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S型滤砖反应机理,汇总详解,免费分享

来源:未知 发布日期:2018-09-30 09:11 浏览:
随着水受到氮素的污染越来越严重,废水的脱氮越来越受到人们的重视。其中,生物脱氮技术通过S型滤砖反硝化工艺去除有机氮和氨氮,具有不可比拟的发展前景。
 
  下面小编就给大家介绍一下S型滤砖反应机理相关内容是什么?
 
  S型滤砖反应机理:
 
  1、S型滤砖硝化反应
 
  S型滤砖硝化反应是由一类自养耗氧微生物完成的,包括两个步骤:第一步为亚硝化过程,是由亚硝酸菌将氨氮转化为亚硝酸盐;第二步为硝化过程,由硝酸菌将亚硝酸盐进一步氧化为硝酸盐,亚硝酸菌和硝酸菌统称为硝化菌,都利用无机碳化合物如CO32-、HCO3-和CO2作为碳源,从NH3、NH4+或NO2-的氧化反应中获取能量。
 
S型滤砖
 
  亚硝酸菌和硝酸菌的特性大致相似,但前者的世代期较短,生长率较快,因此较能适应冲击负荷和不利的环境条件,当硝酸菌受到抑制时,有可能出现NO2-积累的情况。
 
  S型滤砖反硝化反应
 
  S型滤砖反硝化反应是由一群异养性微生物完成的生物化学过程,它的主要过程是在缺氧的条件下,将硝化过程中产生的亚硝酸盐和硝酸盐还原成气态氮。反硝化细菌多数是兼性细菌,有分子态氧存在时,反硝化氧化分解有机物,利用分子氧作为最终电子受体。在无分子态氧条件下,反硝化菌利用硝酸盐和亚硝酸盐中的N5+和N3-作为电子受体,O2-作为受氢体生成H2O和OH-碱度,有机物则作为碳源和电子供体提供能量,并得到氧化稳定。
 
  S型滤砖反硝化过程中亚硝酸盐和硝酸盐的转化时通过反硝化细菌的同化作用和异化作用来完成的。异化作用就是将NO2-和NO3-还原为NO、N2O、N2等气体物质,主要是N2。而同化作用是反硝化菌将NO2-和NO3-还原成为NH3-N,供新细胞合成使用,使氮成为细胞质的成分,此过程可成为同化反硝化。
 
  S型滤砖反硝化反应一般以有机物为碳源和电子供体。当环境中缺乏有机物时,微生物还可以消耗自身的原生质,进行所谓的内源反硝化。反应式如下:
 
  C5H7O2N+4NO3-→5CO2+NH3+2N2+4OH-
 
S型滤砖
 
  可见内源反硝化的结果是细胞原生质的减少,并会有NH3的生成,因此废水处理中均不希望此种反应占主导地位,而应提供必要的碳源。
 
  2、短程硝化反硝化脱氮
 
  传统的全程硝化反硝化,一直是国内外广泛采用的废水脱氮工艺,能有效地去除废水中的氮,并且若不经过完全硝化产生HNO2,有一定的好氧性和毒性,影响出水COD和受纳水体的溶解氧,对受纳水体和人是不安全的,应避免出现HNO2。
 
  另外,氨在自然生物氧化过程中,NH4+→NO2-可释放242.8~351.7kJ/moL的能量,亚硝酸盐从中获取5%~10%的能量。NH4-→NO3-可释放64.5~87.5kJ/moL的能量,硝酸菌从中可获取5%~10%的能量,是亚硝化菌有效利用能量的四分之一到五分之一,要达到相同的能量,硝酸菌氧化NO2-量必须达到亚硝酸菌氧化NH4+量的4~5倍,因而在稳定状态下不会有HNO2积累,氨会被氧化成硝酸。但NO3-的生成不仅延长了脱氮反应历程,还造成了能源和外加碳源的浪费。
 
  实际上,氨被氧化为硝酸盐是由两类独立的细菌(即亚硝酸菌和硝酸菌)催化完成的,它们的亲缘关系并不密切,生理特征存在着明显的差异;对于反硝化菌,无论NO2-还是NO3-都可以作为最终受氢体,因此,生物脱氮也可以经NH4+→NO2-→N2的途径完成,这就是短程硝化反硝化生物脱氮技术。

