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益科普|生物脱氮机理
在水处理中有关氮素经常提到的几个术语包括:总氮(TN)、凯氏氮(TKN)、有机氮、无机氮、氨氮,他们之间的关系如下:
总氮(TN)=有机氮+无机氮=凯氏氮(TKN)+NOx-N;
无机氮=氨氮(NH3-N,NH4-N)+硝态氮(NO3--N)+亚硝态氮(NO2-N);
凯氏氮(TKN)=有机氮+氨氮(NH3-N,NH4-N)


在废水脱氮技术中广泛使用生物法进行处理,生物脱氮是依靠水体中微生物的生理代谢作用将不同形态的氮转化为氮气的过程,流程为:




废水中难降解的有机氮通过水解氨化作用,含氮有机化合物在氨化菌微生物的作用下首先分解为氨氮(NH3--N,NH4-N), 在亚硝化作用及硝化作用下硝化菌把氨氮转化为硝态氮(NOX-N),继而在反硝化菌把硝酸盐转化为氮气含氮有机化合物最终转化为氮气,从污水中去除

部分电镀厂需大量氨水作为缓冲剂,因此废水中含有大量氨氮,在这样的情况下,如不对氨氮进行单独处理,会造成生化出水氨氮仍然超标,目前较好的方法有吹脱法和折点加氯法;也有部分行业废水中硝酸盐较多,而对硝态氮的去除方法中只有生化法较为成熟,但存在的制约性为传统生化脱氮工艺效率较低,当面对高浓度硝态氮是需增建较大规模的厌氧池,基建成本较高且占地面积较大,使整体投资成本大大升高。
 

生化法提高脱氮负荷可以从以下几方面入手:

1.菌种选择与驯化:常规反硝化菌活性弱,耐受力差,容易在高浓度工业废水的冲击下死亡,对微生物进行长期驯化,物竞天择可使菌群提高耐受力,延长生理周期,活性的增强可提升微生物的代谢与繁殖能力,使微生物的可承受脱氮量随之升高。

2.反应器结构:在传统生化中,反硝化环节完成后产生的氮气不溶于水,而堆积的污泥制约着氮气的排出,氮气的滞留又会占据微生物富集的空间,影响微生物的富集,如此恶性循环,使反应死区越来越多,污泥的可利用率越来越低。改进反应器结构,提高氮气排放速率,可使反应器效率更高。

  3.微生物富集模式:传统活性污泥法中菌体吸附在污泥之上,随污泥悬浮在水体之中,当污水进入池体时,悬浮污泥易被打散随水流排出池体,一方面影响出水水质,另一方面减少了污泥有效利用率,目前的改善方式包括生物接触氧化、生物移动床及生物固定床等。

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