硝化、反硝化的计算
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3.7 硝化与反硝化废水中的氮常以合氮有机物、氨、硝酸盐及亚硝酸盐等形式存在。
生物处理把大多数有机氮转化为氨,然后可进一步转化为硝酸盐。
一、硝化与反硝化(一) 硝化在好氧条件下,通过亚硝酸盐菌和硝酸盐菌的作用,将氨氮氧化成亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的过程,称为生物硝化作用。
反应过程如下:亚硝酸盐菌NH4++3/2O2 NO2-+2H++H2O-△E △E=278.42KJ 第二步亚硝酸盐转化为硝酸盐:硝酸盐菌NO-+1/2O2 NO3--△E △E=278.42KJ 这两个反应式都是释放能量的过程,氨氮转化为硝态氮并不是去除氮而是减少它的需氧量。
上诉两式合起来写成:NH4++2O2 NO3-+2H++H2O-△E △E=351KJ综合氨氧化和细胞体合成反应方程式如下:NH4+1.83O2+1.98HCO3- 0.02C5H7O2N+0.98 NO3-+1.04 H2O+1.88H2CO3 由上式可知:(1)在硝化过程中,1g氨氮转化为硝酸盐氮时需氧4.57g;(2)硝化过程中释放出H+,将消耗废水中的碱度,每氧化lg 氨氮,将消耗碱度(以CaCO3计) 7.lg。
影响硝化过程的主要因素有:(1)pH值当pH值为8.0~8.4时(20℃),硝化作用速度最快。
由于硝化过程中pH将下降,当废水碱度不足时,即需投加石灰,维持pH值在7.5以上;(2)温度温度高时,硝化速度快。
亚硝酸盐菌的最适宜水温为35℃,在15℃以下其活性急剧降低,故水温以不低于15℃为宜;(3)污泥停留时间硝化菌的增殖速度很小,其最大比生长速率为=0.3~0.5d-1(温度20℃,pH8.0~8.4)。
为了维持池内一定量的硝化菌群,污泥停留时间必须大于硝化菌的最小世代时间。
在实际运行中,一般应取>2 ;(4)溶解氧氧是生物硝化作用中的电子受体,其浓度太低将不利于硝化反应的进行。
一般,在活性污泥法曝气池中进行硝化,溶解氧应保持在2~3mg/L以上;(5)BOD负荷硝化菌是一类自养型菌,而BOD氧化菌是异养型菌。
污水深度处理的硝化与反硝化(2007-08-12 10:48:15)转载▼标签:环保、污水处理污水深度处理的硝化与反硝化一。
硝化(1) 微生物:自营养型亚硝酸菌(Nitrosmohas)自营养型硝酸菌(Nitrobacter)(2) 反应:城市污水中的氮化物主要是NH3,硝化菌的作用是将NH3—N氧化为NO3—NNH+4+1.5O2———NO2+H2O+H+-ΔE亚硝酸菌ΔE=278.42kJNO2+0.5O2———NO-3-ΔE硝酸菌ΔE=278.42kJNH+4+2.0O2——— NO-3+H2+2H+-ΔE硝酸菌ΔE=351kJ研究表明,硝化反应速率主要取决于氨氮转化为亚硝酸盐的反应速率。
硝酸菌的细胞组织表示为C5H7NO255NH+4+76O2+109HCO-3———C5H7NO2+54NO-2+57H2O+104H2Co3亚硝酸菌400 NO2+ NH+4+4 H2Co3+ HCO-3+195 O2——— C5H7NO2+3 H2O+400 NO-3硝酸菌NH+4+1.86 O2+1.98HCO-3——— 0.02C5H7NO2+1.04H2O+0.98 NO-3+1.88H2Co3硝酸菌(3) 保证硝化反应正常进行的必要条件:pH 8~9水温亚硝酸菌反应最佳温度 t=35 0C t>15 0CDO 2 ~ 3 mg / L > 1.0 mg / L硝化1克NH3—N:消耗4。
57克O2消耗7。
14克碱度(擦C a Co3计)生成0。
17克硝酸菌细胞(4) 亚硝酸菌的增殖速度 t=25O C活性污泥中µ(Nitrosmohas)=0.18e 0.116(T-15) day –1µ(Nitrosmohas)=0.322 day –1(20OC)纯种培养:µ(Nitrosmohas)=0.41e 0.018(T-15) day -1河水中µ(Nitrosmohas)=0.79e 0.069(T-15) day -1一般它营养型细菌的比增长速度µ =1。
土壤矿化、硝化与反硝化1.矿化培养矿化培养试验采用风干土淹水密闭培养法,预培2 周来消除干土效应。
称取过20 目筛风干土5g,每层土样称取3份,分别置于10×180 mm 的试管中。
将试管平放于桌面上小心滚动,使管中土面倾斜,用移液管缓缓加入5 ml去离子水。
加水后检查各试管中的土壤是否完全润湿,并尽量驱出土中的空气,然后用橡皮塞密封管口,置于25o C 的培养箱中恒温培养,约每周换气一次,并驱除土中气体(在培养后期换气的时间间隔可长一些);分别于淹水后第0 周、1,3 周、5 周、7 周、10 周、14周时进行取样测定土壤中的铵态氮的含量,每层土样测定3 管,作为3 个重复。
