影响生物脱氮除磷的因素

反硝化反应是由一群异养型微生物完成的生 物化学过程 。它的主要作用是在缺氧 (无分子氧 ) 的条件下 ,将硝化过程中产生的亚硝酸盐和硝酸盐 还原为气态氮 (N2 、N2 O 或 NO ) [ 2 ] 。反硝化反应式 如下 :
NO3- + 5H →0. 5N2 + 2H2 O +OH NO2- + 3H →0. 5N2 + H2 O +OH 生物脱氮过程本身就是处在矛盾之中 : ( 1)硝 化菌是严格好氧菌 ,硝化反应需要好氧环境 ,反硝 化是兼性厌氧菌 ,需要在缺氧环境中进行 。 ( 2)硝 化反硝化两者对有机物的存在也是矛盾的 ,自养硝 化菌在大量有机物存在时 ,对氧气和营养物的竞争 不如好氧异养菌 ,而反硝化反应又需要有机物充当 电子供体来完成脱氧过程 。 1. 2 影响生物脱氮主要因素 [ 3 - 5 ] (1)溶解氧 (DO ) 硝化反应 , DO 浓度一般应 在 2. 0 m g /L 以上 ,最低极限是 0. 5 ～0. 7 m g /L。 而对于反硝化 ,反硝化菌是异养型兼性厌氧菌 ,需
(上接第 42页 ) 的硝化菌和好氧条件 ,反硝化需要短泥龄的反硝化 菌和缺氧条件 ;释磷需要短泥龄的聚磷菌和厌氧条 件 ,而吸磷则需要好氧条件 。另外 ,如果在前置厌 氧段存在硝酸盐 ,当挥发性有机物较少时 ,因为反 硝化菌和聚磷菌竞争有机物 ,聚磷菌必须在反硝化 结束后 ,系统进入完全厌氧状态时才能释磷 ,将直 接影响聚磷菌的释磷效率 。
适宜温度为 20～30 ℃,反硝化的适宜温度为 20～ 40 ℃,低于 15 ℃,硝化反硝化速率极低 。
(3)有机碳 硝化菌是自养型 ,其生存率远小 于氧化有机物的异养菌 ,当好氧池中有机物浓度较 高时 ,硝化菌为劣势菌种 ,当 BOD5 小于 20 m g /L , 硝化反应才不受影响 。而反硝化则需要充足碳源 为能源 ,否则反硝化不彻底 。
Key words: removal of nitrification; removal of phosphorus; basic p rincip le; affecting factors
1 生物脱氮基本原理及影响因素 1. 1 基本原理
传统的脱氮机理认为 :脱氮一般包括氨化 、硝 化 、反硝化和同化四个过程 ,先是异养型细菌把有 机氮转化为氨态氮 (氨化 ) ,此后氨态氮又被自养 型亚硝化菌氧化成亚硝态氮 ,进而亚硝态氮再被自 养型的硝化菌氧化为硝态氮 (硝化 ) ,最后异养型 的反硝化菌同时将亚硝态氮和硝态氮还原为气态 氮 ,如 N2 、N2 O 或 NO 将氮元素从污水中去除 (反 硝化 ) 。由于氨化反应速度很快 ,一般不作考虑 , 生物的同化代谢过程也能去除少部分氮 ,这是脱氮 的次要过程 。生物脱氮主要是硝化和反硝化两个 过程 。目前公认的 NO2- 还原为 N2 的过程为 :
收稿日期 : 2006 10 16 作者简介 :陈清后 ( 1983—) , 男 , 安徽蒙城人 , 在读硕士研究 生 ,主要从事水污染控制技术的研究 。
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污 染 防 治 技 术
第 20卷 第 1期
要缺氧的环境 , DO 一般在 0. 5 mg /L 以下 。 (2)温度 硝化反应的温度范围为 5～40 ℃,
( 4) pH值 亚硝酸菌最适 pH 值为 8. 0～8. 4, 硝酸菌的最适 pH值为 6. 5～7. 5,反硝化最适宜的 pH 值为 6. 5～7. 5。当 pH 低于 6. 0或高于 9. 6,硝 化反硝化将受到影响 ,甚至反应将停止 。
(5)泥龄 ( SRT) 硝化菌属于自养菌 ,生长缓 慢 ,世代时间较长 。要保持硝化菌群在活性污泥系 统中的比例 ,就必须保证 SRT大于最短的世代时 间 。一般 SRT应大于 10 d。
3 结果计算 恶臭分析测定登记表中数据较多 ,计算较为复
杂 ,容易出现误差 。因此在最后的结果计算时 ,应 当认真细致 ,反复核对 ,同时严格执行三审制度 ,确 保数据准确无误 。
[参考文献 ]
[ 1 ] 国家环境保护总局 1 空气和废气监测分析方法 [M ]. 第 4 版. 北京 :中国环境科学出版社 , 2003.