  前由于环境污染的不断加重,国家从加强环保的角度出发,出水总氮成为一个重要的指标:非敏感地区40mg/L,敏感地区20mg/L;另外《城市污水再生利用工业用水水质》标准中的循环冷却水水质标准对氨氮提出了更高的排放要求。可是到目前为止应用的许多脱氮工艺一方面从降低运行成本出发,另一方面也是因为技术原因,只考虑了氨氮的去除,而忽略了总氮的去除,有时出水氨氮虽然达到标准≤15mg/L,但是总氮却达到200mg/L。
 
S型滤砖
 
  在新标准提出前,报道的一些数据普遍反映总氮去除率在70%左右,因此对于这种高总氮的污水要达到排放要求,需要采取不同的措施来解决。最经济实用的方法是改善和优化目前的生化脱氮工艺,从设计一开始就以脱总氮为目的,而不是以降低氨氮为目的来设计。由于生化过程的本身的局限性,生化过程也不能完全保证总氮的排放,有必要结合其它一些处理措施,例如化学沉淀,吸附,膜过滤技术等。所以在本方案中采用了优化的脱氮工艺:污泥法工艺和膜结合的联合脱氮工艺。
 
  经过硝化-反硝化过程,沼液中的有机物和氨氮大部分被转化为无机物(CO2、H2O、N2)从水中去除,一小部分则转化为细胞物质,通过定期排泥被排出系统。
 
  生化系统主要由反硝化池/硝化池、消泡系统和冷却系统组成,其它系统的辅助设备也列入生化系统。其中反硝化池一组,硝化池一组,厌氧反应器出水进入生化系统生产线,生化系统为AO型生化反应器,反应器内的好氧微生物对水中的有机物进行分解利用,合成细胞组织,放出水和二氧化碳。水中的氨氮一部分用于除碳反应中细胞合成,一部分被硝化细菌利用,生成硝酸盐、亚硝酸盐。硝酸盐、亚硝酸盐随硝化液回流至反硝化池,在缺氧环境下发生反硝化,硝酸盐和亚硝酸盐被还原,生成氮气逸出,实现脱氮。
 
  MBR系统由硝化池取水进行泥水分离,浓缩后的泥水混合液作为内回流回反硝化段。生化生化系统每日排出污泥,含水率为98.0-99.0%,由于污泥浓度较低,本系统设置了污泥存储池,然后通过污泥泵送至板框压滤机,使得最终泥饼含水率低于80%。
 
  也称“脱氮作用”,主要是反硝化细菌在缺氧的条件下,还原硝酸盐,释放出分子态氮或一氧化二氮的过程。
 
S型滤砖
 
  在PH为酸性和氧浓度高的环境下,一氧化二氮(N20)是主要产物。
 
  在PH为中性至弱碱性的厌氧环境中,氨气(N2)是主要产物。
 
  各项指标测定方法均为标准方法, 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采用重铬酸钾滴定法; NH4+-N采用纳氏试剂分光光度法; pH采用玻璃电极法.由于NO2--N的存在会影响COD的测定, 因此, 对测定COD进行校正: COD校正= COD实测-1.14CNO2--N.通过活性试验测定反硝化过程中NOx--N的浓度变化及污泥浓度, 根据式(2)~(5) 计算反硝化速率及转化效率.
 
  进行硝化作用的微生物以自养型好氧菌为主体,其特点:以无机碳作为细胞生长的碳源,一般为专性好氧菌,在缺氧时受到抑制;栖居在活性污泥菌胶团表面,以杆菌、球菌为主。大家都知道,硝化系统的最终产物是硝酸盐,是亚毒性的,一般是通过换水稀释,保证其浓度在可控范围内。而反硝化系统的作用,是将硝化系统的产物硝酸盐,通过一系列的化学反应,变成气体排出水体,从而保证水体的稳定、安全。
 
  硝化反硝化工艺即A/O法有以下4种组合方式:第1种,A/O法,即缺氧—好氧法;第2种,A2/O法,即厌氧—缺氧—好氧法;第3种,A/O2法,即缺氧—好氧—好氧法;第4种,A2/O2法,即厌氧—缺氧—好氧—好氧法。废水处理由3部分组成:预处理、生化处理和后处理。预处理包括除油池、气浮池和调节池。生化处理包括厌氧反应器、缺氧池、好氧池、中沉池、接触氧化池和二沉池。后处理包括混合反应池、混凝沉淀池和过滤器。
 
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