测定时用20ml 2.5 mol/L KCl 将管中土壤全部洗入100ml 三角瓶中,振荡1 小时后静置半小时过滤,将滤液储存在塑料瓶中备测。
(1)每个培养管吸取培养溶液:5ml去离子水(2) 培养周期:预培2 周,分别于淹水后第0 周、2 周、4 周、6 周、8 周、10 周和12 周时进行取样测定土壤中的铵态氮的含量,每层土样测定3 管,作为3 个重复。
(3) 培养结束处理:测定时用20ml 2.5 mol/L KCl 将管中土壤全部洗入100ml三角瓶中,振荡1 小时后静置半小时过滤,将滤液储存在塑料瓶中备测。
2.土壤硝化试验方法如下:称取5g 过20 目筛的每层供试土样各2份,分别放入10×180 mm 的试管中,其中0天培养则不加铵,另外第7天、14 天、21 天和28 天分别取样的分别加入1.125 mgN (NH4)2SO4溶液,然后加水至田间持水量的80%,瓶口用塑料薄膜封口以减少水分损失,称重后置于25o C 的培养箱中恒温培养。
预培3 天后,对不加铵的分别加22.7ml 2.2mol/L KCL 溶液,振荡1 小时后,过滤到干净的塑料瓶中,测定铵态氮和硝态氮的含量作为初始量;而对加铵培养瓶称重,通气30 分钟并补充水分至原重,然后继续恒温培养,并开始计算时间,每隔3 天对加铵培养瓶通气一次并称重补充水分至原重,在正式培养后的第7天、14 天、21 天和28 天分别取样,每层土样各取3 瓶作为3 个重复,分别加25ml 2 mol/L KCL溶液,振荡1 小时后,过滤到干净的塑料瓶中,测定铵态氮和硝态氮的含量。
反硝化速率计算公式(一)反硝化速率计算公式及解释1. 反硝化速率的定义反硝化速率是指在自然环境中,硝酸盐(NO3-)被还原为氮气(N2)的速率。
该速率可以通过多种公式进行计算,下面将介绍其中几种常用的计算公式。
2. 公式一:(NLi - NLo)/ Δt这是最常用的反硝化速率计算公式之一,其中各项含义如下: - NLi:反硝化前的硝酸盐浓度(单位:mg/L); - NLo:反硝化后的硝酸盐浓度(单位:mg/L); - Δt:反硝化的时间间隔(单位:s或h)。
例如,假设我们对一片湖泊中的硝酸盐浓度进行监测,得到的结果如下: - 反硝化前的硝酸盐浓度(NLi)为 10 mg/L; - 反硝化后的硝酸盐浓度(NLo)为 2 mg/L; - 反硝化的时间间隔(Δt)为 1 小时。
则根据上述公式计算反硝化速率为:(10 - 2) / 1 = 8 mg/L/h。
3. 公式二:Vn / (Vn + Vf) * 100这个公式适用于已知反硝化氮(N)释放速率(Vn)和总氮(N)释放速率(Vf)的情况下,计算反硝化速率百分比的方法。
具体解释如下: - Vn:反硝化氮释放速率(单位:mg/L/h); - Vf:总氮释放速率(单位:mg/L/h)。
例如,我们对一个水体中的氮释放速率进行监测,得到的结果如下: - 反硝化氮释放速率(Vn)为 2 mg/L/h; - 总氮释放速率(Vf)为 10 mg/L/h。
则可以使用公式计算反硝化速率百分比为:2 / (2 + 10) * 100 = %。
4. 公式三:NO2- / Δt该公式适用于在反硝化过程中氮气的中间产物一氧化氮(NO)的监测和计算,其中各项含义如下: - NO2-:反硝化过程中生成的一氧化氮浓度(单位:mg/L); - Δt:反硝化的时间间隔(单位:s或h)。
举个例子,我们对一片土壤样品进行了反硝化过程中一氧化氮浓度的测量,得出以下结果: - 反硝化过程中生成的一氧化氮浓度(NO2-)为 5 mg/L; - 反硝化的时间间隔(Δt)为 10 秒。
反硝化碳源投加量的计算反硝化是指在缺氧条件下,由硝酸盐形式的氮转化为气体形式的氮的生化过程。
在自然环境中,反硝化是重要的氮循环的环节之一、反硝化作用由多种微生物参与,其中包括反硝化细菌和真菌。
反硝化碳源的投加量是指向系统中投加适量的有机碳,以提供反硝化微生物进行反硝化作用所需的能量。
在水体处理和土壤改良等环境工程中,往往需要添加反硝化碳源来促进反硝化作用的进行,从而降低水体中的硝酸盐或土壤中的硝酸盐含量,达到净化水体或改良土壤的目的。
计算反硝化碳源投加量的具体方法可以根据反硝化细菌的能量需求和反硝化过程的氮转化效率来确定。
1.确定反硝化细菌的能量需求:反硝化细菌主要通过有机碳来获取能量,通常以有机物的碳氮比来表示。
不同类型的反硝化细菌对有机碳的需求不同,常见的碳氮比范围为10:1到20:1、根据具体情况,确定合适的碳氮比。
碳氮比=投加的有机碳量/反硝化氮转化量2.确定反硝化过程的氮转化效率:反硝化过程中,硝酸盐氮会被转化为气体形式的氮。
氮转化效率是反硝化的关键参数,根据相关研究或实验数据,确定适当的氮转化效率。
