生物脱氮原理与应用
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反硝化作用 厌氧或缺氧（DO<0.3-0.5mg/L）条件下，NOx－-N及其它氮
氧化物被用作电子受体被还原为氮气或氮的其它气态氧化物的生物学 反应
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生物脱氮原理—氨化作用
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生物脱氮原理—氨化作用
好氧菌反应式： （NH2）2CO+2H2O→2NH3+CO2+H2O
在没有明显独立设置缺氧区的活性污泥法处理系统 内总氮被大量去除的过程。
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A2O工艺
A2/O工艺流程当脱氮效果好时，除磷效果则差，反之亦然。该工艺 很难同时取得好的脱氮除磷的效果；另外，A2/O工艺设备造成的厌 氧段和缺氧段的溶解氧浓度升高，而导致该工艺脱氮除磷效果下降
生物脱氮原理—硝化作用
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生物脱氮原理—反硝化作用
反应历程
NO-3→NO-2→NO→N2O→N2 NO-3+5[H](有机电子体)→1/2N2+2H2O+OHNO-2+3[H](有机电子体)→1/2N2+2H2O+OH-
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生物脱氮原理—反硝化作用
溶解氧：好氧回流影响缺氧环境。
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存在的问题与发展前景
关于常规工艺中存在碳源、泥龄、硝酸盐、溶解氧等问题使得系统 对N、P同时去除效果不佳，近几年出现的一些该进行的单污泥系统在 针对这些问题方面有了很大的改进与创新，然而仍难免顾此失彼、治标 不治本，有些工艺在同时解决这些矛盾时又使得工艺流程复杂、运行稳 定性不够、增加基建费用和运行费用。
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Bardenpho生物脱氮工艺
第一段缺氧利用原水中的有机物作为碳源和第一好氧池回流的硝态氮进行反硝 化。第二段缺氧利用内源呼吸碳源进行反硝化。最后曝气池用于净化残留的有机物 ，吹脱污水中的氮气。脱氮效果好，除磷效果差。
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SNdN过程
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前置、后置缺氧-好氧生物脱氮工艺
优点：反硝化产生的碱度补充硝化反应之需；利用原污水中有机物，无 需外加碳源；有效控制污泥膨胀；流程简单，基建费用省。 缺点：出水存在一定浓度硝酸盐，二沉池若有反硝化造成污泥上浮。 与之对应的后置缺氧-好氧生物脱氮工艺，反硝化速率仅为前者的1/31/8，必要时要在后缺氧区补充碳源。
生物脱氮工艺
1
三段生物脱氮工艺
2
前置、后置缺氧-好氧生物脱氮工艺
3
Bardenpho生物脱氮工艺
4
SNdN过程、A2O、UCT
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三段生物脱氮工艺
这种系统的优点是有机物降解菌、硝化菌、反硝化菌分别在各自反应器内生长 增殖，环境条件适宜，并具有各自的污泥回流系统，反应速度快，而且比较彻底。但也 存在处理设备多、造价高、处理成本高、管理不够方便等缺点。
生物脱氮原理与应用
环工08-4班 耿彪
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生物脱氮原理与应用
1
生物脱氮原理（Leabharlann Baidu）
2
生物脱氮工艺
3
存在的问题与发展前景(☆)
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生物脱氮原理
氨化作用 在氨化细菌的作用下将有机氮→氨氮
硝化作用 在好氧状态下将氨氮转化为硝酸盐氮的生物化学反应
有分子氧存在时，利用O2作为最终电子受体，氧 化有机物，进行呼吸；无分子氧存在时，利用 NOx-N进行呼吸。
研究表明，这种利用分子氧和NOx-N之间的转换 很容易进行，即使频繁交换也不会抑制反硝化的 进行。
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生物脱氮原理—反硝化作用
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厌氧菌、兼性厌氧菌反应式： RCH（NH2）COOH→RCH2COOH+NH1 CH3CH（NH2）COOH→CH3CH（OH）COOH+NH3 CH2（OH）CH（NH2）COOH→CH3COCOOH+NH3
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生物脱氮原理—硝化作用
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泥龄：由于聚磷菌属于异养型微生物，繁殖速度快、生长世代周期比 较短；而硝化菌属于自养型微生物，生长世代周期比较长；在常规的 单级脱氮除磷工艺中，由于两类菌种混合培养，为了同时获得较好的 释磷和硝化效果，势必会造成系统运行上的泥龄矛盾。
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存在的问题与发展前景
硝酸盐：在常规工艺中，污泥一般从好氧曝气后的二沉池回流至厌氧 段，由于这部分污泥含有一定量的硝酸盐，回流到厌氧区后利用进水 中的VFA进行反硝化，从而使厌氧释磷所需碳源不足，影响了系统充 分释磷；如果在厌氧段释磷不充分，则在好氧段吸磷不完全，使系统 的除磷效率降低。
？
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存在的问题与发展前景
从本质上改变这种脱氮除磷 间的矛盾，最根本的方法是
改变菌种！！！
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UCT污水处理工艺
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存在的问题与发展前景
硝酸盐
脱氮 除磷
溶解氧
碳源
污泥泥龄
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存在的问题与发展前景
