综述
1.1.油品中的氮化物
1.1.1.油品中氮化物
石油产品中含有苯胺类、吡啶类、吲哚类等非理想的氮化物组分。这些氮化物在石油中的质量含量通常在0.02%～0.8%内波动，我国原油的含氮量偏高, 通常在0.1%～0.5%。其中大庆原油含氮量较低, 而孤岛原油较高。近年来随着大批新油田的开采, 已发现个别原油的氮含量高达2%。
1.1.
2.碱性氮化物
石油组分中碱性氮是指石油加工过程中能被10%的硫酸抽提出来的氮化物，这些氮化物有一定的碱性，与强酸结合能形成盐，溶于酸中，因此从油层提取到酸层。非碱性氮的另一种划分方法是：在冰醋酸溶液中能被高氯酸滴定的含氮化合物称为碱性氮化物，不能被滴定的称为非碱性氮化物。
碱性氮化物的主要结构单元是吡啶、喹啉、氮杂蒽、氮杂菲等。碱性氮化物包括：苯胺、吡啶、喹啉氮杂蒽、氮杂菲及其同系物。柴油中的碱性氮化物会导致油品在储运过程中胶质快速增加、颜色急剧加深、安定性变差，从而严重影响柴油的催化加工和使用性能。
1.1.3.非碱性氮化物
石油产品中的氮化物除了碱性氮化物，另外的一类就是非碱性氮化物，非碱性氮化物的主要结构单元是吡咯、吲哚、咔唑等，包括吡咯、吲哚、咔唑及其同系物。非碱性氮的存在使得油品在燃烧过程中能产生氮氧化物NOx ，从而给环境带来危害。
1.1.4.氮化物在油品中的危害
（1）氮化物的存在, 会影响油品的颜色、抗氧化性、粘度等品质。在催化裂化、加氢精制、加氢裂化等工艺过程中, 即使原料中含有极其微量的氮化物也会使贵金属催化剂中毒,从而导致催化剂的使用寿命变短。
（2）石油产品中的氮化物在燃烧时会产生氮氧化物NOx ，众所周知，氮氧化物是造成大气污染的主要污染源之一。氮氧化物与空气中的水结合最终会转化成硝酸和硝酸盐，硝酸是酸雨的成因之一；它与其他污染物在一定条件下能产生光化学烟雾污染，造成雾霾天气。
1.2.常规脱氮方法
1.2.1.加氢脱氮
近年来,催化裂化装置的原料变重、变差,特别是碱氮含量增加,造成了不利影响,如催化剂活性下降,干气、焦炭产率上升,轻质油收率下降,产品质量下降等恶劣。油品脱氮工艺主要分为加氢脱氮和非加氢脱氮。
加氢脱氮是目前应用最广泛的脱氮的方法之一, 对石油产品用加氢改质工艺，在一定压力、温度及催化剂作用下，可以完成脱氮反应、达到降低氮含量、改善其稳定性的目的，最终获得石脑油和优质燃料油，其产品质量可以达到柴油、汽油、调和油指标。煤焦油经加氢处理后，其中所含氮杂原子转化为氨。加氢产物经分离纯化等后续工艺处理后，可得到含氮低的柴油、汽油和轻燃料油等环境友好型燃料。此种方法工艺比较成熟 ,在节约能源角度上也有优势。虽然加氢脱氮能有效地除去油品中的氮化物 ,提高油品质量 ,且具有操作方便、工艺简单、油品收率高等优点。传统的加氢脱氮其催化剂活性组分多为Ｃo-Ｍｏ、Ni-Mo、Ni-W和Co-W。随着催化剂的研究发展，金属组分被越来越多的用于催化剂生产，如Mo、Ni、Ｐ、ＭｏＰ、ＳｉＷ
１２
、ＷＮ和ＷＭｏＮｉ等。同时，大量的过渡金属与其他非金属元素相结合的新型催化剂也得到开发。[王彦刚，邵凤琴，沈健. 加氢脱氮催化剂研究进展. 工业催化[J]2007，18（7）,27—32]
最近的研究结果表明,过渡金属磷化物具有比传统硫化物催化剂更优异的HDN活性和
稳定性。无负载的Ni
2P比表面积小于1 m2/g，因此,需将Ni
2
P负载在比表面积较大的载体
上[JｕｌｉｕｓＳ，ＤｅｎｎｉｓＰＭ．Ｔｅｓｔｓｓｈｏｗｅｆｆｅｃｔｓｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎｃｏｍ—ｐｏｕｎｄｓｏｎｃｏｍｍｅｒｃｉａｌｆｌｕｉｄｃｒａｃｋｉｎｇｃａｔａｌｙｓｔｓ［Ｊ］．ＯｉｌａｎｄＧａｓ，１９８６，８４（４３）：
７６－８２．]。文献中报道过以活性炭、MCM-41、SiO
2、Al
2
O
3
、TiO
2
为载体制备负载型Ni
2
P催化剂,
但复合载体在磷化物加氢精制中的应用报道较少。TiO
2-Al
2
O
3
复合载体应用较广泛,并具有
较大的孔体积、比表面积和较集中的孔分布，其脱氮效果较好。
虽然加氢脱氮有一定的优点，但加氢精制所需的设备投资比较大 ,操作条件苛刻 ,操作费用较高，而且深度加氢可使油品安定性下降、油品品质变差,浅度加氢其脱氮率较低。此外 ,这种工艺需要有足够的氢源 ,所以价格比较昂贵 ,中小炼厂难以承担。
1.2.2.非加氢脱氮
非加氢脱氮包括：酸精制、络合萃取精制、溶剂精制、生物脱氮、组合法精制和微波脱氮等，主要特点是操作简单，但存在吸附与交换容量有限，劳动强度大，不能连续操作，脱氮率较低等缺点，难以满足炼油厂要求，非加氢脱氮是目前研究的重点。
催化裂化石油产品在储存过程中胶质很快增加，颜色急剧加深，严重影响油品的使用。导致催化裂化石油产品氧化安定性差的原因是它含有大量的碱性及非碱性氮化物。基于可逆络合反应的萃取分离方法具有高效性和高选择性。催柴中氮杂原子化合物具有孤对电子，为电子对给予(Lewis碱)，可与电子对接受体(Lewis酸)产生络合作用力。在此原理基础上建立了复合溶剂络合萃取结合碱洗的方法精制催化裂化石油产品。但在该方法中，催化裂化石油产品中酸性化合物经络合萃取未能得到有效脱除，而且，残留的酸性萃取剂不能通过蒸馏或汽提得以脱除。故采用了碱洗，既可除去萃取剂，又可除去催化裂化石油产品中原有的酸性化合物。简而言之，酸碱精制就是是根据石油中杂原子(N ,S)类化合物多数呈酸性或碱性 ,利用酸碱中和的方法将其脱除。
酸碱精制具有设备简单、投资少等特点 ,但同存在着污染环境、腐蚀设备等问题。1.2.2.2.溶剂精制
溶剂精制是根据相似相溶原理 ,利用溶质在两种互不相溶或部分相溶的液体间分配性质的不同来实现液体混合物的分离或提纯。在选择溶剂时 ,应综合考虑溶剂的溶解能力和选择性。溶剂脱氮广泛应用于石油炼制中。其具有生产量大、设备简单、便于自动控制、操作安全快速、成本低、溶剂及被萃物可回收利用等优点 ,因此 ,目前溶剂脱氮的研究非常活跃。但溶剂脱氮的设备投资相对较大 ,而且脱氮后油收率相对较低 ,脱氮成本较高。
1.2.2.3.络合萃取精制
络合萃取精制是有机稀溶液分离的重要方法之一 ,该方法利用lewis 酸与 lewis 碱的相互作用力使络合剂和碱性氮化合物形成络合物 ,分离出油相 ,达到分离碱性氮化物的目的。络合剂应具有相应的官能团 ,与待分离物质的缔合键能具有一定大小 ,便于形成络合物 ,实现相转移。但是这种缔合键能也不能过高 ,过高使络合物不容易完成第二步逆向反应 ,络合剂不容易再生。
1.2.2.4.微波脱氮法
柴油中主要成分是烃类化合物，大部分为非极性物质;而柴油中的氮化物具有孤电子对，是极性物质。根据相似相溶原理，极性溶剂可萃取分离柴油中的氮化物。而微波对极性物质具有选择性加热作用，从而提高了分子运动速度，形成的局部高温和高压使油品粘度降低，促使碱性氮化物快速溶于溶剂相，达到脱氮目的。采用微波辐射对碱氮化物进行脱除，与常规脱氮相比，具有工艺过程简单、反应时间短、效率高、清洁、无污染等特点。（郭文玲，李萍，张起凯等.微波辐射脱除柴油中碱性氮化物实验研究[J]化工科技.2006,14(2):32—35）
经过培养的微生物可以选择性地脱除油品中的氮杂环化合物，每一种培养物对它分解的化合物具有高效选择性。油品中的氮杂环馏分中的喹啉、甲基喹啉和异喹啉都可以被微生物脱除，微生物在脱除氮杂环化合物时，不降解脂肪烃和芳烃。目前已经发明了利用微生物脱除油品中的喹啉类和咔唑类氮化物的方法。
Kurane Rynichiro等发明了1种常温常压下可用于石油精制和煤精制的生物脱氮专利。采用可降解芳香性有机含氮化合物的微生物，降解产物连续排出，可脱除的含氮化合物有咔唑类和喹啉类。
Gibbs等选用了一些微生物菌种，在十六烷溶液和1-甲基萘溶液中研究了咔唑的生物脱氮。由于石油成分复杂，含有多种对微生物有毒害作用的物质，如醛、酚、卤代烃、烯烃、多环芳烃、重金属离子等。因此，如何有效地降低石油中毒物对微生物的影响和培养抗毒能力强的微生物，成为石油生物脱氨技术开发应用的关键。（王兆军，李颖，蔡婷婷.石油和石油产品中氮化合物的脱除技术现状与发展趋势.炼油与化工2011，22（2）：1-3）近几年来，离子液体作为一种环境友好的绿色溶剂和新型催化体系广泛地受到关注。室温离子液体本身具有优异的化学和热力学稳定性，对许多材料均有良好的溶解力，而且在室温下几乎不存在蒸汽压，这使其应用在催化反应中兼有了便于产物分离和催化剂回收循环使用的特性。利用离子液体结构的可设计性，可将一些具有催化活性中心的基团通过化学反应引入到离子液体的结构中，制得功能化离子液体，使其兼备催化剂溶剂双重性能，且能循环使用。因此，将离子液体应用于石油产品脱氮中，具备传统催化剂不可比拟的优越性。[Kilbane. Microorganisms useful for cleavage of organic C—N bonds[P]. US: 6204048, 2001-03-20]
1.3.离子液体
1.3.1. 离子液体的概念
离子液体( ionic liquids), 又称室温离子液体或室温熔融盐, 也称非水离子液体, 有机离子液体等。离子液体是完全由一种含氮或磷杂环的有机阳离子和无机或有机阴离子构成的在室温或接近室温下呈液态的物质
目前,作为一种值得研究和发展的软功能材料或介质，离子液体已引起了世界各国科学家的广泛重视。
1.3.