常见的氮转化效率范围为30%到70%。
3.计算反硝化碳源的投加量:根据上述确定的碳氮比和氮转化效率,可以计算出合适的反硝化碳源投加量。
需要注意的是,反硝化碳源的投加量应根据具体环境条件和处理目标适当调整。
投加量过高可能导致过量有机负荷,产生厌氧的产物,如甲烷和硫化氢等有害物质,从而影响处理效果和环境安全。
在实际的工程应用中,可以通过试验室研究和实地监测等方法来确定合适的反硝化碳源投加量。
同时,应密切关注反硝化过程的变化,根据反应动力学和微生物学特性进行调控和优化,并考虑其他的工程参数和操作条件,全面提高反硝化碳源投加的效果。
反硝化速率计算范文
反硝化速率又叫硝酸盐氧化速率,是指氧的还原反应,即将硝酸盐氧化成氮氧化物的速率。
反硝化速率的测定通常采用滴定法,滴定分析是一种原子吸收技术在美国。
反硝化速率的测定可以帮助评价水的健康状况,以及水体中氮素的循环状况。
根据实验观察结果,反硝化速率主要受水中有机物的影响。
反硝化速率的测定在水质检测方面也被用于评价水体中氮素的循环状况。
反硝化速率的检测实验一般需要使用含有硝酸钠的缓冲液,温度通常在20-25℃,这种缓冲液可以有效避免水中有机物的影响。
要测定反硝化速率,可以采用一种叫做滴定法的原子吸收技术,其基本原理是通过滴定检出水样中硝酸盐的消除量,从而计算出反硝化速率。
在实验中可以先将水样加入硝酸钠缓冲液中,再加入一定量的氧气,并在反应的曲线上记录硝酸盐消除率,从而获得反硝化速率。
游离氧在水中反硝化速率的测定中也起着重要的作用,游离氧是水体中活性氧的绝对量,它有助于减少反硝化反应的还原过程,从而减少反硝化速率。
在反硝化速率测定中,采用游离氧测定仪的测量结果直接可以用于计算反硝化速率。
硝化和反硝化是自然界中常见的脱氮过程,用于处理水体和废水中的氮污染。
它们的基本原理如下:
硝化:硝化是指将氨氮(NH3-N)或亚硝酸盐氮(NO2-N)转化为硝酸盐氮(NO3-N)的过程。
硝化作用通常由两种细菌完成,一种是氨氧化细菌(AOB),负责将氨氮氧化为亚硝酸盐氮;另一种是亚硝酸氧化细菌(NOB),负责将亚硝酸盐氮氧化为硝酸盐氮。
硝化过程一般在氧气充足的条件下进行。
反硝化:反硝化是指将硝酸盐氮还原为氮气(N2)或氮氧化物(如亚氮氧化物,N2O)的过程。
反硝化通常由一种或多种嫌氧细菌完成,这些细菌利用硝酸盐氮作为电子受体,同时将有机物质作为电子供体进行反应,产生氮气或氮氧化物。
反硝化过程常发生在缺氧或低氧的环境中。
硝化和反硝化是自然界中氮循环的重要环节,也是废水处理和水体保护中常用的处理方法。
通过调节硝化和反硝化过程,可以有效地去除水体和废水中的氮污染物,保护水环境的质量。
污水深度处理的硝化与反硝化一。
硝化(1) 微生物:自营养型亚硝酸菌(Nitrosmohas)自营养型硝酸菌(Nitrobacter)(2) 反应:城市污水中的氮化物主要是NH3,硝化菌的作用是将NH3—N氧化为NO3—NNH+4+1.5O2———NO2+H2O+H+-ΔE亚硝酸菌ΔE=278.42kJNO2+0.5O2———NO-3-ΔE硝酸菌ΔE=278.42kJNH+4+2.0O2——— NO-3+H2+2H+-ΔE硝酸菌ΔE=351kJ研究表明,硝化反应速率主要取决于氨氮转化为亚硝酸盐的反应速率。
硝酸菌的细胞组织表示为C5H7NO255NH+4+76O2+109HCO-3———C5H7NO2+54NO-2+57H2O+104H2Co3亚硝酸菌400 NO2+ NH+4+4 H2Co3+ HCO-3+195 O2——— C5H7NO2+3 H2O+400 NO-3硝酸菌NH+4+1.86 O2+1.98HCO-3——— 0.02C5H7NO2+1.04H2O+0.98 NO-3+1.88H2Co3硝酸菌(3) 保证硝化反应正常进行的必要条件:pH 8~9水温亚硝酸菌反应最佳温度t=35 0C t>15 0CDO 2 ~ 3 mg / L > 1.0 mg / L硝化1克NH3—N:消耗4。
57克O2消耗7。
14克碱度(擦C a Co3计)生成0。
17克硝酸菌细胞(4) 亚硝酸菌的增殖速度 t=25O C活性污泥中µ(Nitrosmohas)=0.18e 0.116(T-15) day –1µ(Nitrosmohas)=0.322 day –1(20OC)纯种培养:µ(Nitrosmohas)=0.41e 0.018(T-15) day -1河水中µ(Nitrosmohas)=0.79e 0.069(T-15) day -1一般它营养型细菌的比增长速度µ =1。