(6)有毒有害物质 许多物质对硝化菌有毒 害作用 ,如某些重金属 、复合阴离子和有机化合物 等 ,会干扰细胞的新陈代谢 ,破坏细菌最初的氧化 能力 。另外 ,过高的氨氮浓度对硝化反应会产生基 质抑制作用 。
2 生物除磷基本原理及影响因素 2. 1 基本原理
聚磷菌吸磷和释磷机理是传统普遍认可的理 论 。即在厌氧条件下 ,发酵产酸菌充分发挥其发酵 产酸作用 ,将进水中大分子有机物变成小分子有机 物挥发性脂肪酸 (VFA ) ,以利于“聚磷 ”的聚磷菌 ( PAO )释磷所需 [ 6 ] 。聚磷菌在厌氧“受压抑 ”环境 下将其细胞内的有机态磷分解转化为无机态磷 ,并 释放于环境中 ,并产生三磷酸腺苷 (ATP) 。聚磷菌 利用 ATP以主动运输方式将细胞外的废水中溶解 性有机基质摄入细胞内 ,以合成聚 - β - 羟基丁酸 盐 ( PHB ) 及糖原等有机颗粒的形式贮存在细胞 内 。聚磷菌在厌氧条件下释放出的磷 ,是利用 ATP 时的水解产物 ,其反应式为 [ 7 ] :
3 结 论 氮 、磷等污染物的排放会导致水体富营养化 ,
这就要求城市污水处理厂必须考虑采用脱氮除磷 的技术措施降低对环境的危害 。然而氮磷的去除 比较复杂 ,涉及硝化 、反硝化 、生物释磷和吸磷等过 程 。每一过程的目的不同 ,对微生物组成 、基质类 型及环境条件的要求也不一样 。硝化需要长泥龄
(下转第 80页 )
(4)硝态氮 一方面 ,厌氧区的聚磷菌主要是 以 VFA 为碳源完成聚磷的水解和释放 ,如有硝态 氮存在 ,气单胞菌就不会产酸 ,聚磷菌所能获得的 VFA 就少 ;另一方面 ,气单胞菌会利用硝态氮进行 反硝化 ,消耗水中的碳源有机物 ,硝态氮与聚磷菌 争夺碳源 ,这对聚磷菌的厌氧释磷是非常不利的 , 厌氧区的硝态氮浓度应控制在 1. 5 mg /L 以下 。
(1)溶解氧 在释磷区 ,应保持严格ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ氧 , DO 小于 0. 2 mg /L;吸磷过程 ,要保持充足的 DO ,一般 DO 应控制在 2. 0 mg /L以上 。
(2)温度 温度范围为 5～30 ℃,厌氧释磷和 好氧吸磷受温度的影响十分明显 ,在 15～20 ℃,好 氧吸磷速度达到最大 。
(3) pH值 生物除磷 pH 值为 7～8, pH 值低 于 5. 2,会引起细胞结构和功能的破坏 ,造成无效 释磷 。一般厌氧区的 pH在 6～8。
[参考文献 ]
[ 1 ] 汪大翚 ,雷乐成. 水处理新技术及工程设计 [M ]. 北京 :化学 工业出版社 , 20011213 - 2651
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第 20卷 第 1期
以供挑选 ,在培训嗅辨员时 ,应当多些 (6人以上 ) 。 2. 2 实验室条件
恶臭分析对实验室条件要求较高 ,实验室内通 风不畅 ,带有异味 ,不能保持恒温 ,或者和其他分析 项目合用一室出现串味 ,都会对分析结果产生影 响 。因此 ,应当设置专门的恶臭分析室 ,经常通风 换气 ,配置空调 ,保持室内恒温在 17 ～25 ℃;同时 为保证配气时的保密性 ,应当在分析室内单独设置 配气室 。
(5)有机负荷和有机质类型 较高的有机负 荷对除磷有利 ,一般认为 ,进水中 BOD5 / TP应大于 20,才会获得较好的除磷效果 。有机质的类型对厌 氧释磷有重要影响 ,分子量较小的有机物易于被聚 磷菌利用 。
(6)泥龄 生物除磷主要通过排出剩余污泥 实现的 ,因此 , SRT越短 ,排放的污泥量越多 ,除磷 的效率越高 。 SRT一般为 3. 5～7. 0 d。