2.离子液体的发展史
离子液体的发展可以追溯到1914年，当时Walden报道了(EtNH)+ HNO-的合成。这
种物质由浓硝酸和乙胺反应制得，其熔点熔点12℃，但是，由于其在空气中很不稳定、极易发生爆炸，所以它的发现在当时并没有引起人们的关注，这便是最早的离子液体。一般来说，离子化合物熔解成液体需要很高的温度才能克服离子键的束缚，这时的状态叫做“熔盐”。离子化合物中的离子键随着阳离子半径增大而变弱，熔点也随之下降。对于绝大多数的物质而言混合物的熔点低于纯物质的熔点。例如NaCl的熔点为803℃，而50 %LICI-50 %AICl3(摩尔分数)组成的混合体系的熔点只有144℃。如果再通过进一步增大阳离子或阴离子的体积和结构的不对称性，削弱阴阳离子间的作用力，就可以得到室温条件下的液体离子化合物。
根据这样的原理，1951年F.H.Hurley和T.P. Wiler首次合成了在环境温度下是液体状态的离子液体。他们选择的阳离子是N-乙基吡啶，合成出的离子液体是溴化正乙基吡啶和氯化铝的混合物(氯化铝和溴化乙基吡啶摩尔比为1:2) 。但这种离子液体的液体温度范围还是相对比较狭窄的，而且，氯化铝离子液体遇水会放出氯化氢，对皮肤有刺激作用。直到1976年，美国Colorado州立大学的Robert利用AICl3/[N-EtPy]Cl作电解液，进行有机电化学研究时，发现这种室温离子液体是很好的电解液，能和有机物混溶，不含质子，电化学窗口较宽。1992年Wilkes以1-甲基-3-乙基咪唑为阳离子合成出氯化1-甲基-3-乙基咪唑，在摩尔分数为50%的AICl3存在下，其熔点达到了8℃。在这以后，离子液体的应用研究才真正得到重视，到目前，离子液体已经得到广泛关注。[石家华,孙逊,杨春和,等.离子液体研究进展[J].化学通报,2002, 65(4):243-250]
1.3.3.离子液体的种类
由于离子液体是由有机阳离子和无机或有机阴离子构成的，所以根据阳离子的不同，常见的离子液体可以分为4类：咪唑离子液体, 吡啶离子液体, 烷基季铵离子液体, 烷基季鏻离子液体。1, 3-二烷基取代的咪唑离子或称从N, N-二烷基取代的咪唑离子, 简记为[R1R3im]+, 若2位上还有取代基R2, 则简记为[R1R2R3im]+; N-烷基取代的吡啶离子记为[RPy]+; 烷基季铵离子,[NRxH4-x]+; 烷基季鏻离子[PRxH4-x]+（康永，离子液体的特性及其应用，合成材料老化与应用，2011,40（1）:42—46）
根据离子液体在水中溶解性的不同，也可以将离子液体分为亲水性离子液体和疏水性离子液体。亲水性离子液体就是含有亲水性基团的离子液体，易溶于水，比如(EtNH3)+ HNO3-等，而疏水性离子液体就是含有疏水性基团的离子液体，不溶于水，比如[BMIM]PF6等。
目前所研究的离子液体中，阳离子主要以咪唑阳离子，吡啶离子，烷基季铵离子，烷基季鏻离子为主，阴离子主要以卤素离子和其它无机酸离子为主。除上述四类常见常用的离子液体外, 还不断有应用、性能、成本较低或结构特殊的离子液体被合成和研究。一些新型阳离子的出现, 如胍类、己内酰胺、二吡啶、吗啉、吡唑、异喹、哌啶、三唑啉等, 更史丰富了离子液体的种类；手性离液体的合成将为离子液体的研究发展提供新的活力，也必将在手性合成与分离中占有重要的地位。另外，多聚阳离子的离子液体也逐渐的到发展。
1.3.4.离子液体的合成方法
由于离子液体的种类繁多，所以离子液体的合成方法也有很多种，合成方法的分类也多种多样，本文中按是否加入溶剂，将其分为无溶剂合成法和有溶剂合成法。无溶剂合成法可分为：①直接合成；②微波合成。有溶剂合成法可分为：①存在溶剂的非均相体系合成；②存在溶剂的均相体系合成。
1.3.4.1.直接合成法
直接合成法就是通过反应物在常规条件下直接反应，合成需要的离子液体。李肖华等通过两步法，同样以丙酮或乙腈为溶剂合成了 [CH2CH2OHmim]BF4、[CH2COOHmim]BF4、[CH2COOCH mim]BF等43种离子液体。由于生成的离子液体不溶于溶剂，所以更能促使反应向正方向进行，从而使反应进行得更充分。存在溶剂的非均相体系合成优点在于原料溶于溶剂而产物不溶，随着反应进行，产物逐渐与溶剂分层，但由于互溶性好不利于离子液体的后期纯化。
1.3.4.
