隨著(zhù)水受到氮素的污染越來(lái)越嚴重,廢水的脫氮越來(lái)越受到人們的重視。其中,生物脫氮技術(shù)通過(guò)S型濾磚反硝化工藝去除有機氮和氨氮,具有不可比擬的發(fā)展前景。
下面小編就給大家介紹一下S型濾磚反應機理相關(guān)內容是什么?
S型濾磚反應機理:
1、S型濾磚硝化反應
S型濾磚硝化反應是由一類(lèi)自養耗氧微生物完成的,包括兩個(gè)步驟:步為亞硝化過(guò)程,是由亞硝酸菌將氨氮轉化為亞硝酸鹽;第二步為硝化過(guò)程,由硝酸菌將亞硝酸鹽進(jìn)一步氧化為硝酸鹽,亞硝酸菌和硝酸菌統稱(chēng)為硝化菌,都利用無(wú)機碳化合物如CO32-、HCO3-和CO2作為碳源,從NH3、NH4+或NO2-的氧化反應中獲取能量。
亞硝酸菌和硝酸菌的特性大致相似,但前者的世代期較短,生長(cháng)率較快,因此較能適應沖擊負荷和不利的環(huán)境條件,當硝酸菌受到抑制時(shí),有可能出現NO2-積累的情況。
S型濾磚反硝化反應
S型濾磚反硝化反應是由一群異養性微生物完成的生物化學(xué)過(guò)程,它的主要過(guò)程是在缺氧的條件下,將硝化過(guò)程中產(chǎn)生的亞硝酸鹽和硝酸鹽還原成氣態(tài)氮。反硝化細菌多數是兼性細菌,有分子態(tài)氧存在時(shí),反硝化氧化分解有機物,利用分子氧作為最終電子受體。在無(wú)分子態(tài)氧條件下,反硝化菌利用硝酸鹽和亞硝酸鹽中的N5+和N3-作為電子受體,O2-作為受氫體生成H2O和OH-堿度,有機物則作為碳源和電子供體提供能量,并得到氧化穩定。
S型濾磚反硝化過(guò)程中亞硝酸鹽和硝酸鹽的轉化時(shí)通過(guò)反硝化細菌的同化作用和異化作用來(lái)完成的。異化作用就是將NO2-和NO3-還原為NO、N2O、N2等氣體物質(zhì),主要是N2。而同化作用是反硝化菌將NO2-和NO3-還原成為NH3-N,供新細胞合成使用,使氮成為細胞質(zhì)的成分,此過(guò)程可成為同化反硝化。
S型濾磚反硝化反應一般以有機物為碳源和電子供體。當環(huán)境中缺乏有機物時(shí),微生物還可以消耗自身的原生質(zhì),進(jìn)行所謂的內源反硝化。反應式如下:
C5H7O2N+4NO3-→5CO2+NH3+2N2+4OH-
可見(jiàn)內源反硝化的結果是細胞原生質(zhì)的減少,并會(huì )有NH3的生成,因此廢水處理中均不希望此種反應占主導地位,而應提供必要的碳源。
2、短程硝化反硝化脫氮
傳統的全程硝化反硝化,一直是國內外廣泛采用的廢水脫氮工藝,能有效地去除廢水中的氮,并且若不經(jīng)過(guò)完全硝化產(chǎn)生HNO2,有一定的好氧性和毒性,影響出水COD和受納水體的溶解氧,對受納水體和人是不安全的,應避免出現HNO2。
另外,氨在自然生物氧化過(guò)程中,NH4+→NO2-可釋放242.8~351.7kJ/moL的能量,亞硝酸鹽從中獲取5%~10%的能量。NH4-→NO3-可釋放64.5~87.5kJ/moL的能量,硝酸菌從中可獲取5%~10%的能量,是亞硝化菌有效利用能量的四分之一到五分之一,要達到相同的能量,硝酸菌氧化NO2-量必須達到亞硝酸菌氧化NH4+量的4~5倍,因而在穩定狀態(tài)下不會(huì )有HNO2積累,氨會(huì )被氧化成硝酸。但NO3-的生成不僅延長(cháng)了脫氮反應歷程,還造成了能源和外加碳源的浪費。
實(shí)際上,氨被氧化為硝酸鹽是由兩類(lèi)獨立的細菌(即亞硝酸菌和硝酸菌)催化完成的,它們的親緣關(guān)系并不密切,生理特征存在著(zhù)明顯的差異;對于反硝化菌,無(wú)論NO2-還是NO3-都可以作為最終受氫體,因此,生物脫氮也可以經(jīng)NH4+→NO2-→N2的途徑完成,這就是短程硝化反硝化生物脫氮技術(shù)。
前由于環(huán)境污染的不斷加重,從加強環(huán)保的角度出發(fā),出水總氮成為一個(gè)重要的指標:非敏感地區40mg/L,敏感地區20mg/L;另外《城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)》標準中的循環(huán)冷卻水水質(zhì)標準對氨氮提出了更高的排放要求??墒堑侥壳盀橹箲玫脑S多脫氮工藝一方面從降低運行成本出發(fā),另一方面也是因為技術(shù)原因,只考慮了氨氮的去除,而忽略了總氮的去除,有時(shí)出水氨氮雖然達到標準≤15mg/L,但是總氮卻達到200mg/L。
