[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。

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。