2.存在溶剂的非均相体系合成
目前大多数离子液体还是采用两步法在不同的有机溶剂中进行合成的。张青山等以氯乙酸酯和氮杂环化合物(1-甲基咪唑、吡啶、4-乙基哌啶、4-甲基吗啉)为原料，以丙酮或乙腈为反应溶液剂合成了一类新型的酯类离子液体。
1.3.4.3.溶剂的均相体系合成
虽然人们普遍认为在合成离子液体的过程中应该保持干燥，但对于有些离子液体仍要用水去纯化。从这点考虑，有人认为如果水的存在不会引起副反应的话，可以在反应中引入水。通过对[Bmim] Br、[Bmim]BF4、[Hmim]Br离子液体的加水为溶剂，和无溶剂合成方法的比较，发现以水为溶剂的均相体系合成法能得到无色的离子液体。或者对于某些离子液体来说，水是最佳的反应溶剂，不仅“绿色”，省时，成本低，而且不用纯化就可以得到无色的离子液体。但这种方法得到的离子液体含有一定量的水，不易除去。但是仅限于烷基咪唑和溴代烷基咪唑离子液体，对于其他卤代烷基咪唑离子液体也不一定适合。耿丽
体系合成虽然反应效果好，但延长了纯化时间以及对真空条件的要求提高。由此可见，以上各种合成方法都有各自的优缺点，如果方法的缺点对离子液体的应用没有影响的话，应选择最简单可行的合成方法。[1.Rogers R D，et a1．Chem．Commun．，1998，1 765， 2.张英锋，李长江，等.离子液体的分类、合成与应用[J]．化学教育，2005，(2)：728．] 1.3.4.4.微波合成法
近几年，采用微波合成法表现出了一定的优势，该方法目前针对的是常见的烷基咪唑类和烷基吡啶类离子液体。Varma等最先报道了在家用微波炉中不用溶剂合成离子液体的方法。但随着离子液体的生成，吸收能量增多，反应体系很容易过热和失控，造成卤代烃的气化和产物的分解。为了解决这一问题，Varma等采用微波间歇辐射，并且间歇混合反应物的操作，快速地合成了离子液体。Khadilkar等通过温度控制微波照射的时间，进行了密闭体系中离子液体的微波辅助合成。虽然操作复杂，但提高了反应的安全性和稳定性。仇明华等以N-甲基咪唑为原料，微波辐射一锅法合成了1-羧甲基-3-甲基咪唑四氟硼酸离子液体。该实验表明微波辐射一锅法的反应结果比两步法好，更有利于反应进行。微波合成法最大的优点是缩短合成时间，提高产率，但同时短时间内释放的大量微波辐射使得反应不容易控制、副反应极易发生，造成离子液体颜色较深，较难大规模工业化生产。而且不适合制备低沸点的卤代离子液体，如[Emim]Br等，这时还是建议用常规法合成。[Mehnert CP，Cook RA,Dispenziere NC，et a1．[J]．J Am Chem Soc，2002，124(44)：12932 —12933．]
1.3.5.离子液体的应用
离子液体的各种优良的性能使其在诸多领域得到广泛应用。热稳定性高、液态温度范围宽、酸碱性可调、配位能力、极性及对无机物、有机物、聚合物、气体等的溶解性使离子液体成为有机合成和催化反应的优良反应介质和催化剂；宽的电化学稳定窗口和高导电性,使离子液体成为电化学应用中性质优良的电解质和电化学合成的介质；可调的极性和溶解性使离子液体在金属分离、蛋白质提纯、气体吸附领域也显示出独特的优势；较低的界面能、界面张力以及良好的溶解性,使离子液体在纳米材料合成领域也得到广泛的应用。
1.3.5.1.在分离过程中的应用
由于离子液体是离子态、液态的物质、挥发性很低、不易燃、对热稳定, 这就保证了它对环境没有其他挥发性有机溶剂所无法避免的污染。正因为如此,它被称为是一种绿色溶剂, 可以被用来替代原有的有机溶剂作为反应和分离介质来开发清洁工艺。由于环境的压力在逐渐加大, 对室温离子液体的研究开发也逐渐得到更多的重视。
利用离子液体从发酵液中提取回收丁醇；邓友全等将离子液体应用于固-固分离领域,以
作为分离牛黄酸和硫酸钠固体混合物的萃取剂,使牛黄酸的回收率提高到97%。[BMIM]PF
6
和水相中美国abama大学Roger领导的小组研究了苯的衍生物在离子液体相[BMIM]PF
6
的分配比例，并将其与在辛醇和水间的分配进行比较，研究证明两者有对应关系。由于
不挥发，不溶于水，因此蒸馏过程中不损失，可以循环使用，它既不污染水相，[BMIM]PF
6
也不污染大气环境，因此被称为“绿色溶剂”。研究表明，用金属离子萃取剂1-(2-吡啶
中，而用冠醚可将第偶氮)-2-萘酚可以将过渡金属离子从水相萃取到离子液体相[BMIM]PF
6
1、2族金属离子如Cs+、Sr2+从水相萃取到离子相。若用离子液体萃取了低挥发性有机化合
物，则可用超临界流体从离子相中除去，离子液体不会污染萃取相和被萃物。文献[5]报
道了以[BMIM]PF
为离子液体，以萘为不挥发溶质，用CO2 为超临界流体的萃取过程，6
是两种绿色过程的结合。他们认为用离子液体取代传统的溶剂如水、煤油和磷酸三丁酯的
混合溶剂有可能改善现有的核燃料加工系统。英国北爱尔兰首府Belfast的Queen S大学
也研究用离子液体萃取油页岩，离子液体可以循环使用。美国南Alabam大学研究用咪唑
中的混合液除去天然气中的H2 S和CO2 。（蒋伟燕，余文盐溶解在离子液体[BMIM]PF
6
轴. 离子液体的分类、合成及应用.[J] 金属材料与冶金工程.2008,5,36(4):51—54）
1.3.5.
2.离子液体在电化学中的应用
由于离子液体具较高的导电率、较宽的稳定电化学窗口、极低的蒸气压, 同时对水溶
液和有机电解质体系难溶的有机或无机化合物有很好的溶解性, 因此,将离子液体用于电
化学研究时可以减轻放电,作为电池电解质使用温度远远低于融盐, 因此作为电解质和溶
剂在电化学领域得到广泛的应用。目前有大量关于离子液体在电化学沉积、电化学合成、
燃料电池和电化学器件中应用的研究报道，例如：将离子液体应用于电化学电容器的电解
液中以及作为太阳能电池的电解液等。
1.3.5.3.离子液体在气体吸附过程的应用
由于离子液体的非挥发性和对气体特别是CO2的良好溶解性, 使离子液体在CO2 吸附
方面的应用受到越来越多的关注。自从1999年Nature中首次报道了CO2可以溶解于离子
液体中, 随后有大量工作致力于研究离子液体对CO2的吸附能力。这些工作集中在咪哇类、
毗睫类和季磷类离子液体在不同的温度和压力下对CO2的吸附能力和机理研究。这些离子
液体包括以[ PF
]-、[Tf2N]-、[ TfO]-、[ DCA]-、[ BF4]-、[ NO3]-、[Me]-为阴离子, 以
6
1, 3-二烷基咪唑、1, 2, 3-三取代咪唑、氟代烷基咪唑、磺酸基咪唑、烷基吡啶和季磷
为阳离子的离子液体。结果显示, 这些离子液体在常温常压下对CO2 的吸附能力为
对此影响较小。
1.3.6.离子液体的优点
在与传统有机溶剂和电解质相比时，离子液体具有一系列突出的优点：
（1）液态范围宽，从低于或接近室温到300摄氏度以上，有高的热稳定性和化学稳定性；
（2）蒸汽压非常小，不挥发，在使用、储藏中不会蒸发散失，可以循环使用，消除了挥发性有机化合物环境污染问题，
（3）电导率高，电化学窗口大，可作为许多物质电化学研究的电解液；
（4）通过阴阳离子的设计可调节其对无机物、水、有机物及聚合物的溶解性，并且其酸度可调至超酸。
（5）具有较大的极性可调控性，粘度低，密度大，可以形成二相或多相体系，适合作分离溶剂或构成反应—分离耦合新体系；
（6）对大量无机和有机物质都表现处良好的溶解能力，且具有溶剂和催化剂的双重功能，可以作为许多化学反应溶剂或催化活性载体。由于离子液体的这些特殊性质和表现，
，和双水相一起构成三大绿色溶剂，具有广阔的应用前景、离子液它被认为与超临界CO
2
体对有机和无机物都有良好的溶解性能，可使反应在均相条件下进行，同时可减少设备体积；
1.4立题思想
我的系统暂时对化学式无法修改，还没有找到方法。
2离子液体的合成
3脱氮试验
3.1试验仪器
实验所用主要仪器见表3-1。
表3-1 实验所用主要仪器
仪器名称生产厂家
DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器郑州长城科工贸易有限公司
KD-B500型电子天平福州科迪电子技术有限公司
TN-3000 江苏江分电分析仪器有限公司3.2实验药品
试验所用主要药品见表3—2
表3—2 脱氮试验所用主要药品
