工艺，总水力停留时间短，在厌氧、缺氧、好氧交替运行的条件下，可抑制丝状菌的繁殖，克服污泥膨胀，SVI一般小于100，有利于处理后的污水与污泥分离，厌氧和缺氧段在运行中只需轻缓搅拌，运行费用低。
优点：该工艺为最简单的同步脱氮除磷，总的水力停留时间，总产占地面积少；在厌氧的好氧交替运行条件下，丝状菌得不到大量增殖，无污泥膨胀；污泥中含磷浓度高，具有很高的肥效；运行中勿需投药，只用轻缓搅拌，运行费低。
缺点：除磷效果难于再行提高，污泥增长有一定的限度，不易提高；脱氮效果也难于进一步提高，内循环量不宜太高，否则增加运行费用；对沉淀池要保持一定的浓度的溶解氧，减少停留时间，溶解浓度也不宜过高，以防止循环混合液对缺反应器的干扰。
污水处理技术培训第三章PDF
3.DO
脱氮有机物纯种培养的研究表明，溶解氧的存在阻碍了把 末端电子传输给硝酸盐所需酶的形成，所以在缺氧反硝化过程 中溶解氧过高时，反硝化菌将首先利用溶解氧作为电子受体， 从而竞争性地阻碍了硝酸盐氮的还原，影响了硝态氮的去除 率。 Carlson于1972年发现，对悬浮污泥法脱氮，溶解氧大于 0.2mg/L时，将明显影响脱氮作用。虽然氧对反硝化脱氮有抑 制作用，但氧的存在对能进行反硝化作用的反硝化菌却是有利 的。这类菌为兼性厌氧菌，菌体内的某些酶系统组分只有在有 氧时才能合成，因而在工艺上使这些反硝化菌(即污泥)交替处 于好氧、缺氧的环境下。在悬浮污泥反硝化系统中，缺氧段溶 解氧应控制在0.2mg以下，否则会影响反硝化的进行。
好氧段 实现对 COD 去除、 聚磷作用(去除P) 、硝化 作用（去除氨氮）、 实现微生物自身新陈代谢； 缺氧段 反硝化过程（去除TN）、 BOD去除； 厌氧段 释放P 、BOD去除；
2.反硝化作用
(1)反硝化反应过程与反硝化菌 反硝化反应是指硝酸氮(NO3-N)和亚硝酸氮(NO2-N)在反硝 化菌的作用下，被还原为气态氮(N2)的过程。 反硝化菌是属于异养型兼性厌氧菌的细菌。在厌氧条件下， 营厌氧呼吸，以硝酸氮(NO3-N)为电子受体，以有机物(有机碳) 为电子供体。在这种条件下，不能释放出更多的ATP相应合成 的细胞物质也较少。 在反硝化反应过程中，硝酸氮通过反硝化菌的代谢活动，可 能有两种转化途径，即:同化反硝化(合成)，最终形成有机氮化 合物，成为菌体的组成部分;另一为异化反硝化(分解)，最终产 物是气态氮。
生物脱氮过程示意图
1．氨化与硝化
在未经处理的新鲜污水中，含氮化合物存在的 主要形式有:①有机氮，如蛋白质、氨基酸、 尿素、胺类化合物、硝基化合物等;②氨态氮 (NH3 NH4+)一般以前者为主。含氮化合物在 微生物的作用下，相继产生下列各项反应。
污废水深度处置脱氮的微生物学原理
污废水深度处置脱氮的微生物学原理
第7页
2、生物脱氮工艺
（1）三段生物脱氮工艺
空气
空气
污废水深度处置脱氮的微生物学原理
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1）流程说明
有机物氧化、硝化及反硝化独立， 都有自己沉淀池和污泥回流系统
“一级”曝气池：去除 COD、BOD，BOD<15-20mg/l
有机氮转化为 NH3 、NH4+ ； “二级”硝化曝气池，NH3 、NH4+生成NO-3—N，碱度下降； “三级”反硝化池——NO-3—N转化为氮气。
（10-15）d。θC与温度相关，温度低θC高。
（f）水力停留时间（HRT）：3.5~6h
污废水深度处置脱氮的微生物学原理
第4页
+4H
+4H
2HNO3
2HNO2
-2H2O
-2H2O
2HNO
2NH2OH
-H2O NO
NO2-
反硝化过
NO3-
程简化式
NO2-
NH2OH N2O
2NH3 同化反硝化
N2 异化反硝化 有机体(同化反硝化) N2(异化反硝化)
• 缺点
脱氮效率不高，普通ηN=（70～80）%
好氧池出水含有一定浓度硝酸盐，如二沉池运行不妥，
则会发生反硝化反应，造成污泥上浮，使处理水水质恶
化。 污废水深度处置脱氮的微生物学原理
第14页
3）A1/O工艺影响原因
1. 水力停留时间t
t反硝化≤2h，t硝化≥6h，t硝化：t反硝化 =3：1，ηN到达（70-80）%，不然ηN↓