在新標準提出前,報道的一些數據普遍反映總氮去除率在70%左右,因此對于這種高總氮的污水要達到排放要求,需要采取不同的措施來(lái)解決。最經(jīng)濟實(shí)用的方法是改善和優(yōu)化目前的生化脫氮工藝,從設計一開(kāi)始就以脫總氮為目的,而不是以降低氨氮為目的來(lái)設計。由于生化過(guò)程的本身的局限性,生化過(guò)程也不能完全保證總氮的排放,有必要結合其它一些處理措施,例如化學(xué)沉淀,吸附,膜過(guò)濾技術(shù)等。所以在本方案中采用了優(yōu)化的脫氮工藝:污泥法工藝和膜結合的聯(lián)合脫氮工藝。
經(jīng)過(guò)硝化-反硝化過(guò)程,沼液中的有機物和氨氮大部分被轉化為無(wú)機物(CO2、H2O、N2)從水中去除,一小部分則轉化為細胞物質(zhì),通過(guò)定期排泥被排出系統。
生化系統主要由反硝化池/硝化池、消泡系統和冷卻系統組成,其它系統的輔助設備也列入生化系統。其中反硝化池一組,硝化池一組,厭氧反應器出水進(jìn)入生化系統生產(chǎn)線(xiàn),生化系統為AO型生化反應器,反應器內的好氧微生物對水中的有機物進(jìn)行分解利用,合成細胞組織,放出水和二氧化碳。水中的氨氮一部分用于除碳反應中細胞合成,一部分被硝化細菌利用,生成硝酸鹽、亞硝酸鹽。硝酸鹽、亞硝酸鹽隨硝化液回流至反硝化池,在缺氧環(huán)境下發(fā)生反硝化,硝酸鹽和亞硝酸鹽被還原,生成氮氣逸出,實(shí)現脫氮。
MBR系統由硝化池取水進(jìn)行泥水分離,濃縮后的泥水混合液作為內回流回反硝化段。生化生化系統每日排出污泥,含水率為98.0-99.0%,由于污泥濃度較低,本系統設置了污泥存儲池,然后通過(guò)污泥泵送至板框壓濾機,使得最終泥餅含水率低于80%。
也稱(chēng)“脫氮作用”,主要是反硝化細菌在缺氧的條件下,還原硝酸鹽,釋放出分子態(tài)氮或一氧化二氮的過(guò)程。
在PH為酸性和氧濃度高的環(huán)境下,一氧化二氮(N20)是主要產(chǎn)物。
在PH為中性至弱堿性的厭氧環(huán)境中,氨氣(N2)是主要產(chǎn)物。
各項指標測定方法均為標準方法, 其中NO3--N采用紫外分光光度法; NO2--N采用乙二胺分光光度法; COD采用重鉻酸鉀滴定法; NH4+-N采用納氏試劑分光光度法; pH采用玻璃電極法.由于NO2--N的存在會(huì )影響COD的測定, 因此, 對測定COD進(jìn)行校正: COD校正= COD實(shí)測-1.14CNO2--N.通過(guò)活性試驗測定反硝化過(guò)程中NOx--N的濃度變化及污泥濃度, 根據式(2)~(5) 計算反硝化速率及轉化效率.
進(jìn)行硝化作用的微生物以自養型好氧菌為主體,其特點(diǎn):以無(wú)機碳作為細胞生長(cháng)的碳源,一般為專(zhuān)性好氧菌,在缺氧時(shí)受到抑制;棲居在活性污泥菌膠團表面,以桿菌、球菌為主。大家都知道,硝化系統的最終產(chǎn)物是硝酸鹽,是亞毒性的,一般是通過(guò)換水稀釋?zhuān)WC其濃度在可控范圍內。而反硝化系統的作用,是將硝化系統的產(chǎn)物硝酸鹽,通過(guò)一系列的化學(xué)反應,變成氣體排出水體,從而保證水體的穩定、安全。
硝化反硝化工藝即A/O法有以下4種組合方式:第1種,A/O法,即缺氧—好氧法;第2種,A2/O法,即厭氧—缺氧—好氧法;第3種,A/O2法,即缺氧—好氧—好氧法;第4種,A2/O2法,即厭氧—缺氧—好氧—好氧法。廢水處理由3部分組成:預處理、生化處理和后處理。預處理包括除油池、氣浮池和調節池。生化處理包括厭氧反應器、缺氧池、好氧池、中沉池、接觸氧化池和二沉池。后處理包括混合反應池、混凝沉淀池和過(guò)濾器。
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