污水处理工艺中如何进行脱氮除磷？ 氮、磷的主要危害：一是受纳水体富营养化；二是影响水源水质，增加给水处理成本；三是对人和生物有一定的毒害。 生物脱氮分为三步： 1、氨化作用，即水中的有机氮在氨化细菌的作用下转化成氨氮。在普通活性污泥法中，氨化作用进行得很快，无需采取特殊的措施。 2、硝化作用，即在供氧充足的条件下，水中的氨氮首先在亚硝酸钠的作用下被氧化成亚硝酸盐，然再在硝酸菌的作用下进一步氧化成硝酸盐。为防止生长缓慢的亚硝酸细菌和硝酸细菌从活性污泥系统中流失, 要求很长的污泥龄。 3、反硝化作用, 即硝化产生的亚硝酸盐和硝酸盐在反硝化细菌的作用下被还原成氮气。这一步速率也比较快, 但由于反硝化细菌是兼性厌氧菌, 只有在缺氧或厌氧条件下才能进行反硝化, 因此需要为其创造一个缺氧或厌氧的环境( 好氧池的混合液回流到缺氧池) 。 生物除磷原理 所谓生物除磷, 是利用聚磷菌一类的微生物, 在厌氧条件下释放磷。而在好氧条件下, 能够过量地从外部环境摄取磷, 在数量上超过其生理需要, 并将磷以聚合的形态储藏在菌体内, 形成高磷污泥排出系统, 达到从污水中除磷的效果。 可分为三个阶段，,即细菌的压抑放磷、过渡积累和奢量吸收。 首先将活性污泥处于短时间的厌氧状态时,储磷菌把储存的聚磷酸盐进行分解,提供能量,并 大量吸收污水中的BOD、释放磷( 聚磷酸盐水解为正磷酸盐) ,使污水中BOD 下降,磷含量升高。然后在好氧阶段,微生物利用被氧化分解所获得的能量,大量吸收在厌氧阶段释放的磷和原污水中的磷,完成磷的过渡积累和最后的奢量吸收,在细胞体内合成聚磷酸盐而储存起来,从而达到去除BOD 和磷的目的。 脱氮除磷工艺 1、传统A2/O 法即厌氧→缺氧→好氧活性污泥法。污水在流经三个不同功能分区的过程中,在不同微生物菌群作用下,使污水中的有机物、氮和磷得到去除。原污水的碳源物质(BOD)首先进入厌氧池聚磷菌优先利用污水中易生物降解有机物成为优势菌种,为除磷创造了条件,然后污水进入缺氧池,反硝化菌利用其它可利用的碳源将回流到缺氧池的硝态氮还原成氮气排入到大气中, 达到脱氮的目的。 2、氧化沟工艺是一种污水处理工艺形式，因其构造简单、易于维护管理，很快得到广泛应用。主要有Passveer单沟型、Orbal同心圆型、Carrousel循环折流型、D型双沟式和Ｔ型三沟式等。传统Passveer单沟型和Carrousel型氧化沟不具备脱氮除磷功能，但是在Carrousel氧化沟前增设厌氧池，在沟体内通过曝气装置的合理设置形成缺氧区和好氧区，形成改良型氧化沟，便具备生物脱氮除磷功能。 3、SBR 法是间歇式活性污泥法，降解有机物，属循环式活性污泥法范围，主要是好氧活性污泥，回流到反应池前部的污泥吸附区，回流污泥中硝酸盐得以反硝化在充分条件下可大量吸附进水中的有机物达到脱氮除磷的效果。 随着对脱氮除磷机理的深入探究，新工艺的不断出现及其可行性, 为水处理工艺提供了新的理论和思路。但社会的可持续发展给污水脱氮除磷处理提出了越来越高的要求，污水处理已不仅限于满足排放标准,更要考虑污水的资源化和能源化的问题,必须朝着最小的COD 氧化、最低的氮磷排放量、最少的剩余污泥排放等可持续污水处理工艺的方向发展。而生物学及其技术的发展,能使生物脱氮除磷工艺得到更大的发展。
污水处理生物脱氮除磷工艺 在城市生活污水处理厂,传统活性污泥工艺能有效去除污水中的BOD5和SS,但不能有效地去除污水中的氮和磷。如果含氮、磷较多的污水排放到湖泊或海湾等相对封闭的水体,则会产生富营养化导致水体水质恶化或湖泊退化,影响其使用功能。因此,在对污水中的BOD5和SS进行有效去除的同时,还应根据需要,考虑污水的脱氮除磷。其中A-A-O(厌氧-缺氧-好氧)为同步生物脱氮除磷工艺的一种。 一、工艺原理及过程 A-A-O生物脱氮除磷工艺是活性污泥工艺,在进行去除BOD、COD、SS的同时可生物脱氮除磷。 在好氧段,硝化细菌将入流污水中的氨氮及由有机氮氨化成的氨氮,通过生物硝化作用,转化成硝酸盐;在缺氧段,反硝化细菌将内回流带入的硝酸盐通过生物反硝化作用,转化成氮气逸入大气中,从而达到脱氮的目的;在厌氧段,聚磷菌释放磷,并吸收低级脂肪酸等易降解的有机物;而在好氧段,聚磷菌超量吸收磷,并通过剩余污泥的排放,将磷去除。以上三类细菌均具有去除BOD5的作用,但BOD5的去除实际上以反硝化细菌为主。污水进入曝气池以后,随着聚磷菌的吸收、反硝化菌的利用及好氧段的好氧生物分解,BOD5浓度逐渐降低。在厌氧段,由于聚磷菌释放磷,TP浓度逐渐升高,至缺氧段升至最高。在缺氧段,一般认为聚磷菌既不吸收磷,也不释放磷,TP保持稳定。在好氧段,由于聚磷菌的吸收,TP迅速降低。在厌氧段和缺氧段,NH3-N浓度稳中有降,至好氧段,随着硝化的进行,NH3-N逐渐降低。在缺氧段,由于内回流带入大量NO3-N,NO3-N瞬间升高,但随着反硝化的进行,NO3-N浓度迅速降低。在好氧段,随着硝化的进行,NO3-N浓度逐渐升高。 二、A-A-O脱氮除磷系统的工艺参数及控制 A-A-O生物脱氮除磷的功能是有机物去除、脱氮、除磷三种功能的综合,因而其工艺参数应同时满足各种功能的要求。如能有效地脱氮或除磷,一般也能同时高效地去除BOD5。但除磷和脱氮往往是相互矛盾的,具体体现的某些参数上,使这些参数只能局限在某一狭窄的范围内,这也是A-A-O系统工艺系统控制较复杂的主要原因。 1.F/M和SRT。完全生物硝化,是高效生物脱氮的前提。因而,F/M(污泥负荷)越低,SRT(污泥龄)越高。脱氮效率越高,而生物除磷则要求高F/M低SRT。A-A-O生物脱氮除磷是运行较灵活的一种工艺,可以以脱氮为重点,也可以以除磷为重点,当然也可以二者兼顾。如果既要求一定的脱氮效果,也要求一定的除磷效果,F/M一般应控制在0.1-0.18㎏ BOD5/(kgMLVSS·d),SRT一般应控制在8-15d。
新型生物脱氮工艺 摘要介绍六种新型生物脱氮工艺的基本原理和研究现状。随后介绍新型生物脱氮工艺 的原理和特征及工艺的发展前景。 关键词SHARON工艺；ANAMMOX工艺；SHARON-ANAMMOX组合工艺；OLAND 工艺；CANON工艺； 随着现代工业的不断发展、化肥的普遍应用及大量生活污水的排放，废水中的氮污染日益严重。各种水体富营养污染事件频繁爆发，破坏了水体原有的生态平衡，严重污染了周围环境。我国作为水资源十分短缺的国家，严格控制脱氮污水的超标排放是十分必要的。对于氮素污染的治理，国内外常见的工程技术有空气吹脱法、选择性离子交换法、折点氯化法、磷酸铵镁沉淀法、生物脱氮法等。其中，生物脱氮法使用范围广，投资及运转成本低，操作简单，无二次污染，处理后的废水易达标排放，已成为脱氮常用处理方法。 1 传统生物脱氮工艺 传统生物脱氮一般包括硝化和反硝化两个阶段，分别由硝化菌和反硝化菌完成。硝化反应是由一类化能自养好样的硝化细菌完成，主要包括两个步骤：第1步称为亚硝化过程，由亚硝酸菌将氨态氮转化为亚硝酸盐；第2步称为硝化过程，由硝酸菌将亚硝酸盐进一步氧化为硝酸盐。 反硝化作用是在厌氧或缺氧条件下反硝化菌把硝酸盐转化为氮气排除。该转化过程有许多中间产物，如HNO2、NO2和N2O。反硝化菌多数是兼性厌氧菌，在无分子态氮存在 的环境下，利用硝酸盐作为电子受体，有机物作为碳源和电子供体提供能量并被转化为CO2、H2O。 传统生物脱氮工艺在废水脱氮方面起到了一定的作用，但任存在以下问题[1]： （1）在低温冬季硝化菌群增殖速度慢且难以维持较高的生物浓度。造成系统总水力停留时间（HRT）长，有机负荷较低，增加了基建投资和运行费用。 （2）硝化过程是在有氧条件下完成的，需要大量的能耗； （3）反硝化过程需要一定的有机物，废水中的COD经过曝气有一大部分被去除，因此反硝化时往往要另外加入碳源； （4）系统为维持较高生物浓度及获得良好的脱氮效果，必须同时进行污泥回流和硝化液回流，增加了动力消耗及运行费用； （5）抗冲击能力弱，高浓度氨氮和亚硝酸盐进水会抑制硝化菌的生长；
