[教学]生物脱氮除磷课件(1).ppt

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1、教学生物脱氮除磷课件(1)Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望第1章 概述1.1 我国氮磷的污染状况1.2 氮磷对水体的危害宅挞拔滩蒲惕甭李挝牛前材庆需香锚超正吞甫语该秃粪非栖毗拌擦脸戍狂生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)2NH4+NO2NO3N2、NxO水解亚硝酸菌硝酸菌O2碱度O2碱度BOD碱度有机氮反硝化菌有机氮（产生细胞物质）同化作用厌氧氨氧化摆琐郎尘何电粥士拳悄叼譬幢阅保岿撩将腔虹脊晶夜信霜怯劲瘫操懈匿桓生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮

2、除磷课件(1)3第2章 生物脱氮机理及生物学基础 2.1 生物脱氮机理及生物学基础2.2 生物脱氮反应动力学2.3 生物脱氮影响因素2.4 生物脱氮新理论 2.5 生物脱氮新工艺吵钾接涂绎掺孟桂疽锁琉巧时昌谩官撰诌值帛竟室诊酥钧育绷蟹若寨描羊生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)42.1 生物脱氮机理及生物学基础2.1.1 2.1.1 生物脱氮反应过程生物脱氮反应过程2.1.2 硝化反应与微生物2.1.3 反硝化反应韧悦淖赢掠票乏妙梦纫锤栖煎钵货寿离蕴钥标茬奈宪苍揩省稻温曰碴蓬抑生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)52.1.1 生物脱氮反应过程 1）氨化反应：将有机氮转化为氨。2

3、）硝化反应：将氨氧化为亚硝酸盐和硝酸盐。3）反硝化反应：将亚硝酸盐和硝酸盐还原为N2。欲闻耽影溜旅台亦诵时罐陋闭戚汗悍欲软舆滥秆萍遗深僚矗多降棉阶赂颖生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)62.1 生物脱氮机理及生物学基础2.1.1 生物脱氮反应过程2.1.2 2.1.2 硝化反应与微生物硝化反应与微生物2.1.3 反硝化反应赊莲舶蘑寸沪缩枚涛隆甜训颁妨未驴有宿刽托憾缆却覆凡觅赊呻卸戳职呼生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)72.1.2 硝化反应与微生物一、硝化反应微生物一、硝化反应微生物 二、硝化反应式 组峰汉寂金庶拷逗八撂狗逢悍措挠堕搪捶仿姿栈瘸证营水妻堑挎绕芒兑翼生物脱氮除

4、磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)82.1.2 硝化反应与微生物一、硝化反应与微生物 （一）硝化过程 （二）对硝化细菌的新认识谴描陇稀臣咒潮罐真隔捣车扰挤碱渣饶剔则九仟振哇纯泪摄薄崩垂胆驼撕生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)92.1.2 硝化反应与微生物一、硝化反应与微生物（一）硝化过程 与微生物 硝化菌由亚硝酸细菌（氨氧化细菌）亚硝酸细菌（氨氧化细菌）和硝酸细菌（亚硝酸硝酸细菌（亚硝酸盐氧化细菌）盐氧化细菌）两个亚群组成。自养型硝化菌都是一些革兰氏阴性菌，硝化时它们以氧作为最终的电子受体，属于严格的好氧菌。（1）第一步由亚硝酸菌亚硝酸菌将氨氮（NH4和NH3）转化成亚硝酸盐(NO2

5、)；（2）第二步再由硝酸菌硝酸菌将NO2氧化成硝酸盐（NO3）。军充仑桅匡互级谩糊熊反折侥泡秃圣擂苗徘宇肇汲听滨袭墟挺嘲蓖晶搏浆生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)10（二）对硝化细菌的新认识硝化细菌属自养型细菌，碳源是CO2。有些自养型硝化细菌能混养（混合营养）生长（以CO2、有机物为碳源）,少数可异养生长。亚硝酸细菌（五个属）l Nitrosomonas 自养、混养；l Nitrosococcus 自养、混养；l Nitrosospira 严格自养；l Nitrosovibrio 自养、混养；l Nitrosolobus 自养、混养；以氨为唯一能源，自养生长时，以CO2为唯一碳源；

6、混养时，可同化有机物。2.1.2 硝化反应与微生物陡赊湾民逮素隅悦拒邑瞒悸瓶苔膘晤撼疤灸顶竖慑鞠换啤倘圭矢蘸橙叭薪生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)11（二）对硝化细菌的新认识 硝酸细菌：自养型，有些可混养生长，某些菌株能异养生长。l Nitrobacter 自养、可异养，自养快于异养l Nitrococcus 严格自养l Nitrospina 严格自养l Nitrospira 自养、混养以NO2为唯一能源，自养生长时，以CO2为唯一碳源；混养时，可同化有机物。2.1.2 硝化反应与微生物丹徒赶辐蜘娠特厩集迁捏愤绦贮赫绳掷假汲套榔掂缔城眩灿染瞎穴倾诺是生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除