污水处理技术之反硝化碳源投加的简易计算!在硝化反硝化系统中,因内回流携带DO的影响,实际中投加碳源的量并和理论值相差很大,运营中往往是按照经验公式来计算的,简单方便快捷,脱氮系统的CN比的经验值一般控制在4~6,很多时间会采用中间值计算或者通过对化验出水TN来调整投加量,但是对于经验公式的计算,很多同行还不是很清晰,本文将具体介绍一下,并通过案例计算来说明过程!一、反硝化碳源投加简易计算1、外部碳源投加量简易计算方法统一的计算式为:Cm=5N (式1)式中Cm—必须投加的外部碳源量(以COD计)mg/l;5—反硝化1kgNO-3-N需投加外部碳源(以COD 计)5kg;N—需要外部碳源去除的TN量,mg/l2、需用外部碳源反硝化去除的氮量计算N=Ne-Ns (式2)式中Ne—二沉池出水实际TN浓度mg/l;Ns—二沉池TN排放标准mg/l3、简易碳源计算公式的说明(1)将公式中碳源改用COD表示,这样有利于计算各种外加碳源量。
当前使用的外部碳源除甲醇外,还有乙酸、乙酸钠、葡萄糖等。甲醇最经济,但属于易燃易爆的危险化学药品,适用于长期使用且用量大的污水处理厂,偶尔使用或用量较小时,宜采用其他较安全的碳源。常用的外部碳源参数值见表1(2)对公式中中的系数值2.47(以COD表示为3.7)开展修正,把理论计算值修正为实际工程检验后的数值。
德国ATV标准是针对单段活性污泥法污水处理厂设计的指导性文件,其中规定反硝化1kgNO-3-N需投加外部碳源(以COD计)5kg,(相当于甲醇3.33kg),这是从大量工程实践中得出的经验值,应该更接近实际情况。(3)所有反硝化的氮均按硝态氮计算,忽略亚硝态氮的积累,从而简化计算。
生物脱氮工艺处于稳态运行时,系统中不会产生亚硝酸盐积累,通常在反应池中亚硝酸盐浓度很低,往往可以忽略不计。只有在特殊情况下,系统按短程硝化反硝化运行时,才需要考虑亚硝酸盐的积累,一般情况下不予考虑。(4)反硝化池中溶解氧很低,所需要的碳源量极少,可以忽略不计,以简化计算。
污水深度处理的硝化与反硝化一。
硝化(1) 微生物:自营养型亚硝酸菌(Nitrosmohas)自营养型硝酸菌(Nitrobacter)(2) 反应:城市污水中的氮化物主要是NH3,硝化菌的作用是将NH3—N氧化为NO3—NNH+4+1.5O2———NO2+H2O+H+-ΔE亚硝酸菌ΔE=278.42kJNO2+0.5O2———NO-3-ΔE硝酸菌ΔE=278.42kJNH+4+2.0O2——— NO-3+H2+2H+-ΔE硝酸菌ΔE=351kJ研究表明,硝化反应速率主要取决于氨氮转化为亚硝酸盐的反应速率。
硝酸菌的细胞组织表示为C5H7NO255NH+4+76O2+109HCO-3———C5H7NO2+54NO-2+57H2O+104H2Co3亚硝酸菌400 NO2+ NH+4+4 H2Co3+ HCO-3+195 O2——— C5H7NO2+3 H2O+400 NO-3硝酸菌NH+4+1.86 O2+1.98HCO-3——— 0.02C5H7NO2+1.04H2O+0.98 NO-3+1.88H2Co3硝酸菌(3) 保证硝化反应正常进行的必要条件:pH 8~9水温亚硝酸菌反应最佳温度t=35 0C t>15 0CDO 2 ~ 3 mg / L > 1.0 mg / L硝化1克NH3—N:消耗4。
57克O2消耗7。
14克碱度(擦C a Co3计)生成0。
17克硝酸菌细胞(4) 亚硝酸菌的增殖速度 t=25O C活性污泥中µ(Nitrosmohas)=0.18e 0.116(T-15) day –1µ(Nitrosmohas)=0.322 day –1(20OC)纯种培养:µ(Nitrosmohas)=0.41e 0.018(T-15) day -1河水中µ(Nitrosmohas)=0.79e 0.069(T-15) day -1一般它营养型细菌的比增长速度µ =1。
硝化与反硝化废水中的氮常以合氮有机物、氨、硝酸盐及亚硝酸盐等形式存在。
生物处理把大多数有机氮转化为氨,然后可进一步转化为硝酸盐。
一、硝化与反硝化(一) 硝化在好氧条件下,通过亚硝酸盐菌和硝酸盐菌的作用,将氨氮氧化成亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的过程,称为生物硝化作用。
反应过程如下:亚硝酸盐菌NH4++3/2O22-+2H++H2O-△E △E=第二步亚硝酸盐转化为硝酸盐:硝酸盐菌NO-+1/2O2 NO3--△E △E=这两个反应式都是释放能量的过程,氨氮转化为硝态氮并不是去除氮而是减少它的需氧量。
上诉两式合起来写成:NH4++2O2 NO3-+2H++H2O-△E △E=351KJ综合氨氧化和细胞体合成反应方程式如下:NH4+++ NO3-+ H2O+由上式可知:(1)在硝化过程中,1g氨氮转化为硝酸盐氮时需氧;(2)硝化过程中释放出H+,将消耗废水中的碱度,每氧化lg氨氮,将消耗碱度(以CaCO3计) 。
影响硝化过程的主要因素有:(1)pH值当pH值为~时(20℃),硝化作用速度最快。
由于硝化过程中pH将下降,当废水碱度不足时,即需投加石灰,维持pH 值在以上;(2)温度温度高时,硝化速度快。