简介：介绍了生物脱氮基本原理及影响因素，为环境工作者掌握生物脱氮。废水中存在着有机氮、氨氮、硝态氮等形式的氮，而其中以氨氮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氨氮，而后经硝化过程转化变为NO3-N和NO2-N，最后通过反硝化作用使硝态氮转化成氮气，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。 关键字：生物脱氮基本原理影响因素 废水中存在着有机氮、氨氮、硝态氮等形式的氮，而其中以氨氮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氨氮，而后经硝化过程转化变为NO3-N和NO2-N，最后通过反硝化作用使硝态氮转化成氮气，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 1.1 概念 氨化作用是指将有机氮化合物转化为氨态氮的过程，也称为矿化作用。 1.2 细菌 参与氨化作用的细菌成为氨化细菌。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。 1.3 降解方式（分好氧和厌氧） 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。例如氨基酸生成酮酸和氨： [2-1] 丙氨酸亚氨基丙酸法丙酮酸 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，它们式好氧菌，其反应式如下： [2-2]
污水处理生物脱氮除磷基本原理 国外从六十年代开始系统地进行了脱氮除磷的物理处理方法研究，结果认为物理法的缺点是耗药量大、污泥多、运行费用高等。因此，城市污水处理厂一般不推荐采用。从七十年代以来，国外开始研究并逐步采用活性污泥法生物脱氮除磷。我国从八十年代开始研究生物脱氮除磷技术，在八十年代后期逐步 实现工业化流程。目前，常用的生物脱氮除磷工艺有A2/O法、SBR法、氧化沟法等。 ?生物脱氮原理 生物脱氮是利用自然界氮的循环原理，采用人工方法予以控制，首先，污水中的含氮有机物转化成氨氮，而后在好氧条件下，由硝化菌左右变成硝酸盐氮，这阶段称为好氧硝化。随后在缺氧条件下，由反硝化菌作用，并有外加碳源提供能量，使硝酸盐氮变成氮气逸出，这阶段称为缺氧反硝化。整个生物脱氮过程就是氮的分解还原反应，反应能量从有机物中获取。在硝化和反硝化过程中，影响其脱氮效率的因素是温度、溶解氧、PH值以及碳源，生物脱氮系统中，硝化菌增长速度较缓慢，所以，要有足够的污泥泥龄。反硝化菌的生长主要是在缺氧条件下进行，并且要用充裕的碳源提供能量，才可促使反硝化作用顺利进行。 由此可见，生物脱氮系统中硝化与反硝化反应需要具备如下条件： 硝化阶段：足够的的溶解氧，DO值在2mg/L以上，合适的温度，最好在20℃，不能低于10℃，，足够长的污泥泥龄，合适的PH条件。 反硝化阶段：硝酸盐的存在，缺氧条件DO值在0.2mg/L左右，充足碳源（能源），合适的PH条件。 生物脱氮过程如图5—1所示。 反硝化细菌 +有机物（氨化作用）（硝化作用）（反硝化作用）
?生物除磷原理 磷常以磷酸盐（H 2PO 4 -、HPO 4 2-和H 2 PO 4 3-)、聚磷酸盐和有机磷的形式存在于废水中，生物除 磷就是利用聚磷菌，在厌氧状态释放磷，在好氧状态从外部摄取磷，并将其以聚合形态储藏在体内，形成高磷污泥，排出系统，达到从废水中除磷的效果。 生物除磷主要是通过排出剩余污泥而去除磷的，因此，剩余污泥多少将对除磷效果产生影响，一般污泥龄短的系统产生的剩余污泥量较多，可以取得较高的除磷效果。有报道称，当泥龄为30d时，除磷率为40%，泥龄为17d时，除磷率为50%，而当泥龄降至5d时，除磷率达到87%。 大量的试验观测资料已经完全证实，再说横无除磷工艺中，经过厌氧释放磷酸盐的活性污泥，在好氧状态下有很强的吸磷能力，也就是说，磷的厌氧释放是好氧吸磷和除磷的前提，但并非所有磷的厌氧释放都能增强污泥的好氧吸磷，磷的厌氧释放可以分为两部分：有效释放和无效释放，有效释放是指磷被释放的同时，有机物被吸收到细胞内，并在细胞内储存，即磷的释放是有机物吸收转化这一耗能过程的偶联过程。无效释放则不伴随有机物的吸收和储存，内源损耗，PH变化，毒物作用引起的磷的释放均属无效释放。 在除磷系统的厌氧区中，含聚磷菌的会留污泥与污水混合后，在初始阶段出现磷的有效释放，随着时间的延长，污水中的易降解有机物被耗完以后，虽然吸收和储存有机物的过程基本上已经停止，但微生物为了维持基础生命活动，仍将不断分解聚磷，并把分解产物（磷）释放出来，虽然此时释磷总量不断提高，但单位释磷量所产生吸磷能力随无效释放量的加大而降低。一般来说，污水污泥混合液经过2小时厌氧后，磷的释放已经甚微，在有效释放过程中，磷的释放量与有机物的转化量之间存在着良好的相关性，磷的厌氧释放可使污泥的好氧吸磷能力大大提高，每厌氧释放1mgP，在好氧条件下可吸收2.0~2.24mgP，厌氧时间加长，无效释放逐渐增加，平均厌氧释放1mgP，所产生的好氧吸磷能力降至1mgP以下，甚至达到0.5mgP。因此，生物除磷并非厌氧时间越长越好，同时在运行管理中要尽量避免PH的冲击，否则除磷能
生物脱氮除磷工艺 第一节 概述 一、营养元素的危害 氮素物质对水体环境和人类都具有很大的危害，主要表现在以下几个方面： 氨氮会消耗水体中的溶解氧； 氨氮会与氯反应生成氯胺或氮气，增加氯的用量； 含氮化合物对人和其它生物有毒害作用：① 氨氮对鱼类有毒害作用；② NO 3- 和NO 2-可被转化为亚硝胺——一种“三致”物质；③ 水中NO 3-高，可导致婴儿患变性血色蛋白症——“Bluebaby ”； 加速水体的“富营养化”过程；所谓“富营养化”就是指水中的藻类大量繁殖而引起水质恶化，其主要因子是N 和P （尤其是P ）；解决的办法主要就是要严格控制污染源，降低排入水环境的废水中的N 、P 含量；对于城市废水来说，利用传统的活性污泥法进行处理，对N 的去除率一般只有40%左右，对磷的去除率一般只有20~30%。 二、脱氮的物化法 1、氨氮的吹脱法： -++?+OH NH O H NH 423 2 2每 3 采用斜发沸石作为除氨的离子交换体。 出水 折点加氯法脱氯工艺流程
1、铝盐除磷 4343AlPO PO Al →++ + 一般用Al 2(SO 4)3，聚氯化铝（PAC ）和铝酸钠（NaAlO 2） 2、铁盐除磷：FePO 4 Fe(OH)3 一般用FeCl 2、FeSO 4 或 FeCl 3 Fe 2(SO 4)3 3、石灰混凝除磷 O H PO OH Ca HPO OH Ca 23452423))((345+→++--+ 向含磷的废水中投加石灰，由于形成OH -，污水的pH 值上升，磷与Ca 2+反应，生成羟磷灰石。 第二节 生物脱氮工艺与技术 一、活性污泥法脱氮传统工艺 1、Barth 提出的三级活性污泥法流程： 第一级曝气池的功能：① 碳化——去除BOD 5、COD ；② 氨化——使有机氮转化为氨氮； 第二级是硝化曝气池，投碱以维持pH 值； 第三级为反硝化反应器，可投加甲醇作为外加碳源或引入原废水。 该工艺流程的优点是氨化、硝化、反硝化分别在各自的反应器中进行，反应速率较快且较彻底；但七缺点是处理设备多，造价高，运行管理较为复杂。 2、两级活性污泥法脱氮工艺 与前一工艺相比，该工艺是将其中的前两级曝气池合并成一个曝气池，使废水在其中同时实现碳化、氨化和硝化反应，因此只是在形式上减少了一个曝气池，并无本质上的改变。 二、缺氧——好氧活性污泥法脱氮系统（A —O 工艺）