第3页
硝化过程影响原因
（a）好氧环境：硝化菌氧化NH3和NO2-取得能量，溶解氧含量高
污水处理工艺脱氮
污水处理工艺脱氮污水处理是一项重要的环境保护工作，其中脱氮是其中一个关键步骤。
本文将详细介绍污水处理工艺中的脱氮过程，包括脱氮原理、常用的脱氮方法以及相关的设备和操作要点。
一、脱氮原理脱氮是指将污水中的氮气化合物转化为氮气，从而减少氮气对环境的污染。
常见的氮气化合物包括氨氮（NH3-N）、亚硝酸盐氮（NO2-N）和硝酸盐氮（NO3-N）。
脱氮的主要原理是利用生物处理方法，通过微生物的作用将氮气化合物转化为氮气。
主要有硝化和反硝化两个过程。
硝化是将氨氮和亚硝酸盐氮转化为硝酸盐氮的过程，需要利用一种叫做硝化菌的微生物。
硝化菌在适宜的环境条件下，通过氧化氨氮和亚硝酸盐氮，将其转化为硝酸盐氮。
反硝化是将硝酸盐氮转化为氮气的过程，需要利用一种叫做反硝化菌的微生物。
反硝化菌在缺氧的环境下，通过还原硝酸盐氮，将其转化为氮气。
二、常用的脱氮方法1. 生物脱氮法生物脱氮法是目前应用较广泛的一种脱氮方法。
它利用生物反应器中的微生物，通过硝化和反硝化过程将氮气化合物转化为氮气。
生物脱氮法具有处理效果好、运行成本低等优点。
生物脱氮法主要包括传统的AO法（即硝化-反硝化法）和二级法。
- AO法是指在同一个生物反应器中，通过控制氧气供应和溶解氧浓度，使硝化和反硝化过程同时进行。
这种方法适用于氮气化合物浓度较高的情况。
- 二级法是指将硝化和反硝化过程分别进行，通过两个不同的生物反应器分别处理。
首先在硝化反应器中将氨氮转化为硝酸盐氮，然后将硝酸盐氮进一步转化为氮气的反硝化反应在反硝化反应器中进行。
这种方法适用于氮气化合物浓度较低的情况。
2. 化学脱氮法化学脱氮法是利用化学反应将氮气化合物转化为氮气的方法。
常用的化学脱氮方法包括硝化法、硝化-硝化法和硝化-还原法。
- 硝化法是通过加入化学药剂，如硫酸铜、硫酸亚铁等，将氨氮和亚硝酸盐氮转化为硝酸盐氮。
这种方法操作简单，但需要添加化学药剂，增加了处理成本。
- 硝化-硝化法是将硝酸盐氮转化为氮气的过程。
水处理中生物脱氮基本原理
水处理中生物脱氮基本原理进行生物脱氮可分为氨化－硝化－反硝化三个步骤。
由于氨化反应速度很快，在一般废水处理设施中均能完成，故生物脱氮的关键在于硝化和反硝化。
生物脱氮是在微生物的作用下，将有机氮和NH3-N转化为N2和NxO气体的过程[1]。
废水中存在着有机氮、NH3-N、NOx－-N等形式的氮，而其中以NH3-N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NH3-N，而后经硝化过程转化变为NOx－-N，最后通过反硝化作用使NOx－-N转化成N2，而逸入大气。
由此可见，进行生物脱氮可分为氨化－硝化－反硝化三个步骤。
由于氨化反应速度很快，在一般废水处理设施中均能完成，故生物脱氮的关键在于硝化和反硝化。
1.氨化作用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[2]。
例如氨基酸生成酮酸和氨：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。
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，它们是好氧菌，其反应式如下：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.硝化作用硝化作用是指将NH3-N氧化为NOx－-N的生物化学反应，这个过程由亚硝酸菌和硝酸菌共同完成，包括亚硝化反应和硝化反应两个步骤。
该反应历程为：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。
亚硝酸菌和硝酸菌统称为硝化菌[22]。
发生硝化反应时细菌分别从氧化NH3-N 和NO2－-N的过程中获得能量，碳源来自无机碳化合物，如CO32－、HCO－、CO2等。
污水深处理和微污染源水预处理中微生物学原理PPT.
