最新CKD患者的矿物质和骨代谢性紊乱临床实践指南.讲学课件

2、传统脱氮工艺
1932年，Wuhrmann利用内源反硝化建立了后置反硝化工艺。 1962年，Ludzack和Ettinger提出前置反硝化工艺。 1973年，Barnard结合前两种工艺提出A/O工艺。 后来出现的各种改进工艺，Bardenpho、A/A/O等等
以下是两种传统生物脱氮工艺：
a 、传统三级生物脱氮工艺：将含碳有机物的去除和氨化、硝化及反硝化
在三个池中独立进行。
进
水
曝气池
沉淀池
硝化池
甲醇
二沉池
反硝化池
出 水 终沉池
污泥回流
污泥回流
污泥回流
b 、A/O工艺：前置反硝化，单级活性污泥脱氮工艺。废水经缺氧池，再经
过好氧池，并将好氧池出水和沉淀池污泥回流至厌氧池。
进水
缺氧池 回流
好氧池
沉淀池 出水
污泥回流
二、新型生物脱氮技术
传统的生物脱氮工艺存在着不少问题：
在碱度足够的条件下，废水中50%的NH4+-N被亚硝化细菌氧化为NO2—N。
NH4+ + HCO3- + 0.75 O2
0.5NH4+ + 0.5NO2- + CO2 + 1.5H2O
氨氮的氧化是酸化的过程，因此水体的pH是影响硝化反应的重要因子。
半硝化工艺除了要有足够的HCO3-碱度外，还要求较高的温度。 当温度高于25℃时：
硝化菌
以HCO3-为碳源，自 养；硝化反应消耗碱 度，pH下降；耗氧 4.2g/g（ NH4+- NO3-）。 O2作为电子供体。
反硝化菌
异养兼性厌氧细菌，缺氧 条件下反应；有机物作为 电子供体，硝酸盐（亚硝 酸盐）作为电子受体。
传统的氨氮生物脱氮途径包括硝化和反硝化两个阶段。由于硝化菌和反硝化菌对 环境条件要求不同，硝化和反硝化反应往往分开进行。由此形成分级硝化、反硝 化工艺。
1、半硝化工艺（SHARON） 2、厌氧氨氧化工艺（ANAMMOX） 3、半硝化-厌氧氨氧化工艺（ SHARON –ANAMMOX） 4、生物膜内自养脱氮工艺 （ CANON） 5、总结
三、其他生物脱氮新技术简介
一、传统生物脱氮简介
1、脱氮原理
将废水中的有机氮转化为氨氮，通过硝化作用将氨氮转化为硝态氮，再通过 反硝化作用将硝态氮还原为氮气从水中逸出，从而实现生物脱氮的目的。
生物脱氮技术的发展，突破了传统理论的认识，产生了一些新型生物脱氮技 术。下面几种主要的新型脱氮工艺
1、半硝化工艺（SHARON） 2、厌氧氨氧化工艺（ANAMMOX） 3、半硝化-厌氧氨氧化工艺（ SHARON –ANAMMOX） 4、生物膜内自养脱氮工艺 （ CANON）
1、半硝化工艺（SHARON）
CKD患者的矿物质和骨代谢性 紊乱临床实践指南.
新型生物脱氮技术
环境生物技术
新型生物脱氮技术
一、传统生物脱氮简介
1、脱氮原理 2、传统脱氮工艺
二、新型生物脱氮技术
5-8是反硝化阶段： NO3-经过反硝化细菌作用最终转化成N2。
2、厌氧氨氧化工艺（ANAMMOX）
是有荷兰Delft 大学在20世纪90年代开发的一种新型脱氮工艺。 指在厌氧条件下，微生物直接以NH4+为电子供体，以NO3-或NO2-为电子受体， 将NH4+、 NO3-或NO2-转变成N2的生物氧化过程。
硝化过程：O2为电子供体
NH4+ + 1.5 O2
NO2- + 2H+ + 2H2O
NO2- + 0.5 O2
NO3-
反硝化过程：有机物（甲醇、乙醇、乙酸等）为电子供体
2 NO3- + 10H+ + 10e-
N2 + 2OH+ + 4H2O
2 NO2- wk.baidu.com 6H+ + 6e-
N2 + 2OH+ + 4H2O
SHARON（single reactor system for high ammonia removal over nitrite) 是由荷兰的Delft大学开发的一种新型生物脱氮工艺 。 该工艺可以采用CSTR（连续搅拌反应器），适用NH4+-N浓度（>0.5gN/L)较高的 废水生物脱氮,反应常在30~35℃内进行。
Straous M.等用生物固定床和流化床反应器研究了厌氧氨氧化污泥，表明氨氮 和硝态氮去除率分别高达82%和99%。
进一步的研究揭示：在缺氧条件下，氨氧化菌可以利用NH4+或NH2OH作为电子 供体将NO3-或NO2-还原，NH2OH、NH2NH2、NO和N2O等为重要的中间产物。
1、工艺流程长，占地面积大（传统工艺认为硝化、反硝化不能同时进行）。 2、硝化菌群繁殖速度慢，且难以维持较高浓度，需要较大曝气池，费用高。 3、需进行污泥和硝化液回流，动力成本高。 4、系统抗冲击能力弱，高浓度NH3-N和NO2-会抑制硝化菌生长。 5、硝化过程产酸，需投加碱中和。
近年来，许多研究表明： 硝化反应不仅由自养菌完成，某些异养菌也可以进行硝化作用； 反硝化不只在厌氧条件下进行，某些细菌也可以在好氧条件下进行； 许多好氧反硝化菌同时也是异养硝化菌（Thiosphaera pantotropha）， 能把NH4+氧化成NO2-后直接进行反硝化。
亚硝化菌群的世代时间比硝化菌群世代时间短。为使硝化反应停留在亚硝化 阶段，可以控制泥龄将硝化菌群清洗出反应器，留下亚硝化菌群。
出水对NH4+要求高时，可在缺氧条件下，用有机物作为电子供体，将亚硝酸 盐反硝化成N2脱去。
半硝化工艺的硝化、反硝化代谢过程如下：
1-4是NH4+的硝化阶段：包括亚硝化阶段， NH4+经氧化形成羟胺（NH2OH），再 经过2、3、4氧化成NO3-.
早在1977年，Broda就做出了自然界应该存在反硝化氨氧化菌（denitrifying ammonia oxidizers）的预言。 1994年Kuenen发现某些细菌在硝化、反硝化中利用NO2-或NO3-作电子受体， 将NH4+氧化成N2和气态氮化物。
1995年Mulder等发现了氨氮的厌氧生物氧化现象。
有机氮
NH4+
NO2-
NO3-
NO2-
N2
好氧或厌氧
氨化作用
硝化作用
反硝化作用
微生物
氨化作用
硝化作用
反硝化作用
有机氮通过酶和微生物作 微生物将氨氧化成亚硝酸盐， 硝态氮在反硝化细菌作用下还原
用下释放氨的过程
进一步氧化成硝酸盐
成氮气
细菌 霉菌
异养微生物：芽孢 杆菌、节杆菌、木 霉、曲霉、青霉等
亚硝化菌