中小城镇污水处理厂生物除磷脱氮工艺的选择 一概述 改革开放以来，在我国的大中型城市中，建设了一批污水处理设施，对于保护大中型城市的环境，治理水污染起到了很大作用。随着我国城乡经济的发展，人民生活水平的显著提高，我国农村城市化的速度将大大加快，大量的小城镇将迅速兴起，预计到本世纪末，全国设市城市将达1200个左右，建制镇25000～3O000个左右，全国城镇人口达6.8亿左右，城市化水平约为45%，其中小城镇人口所占比例达65%左右。从发展眼光看，今后我国的大部分人口将生活在中小城镇。 目前全国共有1700O个建制镇，绝大多数没有排水和污水处理设施，而且，由于二十几年来，乡镇企业的蓬勃发展，造成一些中小城镇尤其是经济比较发达的中小城镇，污染严重，已经影响到人民的生活和健康。 从另一方面讲，中小城镇和大中城市在水系上是相通的，而且往往处于大中城市的上游，中小城镇的污水治理工作做不好，大中城市水环境的质量也不会有明显改善，因此，中小城市的环境保护问题越来越引起人们的重视。针对目前的情况，国家提出至2010年我国污水处理率要达到4O%，因此，未来一段时间内我国将会集中在中小城镇建设一大批污水处理厂，这些污水处理厂的规模，小的只有每日几十吨，大的每日几万吨，因此在规模上和大型污水处理厂相差较大，而且，由于这些中小城镇和大中城市经济发展水平、排水体制，基础资料，融资渠道有很大不同，因此以往建设大型污水处理厂的经验只有借鉴的意义，不可能也不应该把大中城市的污水治理工艺、技术装备等搬用到城镇级的污水处理厂中去，否则目前在大中城市中出现的“建的起，用不起”的局面将会在中、小城镇更加强烈的表现出来，甚至会演变成“既建不起，更用不起”的局面，因此探索适合中小城镇的经济实用的污水处理工艺，以较少的投资建成污水处理厂，以较低的运行费用运转污水处理厂，达到消除污染、保护环境的目的是摆在给排水工作者面前的一个挑战。 考虑到1998年1月1日之后，已经开始实行《污水排放综合标准》(GB8978-1996)，因此中小城镇的污水处理厂在选择处理工艺时都要考虑除磷脱氮，本文谨就适合于中小城镇城市污水处理厂的生物除磷脱氮工艺谈一些粗浅的看法，供大家参考，不妥之处请指正。 二可供选择的工艺 各种除磷脱氮工艺一般都是除碳、除氮、除磷三种流程的有机组合，得利满公司提出了“SARAOE”概念，来描述用于除磷脱氮的不同区域。 1.选择区(Selectorzone) 设置选择区的目的主要是为了避免污泥膨胀。 2.厌氧区(Anaerobiczone) 设置厌氧区是为了提供一个使聚磷菌释放磷的环境，为后续的好氧吸磷创造条件。 3.再活化区(Reactivationzone) 设置再活化区用于再活化回流污泥。 4.缺氧区(Anoxiczone) 设置缺氧区，提供一个缺氧环境，使硝酸盐氮被还原为氮气。 5.好氧区(Oxidationzone) 该区为主反应区，在该反应区内完成碳的氧化和氨氮的硝化。 6.内源呼吸区(Endogenouszono) 在该区内进一步完成硝酸盐氮的反硝化。 在实际的工程设计中，根据受纳水体的要求和其它一些实际情况，生物除磷脱氮工艺可以分成以下几个层次： 1、去除有机物、氨氮和硝酸盐氮，因对总氮无要求，可以采用生物硝化工艺，生物硝化工艺与传统活
生物脱氮基本原理 Document serial number【KKGB-LBS98YT-BS8CB-BSUT-BST108】
生物脱氮基本原理 作者：weidongwin 阅读：994次 上传时间：2005-10-13 推荐人：weidongwin 简介：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。 关键字：生物脱氮基本原理氨化硝化反硝化同化 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N x O气体的过程[1]。 废水中存在着有机氮、NH3-N、NO x－-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NO x－-N，最后通过反硝化作用使NO x－-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： (2-1) 丙氨酸亚氨基丙酸法丙酮酸 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： (2-2) 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。 (2-3)
1厌氧生物处理污水厌氧生物处理是在无溶解氧条件下，通过厌氧微生物的作用，将污水中所含有的各种复杂有机物经厌氧分解转化成甲烷和CO2等物质的过程 2生物法除磷脱氮使磷以溶解态为微生物所摄取，与微生物成为一体，并随同微生物从污水中分离出去的方法 3氨化反应有机氮化合物（蛋白质等）的降解首先时在细菌分泌的水解酶的催化作用下，水解断开肽键，脱除羧基和氨基形成氨的过程，以氨基酸为例，其反应式为： 4硝化反应好氧条件下，在亚硝化菌的作用下，使氨（NH4+）转化为亚硝酸氮，在硝化菌的作用下，进一步转化为硝酸氮 5反硝化反应指在反硝化菌的作用下把硝酸氮、亚硝酸氮还原成气态氮的过程 6硫酸盐还原作用在某种微生物（硫酸盐还原细菌）作用下，将硫酸盐还原的反应7厌氧生物滤池是一个内部填充有微生物附着填料的厌氧反应器 8膨胀床及流化床在床内充填细小的固体颗粒填料，如石英砂、无烟煤、活性炭、陶粒和沸石等，填料粒径一般为0.2~1mm，废水从床内部流入，为使填料层膨胀，须将部分出水用循环泵进行回流，提高床内水流的上升流速。一般认为：膨胀率为10~20%成为膨胀床，颗粒略呈膨胀状态，但仍保持互相接触；膨胀率为20~70%成为流化床，颗粒在床内作无规则自由运动 9生物滤池厌氧生物滤池是一个内部填充有微生物附着填料的厌氧反应器 10INHIB%某种浓度下某种抑制性物质使厌氧污泥产甲烷活性下降的百分率 11IC50使厌氧污泥产甲烷活性下降50%时的抑制物的浓度 12UASB表面负荷向上流动的反应器的进液流量与横截面的比值 13厌氧生物处理研究方向、理由：方向：主要研究与开发生物固体停留时间长而水力停留时间短的处理工艺生物固体停留时间等于系统中微生物总量处以每天从系统中排除的微生物量等于每日新增殖的微生物在系统中的平均停留时间原因：生物固体停留时间必须大于生物世代时间，微生物才能增殖，甲烷菌世代时间20~30天结论：生物固体停留时间越长，处理稳定性越高，剩余污泥量越少；相反，水力停留时间越短，池体积小，建设费用小 14厌氧消化温度控制方式、PH如何控制温度的控制方式：1直接在厌氧反应器内进行温度的控制，即将整齐管直接安装到反应器内部（带温度传感器）。国外多采用该方式2在国内对反应器进行保温，在调节池中加热3用热交换器加热 PH值控制技术1投加致酸致碱物质2出水回流（注意是出水回流不是污泥回流）3出水吹
摘要：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。 关键词：生物脱氮基本原理氨化硝化反硝化同化 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N x O气体的过程[1]。 废水中存在着有机氮、NH3-N、NO x－-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NO x－-N，最后通过反硝化作用使NO x－-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： (2-1) 丙氨酸亚氨基丙酸法丙酮酸 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： (2-2) 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。 (2-3) (2-4)
(2-5) 2. 硝化作用 硝化作用是指将NH3-N氧化为NO x－-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： 亚硝化反应 (2-6) 硝化反应 (2-7) 总反应式(2-8) 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。假定细胞的组成为C5H7NO2，则硝化菌合成的化学计量关系可表示为： 亚硝化反应 (2-9) 硝化反应 (2-10) 在综合考虑了氧化合成后，实际应用中的硝化反应总方程式为： (2-11) 由上式可以看出硝化过程的三个重要特征： ⑴NH3的生物氧化需要大量的氧，大约每去除1g的NH3-N需要4.2gO2； ⑵硝化过程细胞产率非常低，难以维持较高物质浓度，特别是在低温的冬季； ⑶硝化过程中产生大量的质子（H+），为了使反应能顺利进行，需要大量的碱中和，理论上大约为每氧化1g的NH3-N需要碱度5.57g(以NaCO3计)。