废水或污水中的营养元素（N、P）对水体和人类的危害
❖(1) 使水味变得腥臭难闻； ❖(2) 降低水体的透明度； ❖(3) 消耗水体的溶解氧； ❖(4) 向水体释放有毒物质；例如：NO3−和NO2−可
被转化为亚硝胺(三致物质) ；水中NO2−高，可导 致婴儿患变性血色蛋白症 “Bluebaby”；
污、废水脱氮、除磷的具体指标
污、废水脱氮、除磷的具体指标
一级标准: 废水磷含量在≤0．5mg/L 氨氮 ≤15mg／L
二、天然水体中氮、磷的来源
提问：有哪些？ 城市生活污水 农肥（氮）和喷洒农药 工业废水 禽理：
好氧段，由亚硝化细菌和硝化细菌的硝化作用，将NH3转化为NO3—N； 缺氧段，经反硝化细菌将NO3—N反硝化还原为氮气，溢出水面释放到 大气，N2参与自然界物质循环，水中含氮物质大量减少。
1听.7的.2核两实种细类证节型 明，厌氧氨氧化是一个生物反应。经过长期努力，Strous
等人采用梯度离心技术，成功的分离了厌氧氨氧化菌。谱系
分 析 证 明 ， 被 分 离 的 两 种 厌 氧 氨 氧 化 菌 (Brocadia
anammoxidans和Kuenenstuttgartiensis)都属于分支横生的
硝 化
NH3 +1.5O2 HNO2 +H2O 短程硝化、亚硝化
0.5O2 +HNO2 HNO3 全程硝化、亚硝化+硝化
2HNO3 +CH3CH2OH N2 2CO2 2[H] 3H2O
反硝化
NH3 +HNO2 N2 +2H2O 厌氧氨氧化脱氮 2NH3 +HNO3 1.5N2 3H2O [H] 厌氧氨氧化脱氮
水处理如何更进一步？
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+Ⅴ
硝酸根NO3—
亚硝酸菌的酶系统十分复杂
+4H
+4H
2HNO3
2HNO2
-2H2O
-2H2O
2HNO
2NH2OH
-H2O NO
反硝化过 程简化式 NO3-
NO2NO2-
NH2OH N2O
2NH3 同化反硝 化
N2 异化反硝 化
有机体(同化反硝化)
N2(异化反硝化)
反硝化反应过程（同化反硝化、异化反硝化）
4. 的反比硝值化应缺大氧于池4污，水保中证溶反解硝氧化性过B程O中D5有/N充O3足—的N 有机碳源。
5. 混合液回流比RN：RN不仅影响脱氮效率， 而且影响动力消耗。
6. MLSS≥3000mg/L，否则ηN↓。 7. 污泥龄θC应为30d。 8. 硝化段的污泥负荷率：
TBKOND负负荷荷<<00.0.158kkggTBKOND/K5/g（MkLgSMS.LdS。S·d）； 9. 温度：硝化最适宜的温度20~30℃。
2） A1/O工艺的优缺点
• 优点
流程简单，构筑物少，只有一个污泥回流系统和混合 液回流系统，节省基建费用。
反硝化缺氧池不需外加有机碳源，降低了运行费用。 因为好氧池在缺氧池后，可使反硝化残留的有机物得 到进一步去除，提高了出水水质。 缺氧池中污水的有机物被反硝化菌所利用，减轻了其 它好氧池的有机物负荷，同时缺氧池中反硝化产生的碱 度可弥补好氧池中硝化需要碱度的一半。
（3）缺氧—好氧生物脱氮工艺（1O工艺，前置反硝化）
N2
原污水
内循环（硝化液循环） 碱
反硝化反应器 （缺氧）
BOD去除,硝 化反应反应器 （好氧）
沉淀池 处理水
回流污泥
剩余污泥
图7－17 分建式缺氧-好氧活性污泥脱氮系统
1）工艺特征