亚硝酸盐菌的最适宜水温为35℃,在15℃以下其活性急剧降低,故水温以不低于15℃为宜;(3)污泥停留时间硝化菌的增殖速度很小,其最大比生长速率为=~(温度20℃,~。
为了维持池内一定量的硝化菌群,污泥停留时间必须大于硝化菌的最小世代时间。
在实际运行中,一般应取>2 ;(4)溶解氧氧是生物硝化作用中的电子受体,其浓度太低将不利于硝化反应的进行。
一般,在活性污泥法曝气池中进行硝化,溶解氧应保持在2~3mg/L以上;(5)BOD负荷硝化菌是一类自养型菌,而BOD氧化菌是异养型菌。
若BOD5负荷过高,会使生长速率较高的异养型菌迅速繁殖,从而佼白养型的硝化菌得不到优势,结果降低了硝化速率。
所以为要充分进行硝化,BOD5负荷应维持在(BOD5)/kg(SS).d以下。
一、硝化反应在好氧条件下,通过亚硝酸盐菌和硝酸盐菌的作用,将氨氮氧化成亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的过程,称为生物硝化作用。
硝化反应包括亚硝化和硝化两个步骤:NH4++1.5O2 NO2-+H2O+2H+NO2-+0.5O2NO3-硝化反应总方程式:NH3+1.86O2+1.98HCO3- 0.02C5H7NO2+1.04H2O+0.98NO3--+1.88H2CO3若不考虑硝化过程硝化菌的增殖,其反应式可简化为NH4++2O2 NO3-+H2O+2H+从以上反应可知:1)1gNH4+-N氧化为NO3- 需要消耗2*50/14=7.14g碱(以CaCO3计)2)将1gNH4+-N氧化为NO2--N需要3.43gO2,氧化1gNO2--N需要1.14gO2,所以氧化1gNH4+-N需要4.57gO2。
硝化细菌所需的环境条件主要包括以下几方面:a.DO:DO应保持在2-3mg/L。
当溶解氧的浓度低于0.5mg/L时,硝化反应过程将受到限制。
b.PH和碱度:PH7.0-8.0,其中亚硝化菌6.0-7.5,硝化菌7.0-8.5。
最适合PH为8.0-8.4。
碱度维持在70mg/L以上。
碱度不够时,应补充碱c.温度:亚硝酸菌最佳生长温度为35℃,硝酸菌的最佳生长温度为35~42℃。
15℃以下时,硝化反应速度急剧下降;5℃时完全停止。
d.污泥龄:硝化菌的增殖速度很小,其最大比生长速率为 0.3~0.5d-1(温度20℃,pH8.0~8.4)。
为了维持池内一定量的硝化菌群,污泥停留时间必须大于硝化菌的最小世代时间。
对于实际应用中,活性污泥法脱氮,污泥龄一般11~23d。
e.污泥负荷:负荷不应过高,负荷宜0.05-0.15kgBOD/(kgMLSS·d)。
因为硝化菌是自养菌,有机物浓度高,将使异养菌成为优势菌种。
总氮负荷应≤0.35kgTN/(m3硝化段·d),当负荷>0.43kg/(m3硝化段·d)时,硝化效率急剧下降。
污水处理—硝化与反硝化反硝化反应过程:在缺氧条件下,硝酸盐被反硝化细菌还原成为氮气和氧气。
反硝化细菌利用硝酸盐作为电子受体,有机物或者无机物作为电子供体,从而获得能量。
反硝化反应过程需要在缺氧(n)条件下进行,其相应的反应式为:1.反硝化反应方程式:C5H7O2N+5H2O+4NO3-→5NO2-+CO2+7H2O2.反硝化过程总反应式:C5H7O2N+2.5NO3-+3.5H2O→0.5N2+CO2+5H2O通过上述反应过程的物料衡算可知,在反硝化反应过程中,将1克硝酸盐氮还原为氮气需缺氧2.86克,同时产生0.57克有机物或无机物作为电子供体。
在反硝化反应过程中,氮元素的转化经历了以下几个过程:硝酸盐NO3-→亚硝酸盐NO2-→一氧化氮NO→氮气N2.三、硝化反硝化反应过程硝化反硝化反应过程:硝化反应和反硝化反应是一个连续的过程,需要在好氧条件下进行硝化反应,然后在缺氧条件下进行反硝化反应。
硝化反应将氨氮转化为硝酸盐氮,反硝化反应将硝酸盐氮还原为氮气。
硝化反硝化反应过程是一种高效的污水微生物脱氮方法,可以有效地去除污水中的氮元素。
四、污水硝化反硝化脱氮处理技术的应用污水硝化反硝化脱氮处理技术是一种成熟的污水处理方法,已经被广泛应用于城市污水处理厂和工业污水处理厂中。
该技术可以有效地去除污水中的氮元素,降低氮污染物排放,保护水环境。
同时,该技术具有工艺简单、运行成本低等优点,适用于不同规模的污水处理厂。
好氧池是指充氧池,其溶解氧浓度一般不小于2mg/L。
其主要功能是降解有机物和进行硝化反应。
当除磷为主要目标时,应采用厌氧/好氧工艺。
其基本工艺流程如下:当除氮为主要目标时,宜采用缺氧/好氧工艺。
其基本工艺流程如下:如果需要同时脱氮除磷,则应采用厌氧/缺氧/好氧(A/A/O)工艺。
在厌氧条件下,VFA(挥发性脂肪酸)、PHA(聚羟基脂肪酸)、PO(磷酸盐)和PP(多聚磷酸盐)可以被PAOs吸收和转化为PHA。
