益科普|生物脫氮機理
在水處理中有關氮素經常提到的幾個術語包括:總氮(TN)、凱氏氮(TKN)、有機氮、無機氮、氨氮,他們之間的關系如下:
總氮(TN)=有機氮+無機氮=凱氏氮(TKN)+NOx-N;
無機氮=氨氮(NH3-N,NH4-N)+硝態氮(NO3--N)+亞硝態氮(NO2-N);
凱氏氮(TKN)=有機氮+氨氮(NH3-N,NH4-N)。


在廢水脫氮技術中廣泛使用生物法進行處理,生物脫氮是依靠水體中微生物的生理代謝作用將不同形態的氮轉化為氮氣的過程,流程為:




廢水中難降解的有機氮通過水解氨化作用,含氮有機化合物在氨化菌微生物的作用下首先分解為氨氮(NH3--N,NH4-N), 在亞硝化作用及硝化作用下硝化菌把氨氮轉化為硝態氮(NOX-N),繼而在反硝化菌把硝酸鹽轉化為氮氣,含氮有機化合物最終轉化為氮氣,從污水中去除。

部分電鍍廠需大量氨水作為緩沖劑,因此廢水中含有大量氨氮,在這樣的情況下,如不對氨氮進行單獨處理,會造成生化出水氨氮仍然超標,目前較好的方法有吹脫法和折點加氯法;也有部分行業廢水中硝酸鹽較多,而對硝態氮的去除方法中只有生化法較為成熟,但存在的制約性為傳統生化脫氮工藝效率較低,當面對高濃度硝態氮是需增建較大規模的厭氧池,基建成本較高且占地面積較大,使整體投資成本大大升高。
 

生化法提高脫氮負荷可以從以下幾方面入手:

1.菌種選擇與馴化:常規反硝化菌活性弱,耐受力差,容易在高濃度工業廢水的沖擊下死亡,對微生物進行長期馴化,物競天擇可使菌群提高耐受力,延長生理周期,活性的增強可提升微生物的代謝與繁殖能力,使微生物的可承受脫氮量隨之升高。

2.反應器結構:在傳統生化中,反硝化環節完成后產生的氮氣不溶于水,而堆積的污泥制約著氮氣的排出,氮氣的滯留又會占據微生物富集的空間,影響微生物的富集,如此惡性循環,使反應死區越來越多,污泥的可利用率越來越低。改進反應器結構,提高氮氣排放速率,可使反應器效率更高。

  3.微生物富集模式:傳統活性污泥法中菌體吸附在污泥之上,隨污泥懸浮在水體之中,當污水進入池體時,懸浮污泥易被打散隨水流排出池體,一方面影響出水水質,另一方面減少了污泥有效利用率,目前的改善方式包括生物接觸氧化、生物移動床及生物固定床等。
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