1.水污染现状 自从我们进入和谐社会以来，随着科学和经济的发展，资源严重浪费、环境重度污染等一些问题逐渐突出。由于我国经济发展模式与环境承受能力不相融合，导致现在我国大部分水体造成严重污染。在我国坚持走可持续发展的道路上，水资源的污染和浪费已经成为我国推进现代化建设和可持续发展的绊脚石。防止水资源环境进一步被污染和治理被污染的水资源环境，早就成为我国目前最需要处理的棘手问题之一。水污染的现状也是触目惊心。 2.脱氮除磷工艺原理及方法比较 生物脱氮原理由同化作用、氨化作用、硝化作用、反硝化作用四个步骤组成。在污水生物处理过程中，一部分氮（氮氨或有机氮）被同化成微生物细胞的组分；氨化作用将有机氮化合物在氨化菌的作用下，分解、转化为氨氮；硝化作用实际上是由种类非常有限的自养微生物完成的，该过程分两步：氨氮首先由亚硝化单胞菌氧化为亚硝酸氮，继而亚硝酸氮再由硝化杆菌氧化为硝酸氮；反硝化作用是由一群异养型微生物在缺氧的条件下完成的生物化学过程。生物除磷原理过程中，在好氧条件下细菌吸收大量的磷酸盐，磷酸盐作为能量的储备；在厌氧状态下吸收有机底物并释放磷。 现在，广泛应用的生物脱氮除磷工艺方法有氧化沟法、SBR法、A2/O法等。 ①氧化沟又称连续循环反应器，是20世纪50年代由荷兰的公共卫生所（TNO）开发出来的。氧化沟是常规活性污泥法的一种改型和发展，是延时曝气法的一种特殊形式。其主要功能是供氧；保证其活性污泥呈悬浮状态，是污水、空气、和污泥三者充分混合与接触；推动水流以一定的流速（不低于0.25m/s）沿池长循环流动，这对保持氧化沟的净化功能具有重要的意义。 氧化沟具有出水水质好、抗冲击负荷能力强、除磷脱氮效率高、污泥易稳定、能耗省、便于自动化控制等优点。但是，在实际的运行过程中，仍存在一系列的问题，如污泥膨胀问题、泡沫问题、污泥上浮问题、流速不均及污泥沉积问题。 ②?间歇式活性污泥法简称SBR工艺，一个运行周期可分为五个阶段即：进水、反应、沉淀、排水、闲置。这种一体化工艺的特点是工艺简单，由于只有一个反应池，不需二沉池、回流污泥及设备，一般情况下不设调节池，多数情况下可省去初沉池。 SBR法?工艺流程：?污水?→?一级处理→?曝气池?→?处理水? 特点有：大多数情况下，无设置调节池的心要；SVI值较低，易于沉淀，一般情况下不会产生污泥膨胀；通过对运行方式的调节，进行除磷脱氮反应；自动化程度较高；得当时，处理效果优于连续式；单方投资较少；占地规模较大，处理水量较小。 ③?A2/O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。A2/O法是最简单的同步除磷脱氮工艺，总水力停留时问短，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，
生物脱氮基本原理 摘要：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。 关键词：生物脱氮基本原理氨化硝化反硝化同化 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： (2-1) 丙氨酸亚氨基丙酸法丙酮酸 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： (2-2) 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。 (2-3) (2-4) (2-5)
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： 亚硝化反应 (2-6) 硝化反应 (2-7) 总反应式 (2-8) 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。假定细胞的组成为C5H7NO2，则硝化菌合成的化学计量关系可表示为：亚硝化反应 (2-9) 硝化反应 (2-10) 在综合考虑了氧化合成后，实际应用中的硝化反应总方程式为： (2-11) 由上式可以看出硝化过程的三个重要特征：
污水处理中的脱氮除磷工艺 摘要：在陈述城市污水生物脱氮除磷机理的基础下，简单分析生物脱氮除磷的处理工艺。 关键词：脱氮除磷；机理；工艺 1 前言 城市污水中的氮、磷主要来自生活污水和部分工业废水。氮、磷的主要危害:一是使受纳水体富营养化;二是影响水源水质, 增加给水处理成本;三是对人和生物产生毒害。上述 危害严重制约了城市水环境正常功能的发挥, 并使城市缺水状况加剧，而且随着人民生 活水体的提高和环境的恶化，对水质的要求也越来越高。为了达到较好的脱氮除磷效果，环境工作者对一些传统工艺进行了改进或设计出新工艺，本文简单介绍一些脱氮除磷工艺。 2 生物脱氮原理【1】 一般来说, 生物脱氮过程可分为三步: 第一步是氨化作用, 即水中的有机氮在氨化细菌的作用下转化成氨氮。在普通活性污泥法中, 氨化作用进行得很快, 无需采取特殊的措施。第二步是硝化作用, 即在供氧充足的条件下, 水中的氨氮首先在亚硝酸菌的作用下被氧化成亚硝酸盐, 然后再在硝酸菌的作用下进一步氧化成硝酸盐。为防止生长缓慢的亚硝酸细菌和硝酸细菌从活性污泥系统中流失, 要求很长的污泥龄。第三步是反硝化作用, 即硝化产生的亚硝酸盐和硝酸盐在反硝化细菌的作用下被还原成氮气。这一步速率也比较快, 但由于反硝化细菌是兼性厌氧菌, 只有在缺氧或厌氧条件下才能进行反硝化, 因此需要为其创造一个缺氧或厌氧的环境( 好氧池的混合液回流到缺氧池) 。反应方程式如下: ( 1) 硝化反应: 硝化反应总反应式为: ( 2) 反硝化反应:
另外, 由荷兰Delft 大学Kluyver 生物技术实验室试验确认了一种新途径, 称为厌氧氨( 氮) 氧化。即在厌氧条件下,以亚硝酸盐作为电子受体,由自养菌直接将氨转化为氮, 因而不必额外投加有机底物。反应式为:NH4+NO2→N2+2H2O 3 生物除磷原理【1】 所谓生物除磷, 是利用聚磷菌一类的微生物, 在厌氧条件下释放磷。而在好氧条件下, 能够过量地从外部环境摄取磷, 在数量上超过其生理需要, 并将磷以聚合的形态储藏在菌体内, 形成高磷污泥排出系统, 达到从污水中除磷的效果。 生物除磷过程可分为3 个阶段,即细菌的压抑放磷、过渡积累和奢量吸收。首先将活性污泥处于短时间的厌氧状态时,储磷菌把储存的聚磷酸盐进行分解,提供能量,并大量吸收污水中的BOD、释放磷( 聚磷酸盐水解为正磷酸盐) ,使污水中BOD 下降,磷含量升高。然后在好氧阶段,微生物利用被氧化分解所获得的能量,大量吸收在厌氧阶段释放的磷和原污水中的磷,完成磷的过渡积累和最后的奢量吸收,在细胞体内合成聚磷酸盐而储存起来,从而达到去除BOD 和磷的目的。反应方程式如下: ( 1) 聚磷菌摄取磷: ADP+H3PO4+能量→ATP+H2O ( 2) 聚磷菌的放磷: ATP+H2O→ADP+H3PO4+能量 4.脱氮除磷工艺 4.1 AB法【2】 AB法污水处理工艺是一种新型两段生物处理工艺，是吸附生物降解法的简称。该工艺将高负荷法和两段活性污泥法充分结合起来，不设初沉池，A、B两段严格分开，形成各自的特征菌群，这样既充分利用了上述两种工艺的优点，同时也克服了两者的缺点。所以
污水处理生物除磷工艺 （一）缺氧好氧活性污泥法(A/O工艺） 当以除磷为主时，可采用无内循环的厌氧/好氧工艺，基本工艺流程如下图所示。 厌氧/好氧工艺流程 1. 设计参数 A/O工艺生物除磷设计参数见下表 A/O工艺生物除磷设计参数 2. 工艺计算 缺氧好氧活性污泥法生物除磷的工艺计算包括厌氧池（区）容积、好氧池（区）容积。具体计算公式见下表。
A/O工艺生物除磷容积基计算公式 （二）弗斯特利普( Phostrip) 除磷工艺 Phostrip工艺是由Levin在1965年首先提出的，该工艺是在回流污泥的分流 管线上增设一个脱磷池和化学沉淀池而构成的，其工艺流程见下图。
该工艺将在常规的好氧活性污泥法工艺中增设厌氧释磷池和化学沉淀池。工艺流程为：部分回流污泥（约为进水量的10%~20% )通过旁流进入厌氧池，在厌氧池中的停留时间为8~ 12h, 使磷由固相中释放，并转移到水中；脱磷后的污泥问流到好氧池中继续吸磷，厌氧池上清液含有高浓度磷（可高达100mg/L 以上），将此上清液排入石灰混凝沉淀池进行化学处理生成磷酸钙沉淀，该含磷污泥可作为农业肥料，而混凝沉淀池出水应流入初沉池再进行处理。Phostrip工艺不仅通过高磷剩余污泥除磷，而且还通过化学沉淀除磷。该工艺具有生物除磷和化学除磷双重作用，所以Phostrip工艺具有高效脱氮除磷功能。 Phostrip工艺比较适合于对现有工艺的改造，只需在污泥回流管线上增设少量小规模的处理单元即可，且在改造过程中不必中断处理系统的正常运行。总之，Phostrip工艺受外界条件影响小，工艺操作灵活，脱氮除磷效果好且稳定。但该工艺存在流程复杂、运行管理麻烦、处理成本较高等缺点。 四、厌氧／缺氧／好氧活性污泥法脱氮除磷工艺 需要同时脱氮除磷时，可采用厌氧／缺氧／好氧(A2/O)工艺，基本工艺流程如下图。 A2/O工艺脱氮除磷流程 （一）一般规定 进入系统的污水应符合下列要求： (1) 脱氮时，污水中的五日生化需氧量(BOD5 )与总凯氏氮(TKN)之比宜大于4 ; (2) 除磷时，污水中的BOD5与总磷( TP)之比宜大于17 ; (3) 同时脱氮、除磷时，宜同时满足前两款的要求； (4) 好氧池（区）剩余碱度宜大于70mg/L( 以碳酸钙CaC03计）；