硝化作用和反硝化作用方程式硝化作用和反硝化作用是生物地球化学循环中重要的氮循环过程。
氮是生物体中不可或缺的元素,它在大气中占据了七成,但在生物体内的含量却相对较低。
硝化作用和反硝化作用是维持氮的循环平衡的关键过程。
硝化作用是指氨氧化细菌将氨氧化为亚硝酸,再由亚硝酸氧化细菌将亚硝酸氧化为硝酸的过程。
这个过程主要发生在土壤和水体中,涉及到两种细菌:氨氧化细菌和亚硝酸氧化细菌。
氨氧化细菌(Nitrosomonas)是一类能够将氨氧化为亚硝酸的细菌。
它们利用氨氧化酶将氨转化为亚硝酸,反应式如下:NH3 + 1.5O2 → NO2- + H2O + 2H+亚硝酸氧化细菌(Nitrobacter)则进一步将亚硝酸氧化为硝酸,反应式如下:NO2- + 0.5O2 → NO3-硝化作用是一个氧化过程,需要充足的氧气供应。
氨氧化细菌和亚硝酸氧化细菌分别存在于土壤和水体中,它们共同协作完成氨氧化和亚硝酸氧化的反应,将氨转化为硝酸。
反硝化作用是指某些特定的细菌利用硝酸作为电子受体进行呼吸代谢,将硝酸还原为氮气(N2)释放到大气中。
这个过程主要发生在缺氧或微氧的环境中,例如湿地、淤泥等。
反硝化作用的细菌主要是厌氧细菌,它们利用硝酸还原酶将硝酸还原为氮气,反应式如下:2NO3- → N2 + 2NO2-反硝化作用起到了氮气的释放和氮循环的调节作用。
在湿地等缺氧环境中,硝酸是细菌的主要氮源,通过反硝化作用将硝酸还原为氮气,维持了氮的循环平衡。
硝化作用和反硝化作用是氮循环中相互联系的两个过程。
硝化作用将有机氮和无机氮转化为硝酸,提供了植物吸收氮的来源。
而反硝化作用将硝酸还原为氮气,释放到大气中,起到了氮的去除作用。
两者相互配合,维持了氮在生物地球化学循环中的平衡。
总结起来,硝化作用和反硝化作用是氮循环中重要的过程。
硝化作用将氨氧化为亚硝酸,再将亚硝酸氧化为硝酸,提供了植物吸收氮的来源。
反硝化作用则将硝酸还原为氮气,释放到大气中,起到了氮的去除作用。
反硝化脱氮是一种重要的生物脱氮过程,通过该过程可以将硝酸盐还原成氮气,从而减少水体中的硝酸盐含量,防止水体富营养化和产生蓝藻水华。
反硝化脱氮产生的氧量计算公式是评价反硝化脱氮效果的重要指标之一。
本文将从反硝化脱氮的定义、反应方程式、氧量计算公式及其解释等方面对这一话题展开说明。
一、反硝化脱氮的定义反硝化脱氮是指一些细菌或真菌利用硝酸盐作为氧化剂,将有机物中含氮化合物还原成氮气的过程。
这是一种不需要外源氧气参与的脱氮过程,在水体自然环境中具有重要的意义。
二、反应方程式反硝化脱氮的反应方程式可以表示为:6(NO3)- + 5C6H12O6 → 6N2 + 6CO2 + 30H2O该方程表示了硝酸盐和有机物反应生成氮气、二氧化碳和水的过程。
根据这个方程式,可以推导出反硝化脱氮产生的氧量计算公式。
三、氧量计算公式反硝化脱氮产生的氧量指的是在反硝化过程中,硝酸盐被还原成氮气,这一过程所需要的氧气量。
根据反应方程式可以列出如下的氧量计算公式:Oxygen required = (1/6) x (molecular weight of NO3-) x (oxygen demand/NH3-N)这个公式表示了反硝化脱氮所需氧量的计算方法。
其中,molecular weight of NO3- 是硝酸盐的摩尔质量,通常为62 g/mol;oxygen demand/NH3-N 是氨氮的氧化氧需的比值。
根据这个公式,可以用来估算反硝化脱氮产生的氧量,从而评价反硝化脱氮工艺的效果。
四、计算公式解释在该计算公式中,(1/6) 是因为硝酸盐每个分子需要6个氧原子参与反应。
相对应的,反硝化过程每转化1mol硝酸盐需消耗(1/6)mol氧气。
molecular weight of NO3- 是硝酸盐的摩尔质量,用于将硝酸盐的质量转化为摩尔数;而氧化氧需的比值是反硝化过程所需氧气量与氨氮的浓度之间的关系,可以用于评价水体中的氮氧化过程。
分段进水A/O脱氮工艺反硝化速率的测定王卿卿1,王社平1、2,惠灵灵1,金尚勇1(1 西安建筑科技大学环境与市政工程学院,陕西西安,710055;2. 西安市市政设计研究院,陕西西安,710068)摘要: 采用间歇式反应器对分段进水A/O脱氮工艺中试装置中活性污泥的反硝化速率进行了测定,结果表明:反硝化过程存在三个速率明显不同的阶段,且随着反应时间的延长,反硝化速率逐渐降低。
根据实验结果提出了城市污水厂缺氧选择池和生化反应池缺氧区设计计算时反硝化速率、水力停留时间的参考值。
