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1、水處置中生物脫氮大體原理進(jìn)行生物脫可分為氨化-硝化-反硝化三個(gè)步驟。由于氨化反映速度專門快,在一樣處置設(shè)施中均能完成,故生物脫的關(guān)鍵在于硝化和反硝化。生物脫是在微生物的作用下,將有機(jī)和NH3-N轉(zhuǎn)化為N2和NxO氣體的進(jìn)程1。中存在著有機(jī)、NH3-NNOx-N等形式的,而其中以NH3-N和有機(jī)為要緊形式。在生物處置進(jìn)程中,有機(jī)被異養(yǎng)微生物氧化分解,即通過氨化作用轉(zhuǎn)化為成NH3-N,而后經(jīng)硝化進(jìn)程轉(zhuǎn)化變成NOx-N,最后通過反硝化作用使NOx-N轉(zhuǎn)化成N2,而逸入大氣。由此可見,進(jìn)行生物脫可分為氨化-硝化-反硝化三個(gè)步驟。由于氨化反映速度專門快,在一樣處置設(shè)施中均能完成,故生物脫的關(guān)鍵在于硝化和
2、反硝化。1 .氨化作用氨化作用是指將有機(jī)化合物轉(zhuǎn)化為NH3-N的進(jìn)程,也稱為礦化作用。參與氨化作用的細(xì)菌稱為氨化細(xì)菌。在自然界中,它們的種類很多,要緊有好氧性的熒光假單胞菌和靈桿菌、兼性的變形桿菌和厭氧的腐敗梭菌等。在好氧條件下,要緊有兩種降解方式,一是氧化酶催化下的氧化脫氨2。例如氨基酸生成酮酸和氨:丙氨酸亞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?dāng)[脫反映。例如尿素能被許多細(xì)菌水解產(chǎn)生氨,分解尿素的細(xì)菌有尿八聯(lián)球菌和尿素芽抱桿菌等,它們是好氧菌,其反映式如下:(NN3c0:;鼻十也十%。在厭氧或缺氧的條件下,厭氧微生物和兼性厭氧微生物對(duì)有機(jī)化合物進(jìn)行還原脫氨、水?dāng)[脫氨和脫水
3、脫氨三種途徑的氨化反映。CHyCHNHCOOHCOCOON+AW?2 .硝化作用硝化作用是指將NH3-N氧化為NOx-N的生物化學(xué)反映,那個(gè)進(jìn)程由亞硝酸菌和硝酸菌一起完成,包括亞硝化反映和硝化反映兩個(gè)步驟。該反映歷程為:吟+/0+2型£7亞硝化反應(yīng)2(2-6)N19J+R今兒石白化反應(yīng)2(2-7)會(huì)反應(yīng)式523-2(2-8)亞硝酸菌有亞硝酸單胞菌屬、亞硝酸螺桿菌屬和亞硝酸球菌屬。硝酸菌有硝酸桿菌屬、硝酸球菌屬。亞硝酸菌和硝酸菌統(tǒng)稱為硝化菌22。發(fā)生硝化反映時(shí)細(xì)菌別離從氧化NH3-N和NO2-N的進(jìn)程中取得能量,碳源來自無機(jī)碳化合物,如CO32、HCO、CO冷。假定細(xì)胞的組成為C5H7
4、NO2那么硝化菌合成的化學(xué)計(jì)量關(guān)系可表示為:亞眥反應(yīng)項(xiàng)3T10NO7+3C,H了2234Hm°(2-9)硝化反應(yīng)"+啊+10NOT10NO(小|在綜合考慮了氧化合成后,對(duì)亞用中的硝化反應(yīng)總方程式為!%+1,獎(jiǎng)。口+。.988。17QQZC'HKJ+LQ4比。+0.98hror+0.88H.CO,由上式能夠看出硝化進(jìn)程的三個(gè)重要特點(diǎn):NH3的生物氧化需要大量的氧,大約每去除1g的NH3-N需要;硝化進(jìn)程細(xì)胞產(chǎn)率超級(jí)低,難以維持較高物質(zhì)濃度,專門是在低溫的冬季;硝化進(jìn)程中產(chǎn)生大量的質(zhì)子(H+),為了使反映能順利進(jìn)行,需要大量的堿中和,理論上大約為每氧化1g的NH3-N需
5、要堿度(以NaCO31)。3 .反硝化作用反硝化作用是指在厭氧或缺氧(DO寸條件下,NOx-N及其它氧化物被用作電子受體被還原為氣或的其它氣態(tài)氧化物的生物學(xué)反映,那個(gè)進(jìn)程由反硝化菌完成3-4。反映歷程為:NO; T NO£ tNOT Np T M(2-12)Nq+5用(有機(jī)電子供體)7工+ZHQ+OH-2(2-13)+3田(有機(jī)電子供體)T5M+HQ+OH-2(2-14)H能夠是任何能提供電子,且能還原NOx-N為氣的物質(zhì),包括有機(jī)物、硫化物、H+等。進(jìn)行這種反映的細(xì)菌要緊有變形桿菌屬、微球菌屬、假單胞菌屬、芽胞桿菌屬、產(chǎn)堿桿菌屬、黃桿菌屬等兼性細(xì)菌,它們?cè)谧匀唤缰衅毡榇嬖凇S蟹肿友醮嬖跁r(shí),利用O2作為最終電子受體,氧化有機(jī)物,進(jìn)行呼吸;無分子氧存在時(shí),利用NOx-N進(jìn)行呼吸。研究說明,這種利用分子氧和NOx-N之間的轉(zhuǎn)換很容易進(jìn)行,即便頻繁互換也可不能抑制反硝化的進(jìn)行。大多數(shù)反硝化菌能進(jìn)行反硝化的同時(shí)將NOk-N同化為NH3-N而供給細(xì)胞合成之用,這也確實(shí)是所謂同化反硝化。只有當(dāng)NOk-N作為反硝化菌唯一可利用的氨源時(shí)Nd-N同化代謝才可能發(fā)生。若是中同時(shí)存在NH3-N反硝化菌有限地利用NH3-N進(jìn)行合成。4 .同化作用在生物脫進(jìn)程中,中的一部份(NH3-N或有機(jī))被同化為異養(yǎng)生物細(xì)胞的組成部份。微生物細(xì)胞采納C60H87O23N12床表示,
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