80年代开创,前置反硝化——不加碳源,外加碱度,降低负 荷
设内循环 产生碱度,3.75mg碱度/mgNO3—N 勿需建后曝气池 回流水含有NO3—N（沉淀池污泥反硝化生成） 要提高脱氮率，要增加回流比
反硝化过程的影响因素
（）碳源：能为反硝化菌所利用的碳源较多，从污水生物 脱氮考虑，可有下列三类：一是原污水中所含碳源，污水 BOD5/TKN>3~5时,即可认为碳源充足；二是外加碳源；三是 利用微生物组织进行内源反硝化。
（b）pH：对反硝化反应，最适宜的pH是6.5~7.5。pH高于8 或低于6，反硝化速率将大为下降。
硝化反应 硝化细菌是化能自养菌，生长率低，对环境条件变化较 为敏感。温度、溶解氧、污泥龄、pH、有机负荷等都会对它 产生影响。
反硝化反应
约96％的NO3-N经异化过程还原，4％经同化过程合成微生物。
硝化过程中氮的转化
–Ⅲ
氨离子NH4+
–Ⅱ
氮
–Ⅰ
的
氧
0
化
+Ⅰ
还 原
+Ⅱ
态
+Ⅲ
+Ⅳ
羟胺NH2OH 硝酰基NOH 亚硝酸根NO2—
• 缺点
脱氮效率不高，一般ηN=（70～80）% 好氧池出水含有一定浓度的硝酸盐，如二沉池运行不当， 则会发生反硝化反应，造成污泥上浮，使处理水水质恶 化。
3）A1/O工艺的影响因素
1. 水力停留时间t
t反硝化≤2h，t硝化≥6h，t硝化：t反硝化 =3：1，ηN达到（70-80）%，否则ηN↓
2. 进入硝化好氧池中BOD5≤80mg/L 3. 硝化好氧池中DO=2mg/L
在反硝化反应中，最大的问题就是污水中可用于反硝 化的有机碳的多少及其可生化程度。
碳源
原水中含有的有机碳
外加碳源，多用甲醇 内源呼吸碳源——细菌体内的原 生物质及其贮存的有机物
2、生物脱氮工艺
（1）三段生物脱氮工艺 空气
空气
1）流程说明
有机物氧化、硝化及反硝化独立，都有 自己的沉淀池和污泥回流系统
（c）DO：反硝化菌在无分子氧同时存在硝酸根和亚硝酸 根时，利用酸根中的氧进行呼吸。另一方面，反硝化菌的某 些酶只有在有氧条件下才能合成。反硝化细菌宜在缺氧、好 氧交替的条件下生存。缺氧池DO应控制在0.5 mg/L以下。 （d）温度：反硝化反应的最适宜温度是20~38℃，低于15℃ 反硝化反应速率最低。在冬季，可采用如下措施：提高生物 固体平均停留时间；降低负荷率；提高污水的水力停留时间。 （e） HRT：由于反硝化速度快，5－10min基本完成，30min 能达到85-90%左右。故缺氧段或反硝化段HRT＝1－1.5h。
污、废水 深度处理—— 脱氮的微生物学原理与工艺
城市污水生物脱氮原理与工艺
1、生物法脱氮原理
有机氮
（蛋白质、尿素）
细菌分解和水解
氨氮 同化
有机氮
（NH3-N）
（细菌细胞）
O2 硝化
自溶和自身氧化
亚硝态氮
反硝化
（NO2-）
O2 硝化
有机碳
硝态氮
反硝化
（NO3-）
有机碳
有机氮
（净增长）
氮气
（N2）
氨化反应
反硝化最适宜的温度20~40℃。 10. PH值：硝化最佳PH=8~8.4。
反硝化最佳PH=6.5~7.5。 11 原污水总氮浓度TN<30mg/L。
“一级”曝气池：去除 COD、BOD，BOD<15-20mg/l 有机氮转化为 NH3 、NH4+ ；
“二级”硝化曝气池，NH3 、NH4+生成NO-3—N，碱度 下降；
“三级”反硝化池——NO-3—N转化为氮气。
2）优缺点
去除效果好 各类菌类环境条件好 设备多，造价高，能耗大
（2）二段生物脱氮工艺（后置反硝化）