关键词:城市污水;反硝化速率;分段进水A/O脱氮工艺The Determination of Denitrification Rate of Step-feed A/ONitrogen Removal ProcessWang Qingqing1, Wang Sheping1,2, Hui Lingling1,Jin Shangyong1(1.School of Environmental and municipal Engineering,Xi,an University of Architecture & Technology , Shanxi Xi,an ,7100552. Xi,an Municipal Engineering Design and Research Institution , ShanxiXi,an ,710068)Abstract: The denitrification rate is determined in batch reactor, the results indicated that there are three obvious different denitrification rates stages in the denitrification process, and with the reaction time prolonging, the denitrification rate declined gradually. According to the experimental results, the reference value of the denitrification rate and hydraulic retention time (HRT) are suggested, which is used in designing and calculating the anoxic selecting tank and the bio-reactor anoxic zone of the municipal wastewater treatment plant (MWTP) .Key Words: municipal wastewater, the specific denitrification rate, Step-feed Nitrogen Removal Process.反硝化速率的测定对于城市污水处理厂生化反应池缺氧区及缺氧选择池的设计具有十分重要的意义。
利用测定的反硝化速率,可更加合理的确定生物反应池的水力停留时间,使其既能满足反硝化反应的充分进行,又不至于停留时间过长,池容过大,增加构筑物的投资。
由于反硝化反应是由异养型厌氧微生物完成的生物化学过程,在缺氧(不存在分子态溶解氧)条件下,利用硝酸盐中的氧作为电子受体,有机物作为碳源及电子供体,由反硝化菌将NO2-N和NO3-N还原成气态氮(N2)或N2O、NO。
生物反硝化过程可以用式(1)和式(2)表示[1]:NO2- + 3H(电子供体有机物) →1/2N2 + H2O + OH-(1)NO3- + 5H(电子供体有机物) →1/2N2 + H2O + OH-(2)因此,通过测定混合液中起始的NO3‾-N浓度,并间隔一定时间段测定混合液中NO3‾-N 的浓度,根据测定结果即可得到NO3‾-N浓度随时间的变化曲线,利用曲线的斜率r和测定的混合液MLVSS值,由式即可求得反硝化速率(mgNO3‾-N/gMLVSS·h)[2]。
试验结合分段进水A/O脱氮工艺中试研究,以实际城市污水处理厂进水为试验用水,测定了分段进水A/O脱氮工艺中试装置中活性污泥的反硝化速率。
其结果可作为城市污水厂生化反应池缺氧区和缺氧选择池设计时参考。
1试验装置与方法1.1试验装置测定活性污泥反硝化速率的试验装置采用间歇式反应器,如图1所示。
试验装置为有机玻璃制成,直径D=15 cm,高H= 25 cm,有效容积V= 4200 cm3。
①磁力搅拌器②排气管③氮气通气管④取样口⑤pH/T测量仪⑥玻璃电极⑦温度计探头⑧磁子⑨反应器图1 活性污泥反硝化速率测定装置1.2测定方法在分段进水A/O脱氮工艺中试装置第一级缺氧区中取1L活性污泥混合液,静沉30min后,排出上清液。
向间歇式反应器(如图1所示)内通入氮气,将反应器内的空气排出,然后用漏斗将静沉后的活性污泥和经过滤后的原污水先后加入间歇式反应器中,使反应器内的混合液容积达到4000 cm3,同时,加入一定量的硝酸钾(KNO3)和0.5mlATU丙烯基硫脲(Allylthiourea,简称ATU,可以抑制亚硝化细菌的活性,从而抑制活性污泥的硝化反应)[3],使混合液中硝酸盐的起始浓度控制在25~45mg/L之间。
再次向反应器中通入氮气,以隔绝空气中的氧气,消除耗氧反应对反硝化作用的影响,并采用磁力搅拌器搅拌,使活性污泥混合液和原水充分混合。
然后开始计时并取第一个水样,随后间隔4、8、12、16、20、25、30、35、40、50、60、70、80、100、120、140、160、180、200、220、240、260min……取样,将取出的混合液过滤后测定其NO3‾-N的浓度值。
试验结束时,测定混合液中MLVSS值。
