废水处理厌氧和好氧生物处理技术

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6、有毒物质:

——常见的抑制性物质有:硫化物、氨氮、重金属、氰化物及某些有机物;

①硫化物和硫酸盐:硫酸盐和其它硫的氧化物很容易在厌氧消化过程中被还原成硫化物;可溶的硫化物达到一定浓度时,会对厌氧消化过程主要是产甲烷过程产生抑制作用;投加某些金属如Fe可以去除S2-,或从系统中吹脱H2S可以减轻硫化物的抑制作用。 ②氨氮:氨氮是厌氧消化的缓冲剂;但浓度过高,则会对厌氧消化过程产生毒害作用;抑制浓度为50~200mg/l,但驯化后,适应能力会得到加强。 ③重金属:——使厌氧细菌的酶系统受到破坏。 ④氰化物: ⑤有毒有机物:

四、厌氧生物处理的主要特征 1、厌氧生物处理过程的主要优点:

① 能耗大大降低,而且还可以回收生物能(沼气); ② 污泥产量很低;

——厌氧微生物的增殖速率比好氧微生物低得多,产酸菌的产率Y为0.15~0.34kgVSS/kgCOD,产甲烷菌的产率Y为0.03kgVSS/kgCOD左右,而好氧微生物的产率约为0.25~0.6kgVSS/kgCOD。

③ 厌氧微生物有可能对好氧微生物不能降解的一些有机物进行降解或部分降解; ④ 反应过程较为复杂——厌氧消化是由多种不同性质、不同功能的微生物协同工作的一个连续的微生物过程;

2、厌氧生物处理过程的主要缺点: ① 对温度、pH等环境因素较敏感;

② 处理出水水质较差,需进一步利用好氧法进行处理; ③ 气味较大;

④ 对氨氮的去除效果不好;等等 第三节 废水生物脱氮原理 一、废水生物脱氮的基本过程

①氨化(Ammonificaton):废水中的含氮有机物,在生物处理过程中被好氧或厌氧异养型微生物氧化分解为氨氮的过程;

②硝化(Nitrification):废水中的氨氮在好氧自养型微生物(统称为硝化菌)的作用下被转化为NO2- 和NO3-的过程;

③反硝化(Denitrification):废水中的NO2- 和/或NO3-在缺氧条件下在反硝化菌(异养型细菌)的作用下被还原为N2的过程。

二、硝化反应(Nitrification) 1、硝化反应的基本原理

硝化反应分为两步进行:① ; ② 。

是由两组自养型硝化菌分两步完成的:① 亚硝酸盐细菌(或称为氨氧化细菌)(Nitrosomonas);② 硝酸盐细菌(或称为亚硝酸盐氧化细菌)(Nitrobacter); 到目前为止,还未发现有任何一种细菌可以直接将氨氮通过一步氧化到硝酸盐。

这两种硝化细菌的特点:① 都是革兰氏染色阴性、不生芽孢的短杆菌和球菌;② 强烈好氧,不能在酸性条件下生长;③ 无需有机物,以氧化无机含氮化合物获得能量,以无机C(CO2或HCO3-)为碳源;④ 化能自养型;⑤ 生长缓慢,世代时间长。 2、硝化反应过程及反应方程式 ① 亚硝化反应: 如果加上细胞合成,则:

亚硝酸盐细菌的产率是:0.146g/g NH4+-N(113/55/14);

氧化1mg NH4+-N为NO2--N,需氧3.16mg(76´32/55/14);

氧化1mg NH4+-N为NO2--N,需消耗7.08mg碱度(以CaCO3计)(109´50/55/14) ② 硝化反应: 如果加上细胞合成,则:

硝酸盐细菌的产率是:0.02g/gNO2---N(113/400/14)

氧化1mg NO2--N为NO3—N,需氧1.11mg(195*32/400/14) 几乎不消耗碱度 ③总的硝化反应: 如加上细胞合成,则:

总的细菌产率是: 0.02g/gNO2--N(113/400/14); 氧化1mg 为 ,需氧4.27mg(1.86*32/14); 氧化1 mg 为 ,需消耗碱度7.07mg(以CaCO3计);

污水中必须有足够的碱度,否则硝化反应会导致pH值下降,使反应速率减缓或停滞; 如果不考虑合成,则:氧化1 mg NH4+-N为NO3--N,需氧4.57mg,其中亚硝化

反应3.43mg,硝化反应1.14mg,需消耗碱度7.14mg(以CaCO3计) 3、硝化反应所需要的环境条件

两种硝化菌对环境的变化都很敏感,要求较苛刻,主要如下:

① 好氧条件(DO不小于1mg/l),并能保持一定的碱度以维持稳定的pH值(适宜的pH为8.0~8.4);

② 进水中的有机物的浓度不宜过高,一般要求BOD5在15~20mg/l以下; ③ 硝化反应的适宜温度是20~30°C,15°C以下时,硝化反应的速率下降,小于5°C时,完全停止;

④ 硝化菌在反应器内的停留时间即污泥龄,必须大于其最小的世代时间(一般为3~10天);

⑤ 高浓度的氨氮、亚硝酸盐或硝酸盐、有机物以及重金属离子等都对硝化反应有抑制作用。

三、反硝化反应(Denitrification) 1、反硝化反应及反硝化细菌

反硝化反应是指硝酸盐或亚硝酸盐在反硝化菌的作用下,被还原为气态氮(N2)的过程;

反硝化菌属异养型兼性厌氧菌,并不是一类专门的细菌,它们大量存在于土壤和污水处理系统中,如变形杆菌、假单胞菌等,土壤微生物中有50%是这一类具有还原硝酸盐能力的细菌;

反硝化菌能在缺氧条件下,以 或 为电子受体,以有机物为电子供体,而将氮还原; 在反硝化菌的代谢活动下, 或 中的N可以有两种转化途径:① 同化反硝化,即最终产物是有机氮化合物,是菌体的组成部分;② 异化反硝化,即最终产物是氮气(N2)

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