生物脱氮的过程和条件 一、废水当中的氮分为有机氮和氨氮即硝酸及亚硝酸盐氮，氮的脱除经过以下 三步反应 1、反硝化反应。在反硝化菌的作用下，少部分亚硝酸及硝酸盐氮同化为有机氮化物， 成为菌体，大部分异化为气态（70～75％）。 2、硝化反应。在亚硝化及硝化菌的作用下，氨氮进一步分解氧化为亚硝酸及硝酸盐氮。 a)氨化反应。在氨化菌的作用下，有机氮化合物分解，转化为氨氮。 二、硝化菌对环境的变化很敏感，它所需要的环境条件主要包括以下几方面： 3、适宜温度20～30℃。 a)好氧条件，DO≥1mg/l,并保持一定碱度，适宜的PH值为8.0～8.4。 4、抑制浓度尽可能的低，除重金属外，抑制硝化菌的物质还有高浓度有机基质，高浓 度氨氮、NOx-N以及络合阳离子。 5、(有机物含量不宜过高，污泥负荷≤0.15kgBOD/kgMLVSS·d,因为硝化菌是自养菌，有 机基质浓度高，将使异氧菌快速增殖而成为优势。 6、硝化过程NH3-N耗于异化氧化和同化的经典公式NH4++1.83O2+1.98HCO3- 0.98NO3-+0.021C5H7NO2+1.88H2CO3+1.04H2O因此表明，去除1gNH3-N约：耗 去4.33gO2；生成0.15g细胞干物质；减少7.14g碱度；耗去0.08g无机碳。 7、硝化菌在反应器中的停留时间必须大于最小世代时间。 三、反硝化反应的适宜条件： 8、最适宜温度为20～40℃，低于15℃，反硝化反应速率降低。 a)最适宜的PH值为6.5～7.5。PH高于8或低于6，反硝化速率将大为降低。 9、BOD/TN≥3～5。反硝化菌是异氧兼性厌氧菌，可作为其碳源的有机物较多。 10、反硝化菌需要缺氧、好氧（合成酶系统）条件交替存在，系统DO≤0.5mg/l 11、(5)反硝化过程 NO3-+1.08CH3OH+0.24H2CO3→0.06C5H7NO2+0.47N2+1.68H2O+HCO3-
污水厂脱氮除磷三种方法 传统A2/O 工艺是一项具有脱氮除磷功能的典型污水处理技术，这个工艺结构简单、水力停留时间（HRT）短且易于控制，多数污水厂都是采用传统A2/O 工艺进行污水处理。然而，生物脱氮除磷的过程中涉及硝化、反硝化、摄磷和释磷等多个生化过程，而每个过程对微生物组成、基质类型及环境条件的要求存在许多差异。在传统A2/O 工艺的单泥系统中高效地完成脱氮和除磷两个过程，就会发生各种矛盾冲突，比如泥龄的矛盾、碳源竞争、硝酸盐及溶解氧（DO）残余干扰等。 传统A2/O 工艺是一项具有脱氮除磷功能的典型污水处理技术，这个工艺结构简单、水力停留时间（HRT）短且易于控制，多数污水厂都是采用传统A2/O 工艺进行污水处理。 然而，生物脱氮除磷的过程中涉及硝化、反硝化、摄磷和释磷等多个生化过程，而每个过程对微生物组成、基质类型及环境条件的要求存在许多差异。 在传统A2/O 工艺的单泥系统中高效地完成脱氮和除磷两个过程，就会发生各种矛盾冲突，比如泥龄的矛盾、碳源竞争、硝酸盐及溶解氧（DO）残余干扰等。 传统A2O工艺存在的矛盾 01 污泥龄矛盾 传统A2/O 工艺属于单泥系统，聚磷菌（PAOs）、反硝化菌和硝化菌等功能微生物混合生长于同一系统中，而各类微生物实现其功能最大化所需的泥龄不同： 1）自养硝化菌与普通异养好氧菌和反硝化菌相比，硝化菌的世代周期较长，欲使其成为优势菌群，需控制系统在长泥龄状态下运行。冬季系统具有良好硝化效果时的污泥龄（SRT）需控制在30d 以上；即使夏季，若SRT＜5 d，系统的硝化效果将显得极其微弱。 2）PAOs 属短世代周期微生物，甚至其最大世代周期（Gmax）都小于硝化菌的最小世代周期（Gmin）。
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/d013052900.html, 污水处理厂Ａ－Ａ－Ｏ生物脱氮除磷工艺简介 作者：孟永进 来源：《硅谷》2009年第15期 中图分类号:X7文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)0810007-01 在城市生活污水处理厂,传统活性污泥工艺能有效去除污水中的BOD5和SS,但不能有效地去除污水中的氮和磷。如果含氮、磷较多的污水排放到湖泊或海湾等相对封闭的水体,则会产 生富营养化导致水体水质恶化或湖泊退化,影响其使用功能。因此,在对污水中的BOD5和SS进行有效去除的同时,还应根据需要,考虑污水的脱氮除磷。其中A-A-O(厌氧-缺氧-好氧)为同步生物脱氮除磷工艺的一种。 一、工艺原理及过程 A-A-O生物脱氮除磷工艺是活性污泥工艺,在进行去除BOD、COD、SS的同时可生物脱氮除磷,其工艺流程如图1所示。 在好氧段,硝化细菌将入流污水中的氨氮及由有机氮氨化成的氨氮,通过生物硝化作用,转化成硝酸盐;在缺氧段,反硝化细菌将内回流带入的硝酸盐通过生物反硝化作用,转化成氮气逸入大气中,从而达到脱氮的目的;在厌氧段,聚磷菌释放磷,并吸收低级脂肪酸等易降解的有机物;而在好氧段,聚磷菌超量吸收磷,并通过剩余污泥的排放,将磷去除。以上三类细菌均具有去除BOD5的作用,但BOD5的去除实际上以反硝化细菌为主。污水进入曝气池以后,随着聚磷菌的吸收、反硝化菌的利用及好氧段的好氧生物分解,BOD5浓度逐渐降低。在厌氧段,由于聚磷菌释放磷,TP浓度逐渐升高,至缺氧段升至最高。在缺氧段,一般认为聚磷菌既不吸收磷,也不释放磷,TP 保持稳定。在好氧段,由于聚磷菌的吸收,TP迅速降低。在厌氧段和缺氧段,NH3-N浓度稳中有
水体中氮素过多所引起的危害—水体的富营养化:水体中含 氮量大于0.2～0.3m g/L就会引起水体的富营养化。 经富营养化污染的水体，治理关键是要脱氮除磷，而脱氮最常用的是生物脱氮。 生物脱氮原理：生物脱氮是在好氧条件下通过硝化反应先将氨氮氧化为硝酸盐，再通过缺氧条件下的反硝化反应将硝酸盐还原成气态氮从水中去除。生物脱氮通过氨化、硝化、反硝化三个步骤完成。 1、氨化反应：氨化作用是指将有机氮化合物转化为N H -N的过程，也称为 3 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，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。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、硝化反应：在硝化细菌的作用下,氨态氮进一步分解、氧化,就此分两个阶段进行。首先,在亚硝化细菌的作用下,使氨(N H4 + )转化为亚硝酸氮,亚硝酸氮在硝酸菌的作用下,进一步转化为硝酸氮。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。 影响硝化反映的因素： 1、好样环境条件下，并保持一定的碱度：溶解氧在1.2～2.0m g/L。 2、pH：硝化反应的pH在8.0～8.4 3、温度：硝化反应的适宜温度在20～30℃ 4、尽量减少有毒有害物质的进入，且高浓度的氨氮和硝态氮对硝化作用有抑 制。 以上因素之所以会对硝化作用有影响，主要是因为他们对硝化细菌的生长环境造成了影响。 3、反硝化反应：反硝化反应是指硝酸氮和亚硝酸氮在反硝化菌的作用下,被还原为气态氮(N2 )的过程。进行这类反应的细菌主要有变形杆菌属、微球菌属、假单胞菌属、芽胞杆菌属、产碱杆菌属、黄杆菌属等兼性细菌，它们在自然界中广泛存在。 影响反硝化作用的因素: 1、要有充足的碳源 2、pH：反硝化反应的pH在6.5～7.5 3、溶解氧浓度：反硝化菌是异养兼性厌氧菌，溶解氧应控制在0.5mg/L以下 4、温度：反硝化反应的适宜温度在20～40℃ 生物脱氮工艺 主要有传统生物脱氮工艺（三级生物脱氮工艺）、A/O 工艺、A2/O 工艺（脱