根据不同时刻测定的NO3‾-N浓度值,绘制NO3‾-N浓度随时间的变化曲线图,通过计算曲线的斜率r,即可求得反硝化速率(mgNO3‾-N/gMLVSS·h)。
1.3分析方法硝氮浓度(NO3‾-N):采用紫外分光光度法测定;pH:采用玻璃电极法测定;MLVSS:采用重量法测定;化学需氧量(COD):采用重铬酸钾标准法测定。
2实验结果与分析2.1活性污泥反硝化速率的测定结果试验期间,测定了分段进水A/O脱氮中试装置第一级缺氧区活性污泥的反硝化速率,其结果如图2所示,反硝化速率值如表1所示。
图2 活性污泥反硝化速率曲线图表1 活性污泥反硝化速率测定结果2.2结果分析由图2可以看出,反硝化过程中存在三个明显不同速率变化阶段,且随着反应时间的延长,反硝化速率逐渐降低。
第一阶段反硝化速率最大,混合液中NO3‾-N浓度下降最快,试验期间得到的最大反硝化速率值为13.09~20.20mgNO3‾-N/gMLVSS·h,测定第一阶段反硝化过程反应时间变化较大,在12~30 min之间,这主要是受实际污水厂进水水质变化的影响。
在此阶段反硝化菌优先利用污水中易生物降解的可溶性有机物作为碳源进行反硝化反应,此时的反硝化速率与NO3‾-N浓度高低无关,而只与反硝化菌的数量有关。
实测的最大反硝化速率值可作为城市污水厂缺氧选择池工艺设计计算时参考,缺氧选择池水力停留时间可采用15~30 min。
第二阶段反硝化速率降低,试验得到该阶段反硝化速率值为4.24~5.55mgNO3‾-N/gMLVSS·h,反应时间在60~130 min之间。
这是由于反硝化菌在易降解有机基质耗尽后所利用的碳源是颗粒态及复杂的可缓慢降解的有机基质。
实测第二阶段反硝化速率值可作为城市污水厂生化反应池缺氧区工艺计算时参考。
第三阶段反硝化速率更低,试验期间得到的反硝化速率值为1.91~3.44mgNO3‾-N/gMLVSS·h,此阶段反应时间大约为40~80 min,分析原因主要是可生物降解的碳源已基本耗尽,反硝化菌只能通过细胞物质的自身氧化,即内源呼吸代谢产物作碳源进行反硝化反应,所以反应速率低。
在测定反硝化速率过程中,还进行了污水中有机物(COD)降解的分析测定,考察反应过程中COD降解量与NO3‾-N降解量之间的关系。
以实验(d)为例,反应开始时,实测NO3‾-N 的初始浓度为31.84mg/L,溶解态COD的初始浓度为174.00mg/L,反应结束时NO3‾-N 的剩余浓度为5.71mg/L,溶解态COD的剩余浓度为94.00mg/L。
理论上,电子受体NO3‾-N的化学需氧量(COD)的当量为2.86gCOD/gN,即转化1g/L NO3‾-N为N2时,需消耗有机物(COD)2.86g/L[4]。
而实际测得COD降解量与NO3‾-N降解量的比值。
结果表明反应过程中NO3‾-N降解量与对应的COD降解量的比值大于理论值。
分析产生偏差的主要原因是:①在试验过程中,由于是实际城市污水,混合液中多少会有点分子态溶解氧作为电子受体消耗了溶解态的COD;②原水中一部分可生物降解的有机物转化成了细胞物质;③原水中还有一些有机物属于难生物降解性的,在测定反硝化速率试验过程中未被代谢利用。
3结论以实际城市污水处理厂进水为试验用水,利用间歇式反应器,测定了分段进水A/O脱氮工艺中试装置中活性污泥的反硝化速率,结果表明:(1)反硝化过程中存在三个速率明显不同的反硝化速率阶段,且随着反应时间的延长,反硝化速率逐渐降低。
第一阶段反硝化速率最大,其反硝化速率值为13.09~20.20mgNO3‾-N/gMLVSS·h,所需反应时间为12~30 min;第二阶段反硝化速率次之,试验期间得到的反硝化速率值为4.24~5.55mgNO3‾-N/gMLVSS·h,反应时间在60~130 min之间;第三阶段反硝化速率最小,试验期间得到的反硝化速率值为1.91~3.44mgNO3‾-N/gMLVSS·h,反应时间大约为40~80 min。
(2)城市污水厂进水水质变化对反硝化过程影响较大。
研究得到的反硝化速率值和反应时间可作为城市污水厂缺氧选择池、生化反应池缺氧区工艺设计计算时参考。
(3)由于试验过程存在偏差,实际测得的反硝化过程中NO3‾-N降解量与对应的COD降解量的比值大于理论值。
参考文献:[1] 郑兴灿等.污水除磷脱氮技术[M].北京,中国建筑工业出版社,1998.[2] 王社平,彭党聪等.城市污水分段进水A/O脱氮工艺实验研究[J].环境科学研究,2006,19(3):78~83.[3]王建龙,吴立波,齐星等.用氧吸收速率( OUR) 表征活性污泥硝化活性的研究[J].环境科学学报,1999,9(3):225~229.[4] Leslie Grady C.P. and Jr.Glen T.Daigger等著,张锡辉,刘勇弟译.废水生物处理第二版,改编和扩充[M].化学工业出版社环境科学与工程出版中心出版发行,2003.。