溶解态的正磷酸盐所需的能量 ,从而完成聚磷的过 程 。这一阶段表现为微生物对磷的吸收 ,即磷酸盐 由废水向聚磷菌体内的转移过程 。 PHB 的合成与 降解 ,作为一种能量的贮存与释放过程 ,在聚磷菌 的摄磷和放磷过程中起着十分重要的作用 。聚磷 菌对 PHB 的合成能力的大小将直接影响其摄磷能 力的高低 。聚磷菌的释磷和吸磷过程中 ,细胞对磷 的摄取量远远大于在厌氧环境中的释放量 ,通过排 放剩余污泥来实现除磷 。在一定条件下 ,聚磷菌厌 氧释磷越彻底 ,好氧条件下的吸磷量就越大 。 2. 2 影响生物除磷过程主要因素 [ 3, 4, 8 ]
业出版社 , 1998. [ 7 ] 沈耀良 ,王宝贞. 废水生物处理新技术理论与应用 [M ]. 北
关键词 :脱氮 ; 除磷 ; 基本原理 ; 影响因素 中图分类号 : X13112; X172 文献标识码 : A
Factors of Influenc ing B iolog ica l D en itr if ica tion and D ephosphor iza tion
CHEN Q ing2hou
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第 20卷 第 1期 2 0 0 7年 2月
污染防治技术 POLLUTION CONTROL TECHNOLOGY
Vol. 20, No. 1 Feb . , 2 0 0 7
影响生物脱氮除磷的因素
陈清后 (中国矿业大学环境与测绘学院 , 江苏 徐州 221008)
摘 要 :对生物脱氮除磷的基本原理作了简要分析 ,因其脱氮和除磷受多种因素影响 ,择其主要影响因素进行综述 ,以 便为工程应用提供依据 。
( Ch ina U n iversity of M in ing and Technology, College of Environm en t and S pa tia l Inform a tics, X uzhou, J iangsu 221008, Ch ina)
Abstract: The mechanism of biological nitrification and phosphorus removal was briefly analyzed in this paper. The nitrification and phosphorus removal was affected by many factors. The main ones were summarized, which aimed to p rovide reference for the re2 search in the futrue.
NO2- →NO →N2 O →N2 硝化反应是由自养型好氧微生物完成的 ,它包 括两个阶段 ,第一阶段由亚硝化菌将氨氮转化为亚 硝态氮 ,称亚硝化反应 ;第二阶段则由硝化菌将亚 硝态氮进一步氧化为硝态氮 ,称硝化反应 [ 1 ] 。硝 化反应式 : NH4+ + 1. 5O2 →NO2- + 2H + + H2 O NO2- + 0. 5O2 →NO3-
A TP + H2 O →AD P + H2 PO4 在厌氧条件下 ,表现为磷的释放 ,即磷酸盐由 微生物体内向废水的转移过程 。在好氧条件下 ,贮 存有机物的聚磷菌的活力将得到充分恢复 ,聚磷菌 在有溶解氧的条件下进行有机物的降解 ,同时产生 大量的 ATP。产生的 ATP大部分当然是供给细胞 合成和维持生命活动 ,一部分则用于从废水中摄取