碳源：碳源主要消耗于释磷、反硝化和异氧菌正常代谢等方面。其中 释磷和反硝化的反应速率与进水碳源中的易降解部分，尤其是挥发性 有机脂肪酸（VFA）的数量关系很大。常规的A2/O系统中，聚磷菌 优先利用进水中的碳源，使得在后续缺氧反硝化过程中碳源不足从而 影响脱氮效果；而对于一些改进工艺在优先满足反硝化所需碳源时系 统对P的效果不佳。
氧化物被用作电子受体被还原为氮气或氮的其它气态氧化物的生物学 反应
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生物脱氮原理—氨化作用
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生物脱氮原理—氨化作用
好氧菌反应式： （NH2）2CO+2H2O→2NH3+CO2+H2O
在没有明显独立设置缺氧区的活性污泥法处理系统 内总氮被大量去除的过程。
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A2O工艺
A2/O工艺流程当脱氮效果好时，除磷效果则差，反之亦然。该工艺 很难同时取得好的脱氮除磷的效果；另外，A2/O工艺设备造成的厌 氧段和缺氧段的溶解氧浓度升高，而导致该工艺脱氮除磷效果下降
生物脱氮原理—硝化作用
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生物脱氮原理—反硝化作用
反应历程
NO-3→NO-2→NO→N2O→N2 NO-3+5[H](有机电子体)→1/2N2+2H2O+OHNO-2+3[H](有机电子体)→1/2N2+2H2O+OH-
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生物脱氮原理—反硝化作用
溶解氧：好氧回流影响缺氧环境。
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存在的问题与发展前景
关于常规工艺中存在碳源、泥龄、硝酸盐、溶解氧等问题使得系统 对N、P同时去除效果不佳，近几年出现的一些该进行的单污泥系统在 针对这些问题方面有了很大的改进与创新，然而仍难免顾此失彼、治标 不治本，有些工艺在同时解决这些矛盾时又使得工艺流程复杂、运行稳 定性不够、增加基建费用和运行费用。
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Bardenpho生物脱氮工艺
第一段缺氧利用原水中的有机物作为碳源和第一好氧池回流的硝态氮进行反硝 化。第二段缺氧利用内源呼吸碳源进行反硝化。最后曝气池用于净化残留的有机物 ，吹脱污水中的氮气。脱氮效果好，除磷效果差。
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SNdN过程
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前置、后置缺氧-好氧生物脱氮工艺
优点：反硝化产生的碱度补充硝化反应之需；利用原污水中有机物，无 需外加碳源；有效控制污泥膨胀；流程简单，基建费用省。 缺点：出水存在一定浓度硝酸盐，二沉池若有反硝化造成污泥上浮。 与之对应的后置缺氧-好氧生物脱氮工艺，反硝化速率仅为前者的1/31/8，必要时要在后缺氧区补充碳源。
生物脱氮工艺
1
三段生物脱氮工艺
2
前置、后置缺氧-好氧生物脱氮工艺
3
Bardenpho生物脱氮工艺
4
SNdN过程、A2O、UCT
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三段生物脱氮工艺
这种系统的优点是有机物降解菌、硝化菌、反硝化菌分别在各自反应器内生长 增殖，环境条件适宜，并具有各自的污泥回流系统，反应速度快，而且比较彻底。但也 存在处理设备多、造价高、处理成本高、管理不够方便等缺点。
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1
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2
生物脱氮工艺
3
存在的问题与发展前景(☆)
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生物脱氮原理
氨化作用 在氨化细菌的作用下将有机氮→氨氮
硝化作用 在好氧状态下将氨氮转化为硝酸盐氮的生物化学反应
有分子氧存在时，利用O2作为最终电子受体，氧 化有机物，进行呼吸；无分子氧存在时，利用 NOx-N进行呼吸。
研究表明，这种利用分子氧和NOx-N之间的转换 很容易进行，即使频繁交换也不会抑制反硝化的 进行。
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厌氧菌、兼性厌氧菌反应式： RCH（NH2）COOH→RCH2COOH+NH1 CH3CH（NH2）COOH→CH3CH（OH）COOH+NH3 CH2（OH）CH（NH2）COOH→CH3COCOOH+NH3
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生物脱氮原理—硝化作用
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泥龄：由于聚磷菌属于异养型微生物，繁殖速度快、生长世代周期比 较短；而硝化菌属于自养型微生物，生长世代周期比较长；在常规的 单级脱氮除磷工艺中，由于两类菌种混合培养，为了同时获得较好的 释磷和硝化效果，势必会造成系统运行上的泥龄矛盾。
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存在的问题与发展前景
硝酸盐：在常规工艺中，污泥一般从好氧曝气后的二沉池回流至厌氧 段，由于这部分污泥含有一定量的硝酸盐，回流到厌氧区后利用进水 中的VFA进行反硝化，从而使厌氧释磷所需碳源不足，影响了系统充 分释磷；如果在厌氧段释磷不充分，则在好氧段吸磷不完全，使系统 的除磷效率降低。
？
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存在的问题与发展前景
从本质上改变这种脱氮除磷 间的矛盾，最根本的方法是
改变菌种！！！
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存在的问题与发展前景
硝酸盐
脱氮 除磷
溶解氧
碳源
污泥泥龄
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存在的问题与发展前景
碳源：碳源主要消耗于释磷、反硝化和异氧菌正常代谢等方面。其中 释磷和反硝化的反应速率与进水碳源中的易降解部分，尤其是挥发性 有机脂肪酸（VFA）的数量关系很大。常规的A2/O系统中，聚磷菌 优先利用进水中的碳源，使得在后续缺氧反硝化过程中碳源不足从而 影响脱氮效果；而对于一些改进工艺在优先满足反硝化所需碳源时系 统对P的效果不佳。