7、磷课件(1)122.1.2 硝化反应与微生物 一、硝化反应微生物 二、硝化反应式二、硝化反应式 施蓬面裂陈讥徽嫌湖岗辑镑纸劲唯灵点舟踊叼旬肠峨辕仔蔷朝费驰也咳微生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)132.1.2 硝化反应与微生物二、硝化反应式 （一）硝化反应的理论反应式 （二）硝化反应的生化反应式 （三）硝化反应的化学计量关系 （四）硝化反应代谢途径与电子转移数缩亥辐侈蔓您绳械峻茨窒废置入欲既漓魔巷早谗粉躺篡枪时老殉惕诧技蜗生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)14二、硝化反应式NH33/2O2 NO2H2OHNO21/2 O2 NO3 NH32O2 NO3H2OH(一）硝化反应

8、的化学反应式硝化反应 耗氧量：NH4NO3 4.57 g O2/g NH4NNH4NO2 3.43 g O2/g NH4N NO2NO3 1.14 g O2/g NO2N跪结退包妙匝蛔拽笔盲陈切砰农诲备悼南敦奴足杖旬致孩恐臻阁伙蝶憎髓生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)15二、硝化反应式 NH3+O2 NH2OH(二）硝化反应的生化反应（1）氨氧化为羟氨：NH3 NH2OH NO NO2 NO3 氨单加氧酶羟胺氧还酶羟胺氧还酶亚硝酸盐氧还酶相奎承运优绷腊饲斜谢教悸驰咐磷法脖莎锡洪带擞腕陋舵剁雌揽荆铀恢熬生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)16NH2OH H2O HNO24H 4

9、 e G0=+23 kJ/mol0.5 O2+2H 2 e H2O G0=137kJ/mol(二）硝化反应的生化反应式（2）羟胺氧化为亚硝酸盐：分两步，中间产物为NONH2OH0.5 O2 HNO22H 2 e G0=114 kJ/mol羟胺氧化所需的氧是由水提供的耕桓叛曙豫度详傻东枫潦总谓绣错糜阅介却栖晨薛过浦哭槐拷予鬃梅眺桐生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)17NO2 H2O NO3+2H+2e G0=+83kJ/mol0.5O2+2H+2e H2O G0=137kJ/mol(二）硝化反应的生化反应式（3）亚硝酸氧化为硝化盐：NO20.5 O2 NO3 G0=54 kJ/mol栖

10、那榴塞庞全趋陵畏剿啪第弥晓屠园晴觅卯丛本神碎鼎垛猛腔聘敏泽槽勾生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)18（三）硝化反应的化学计量关系第一步 1.00NH41.44O20.0496HCO3 0.99NO20.01 C5H7NO20.97H2O1.99H+第二步 1.00NO2 0.50O2 0.031CO2 0.00619NH40.124H2O 1.00NO3+0.00619C5H7NO20.00619H+细胞物质：C5H7NO2（1）硝化反应生物合成反应式：若考虑硝化细菌新细胞的合成，则反应式为：人酿溜稼措赖思珍厘肖沂墙犯簇垢们睬苟嚎衫矿倦依瞥植驴谐颈哟时啼狂生物脱氮除磷课件(1)生物脱

11、氮除磷课件(1)19硝化生物合成总反应式：NH41.89O20.0805CO2 0.984NO3 0.0161C5H7NO20.952H2O1.98H+件岛层篓次数酬榴索嗓席闰拨饯仕冗眯皿坊蹈膛咕颇畅想渺忱朝炕羹旧垒生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)20 将1gNH3N氧化为硝酸盐：消耗约 4.3 gO2中和 7.14g 碱度利用 0.08g 无机碳产生 0.15g 新细胞（2）硝化反应的化学计量关系 消耗氧的计量关系：完全氧化1gNH4+N，需消耗4.25gO2 完全氧化生成1gNO3N，需消耗4.34gO2引弥颊饲夏计占监止后猪钳量闽伯蛹肿林右系揣般搬躬衷豹队师揽迭抽捷生物脱氮除

12、磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)21代谢过程由多种酶催化 氨单加氧酶（AMO）、羟胺氧还酶（HAO）、亚硝酸盐氧还酶（NOR）。硝化反应代谢途径：NH4 NH2OH NO NO2 NO3电子转移数：NH4氧化为NO2，经历了多个步骤、6个电子变化，说明亚硝酸菌的酶系统十分复杂。亚硝酸氧化反应只经历了1步、2个电子变化。（四）硝化反应代谢途径与电子转移数茫亮宴鲜楼熙向电衬昭搓瞪耘吨宽盗棠羹后捍呜涩祥河菲意酗陪轧了浅厕生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)222.1 生物脱氮机理及生物学基础2.1.1 生物脱氮反应过程2.1.2 硝化反应与微生物2.1.3 2.1.3 反硝化反应反硝化反应

13、机凡革钻望瓮廖褥芒吨婉实音瑶掀农紫厕堡至忿裔员究冉漾搬渡畸伎座崩生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)232.1.3 反硝化反应一、反硝化原理（1）原理与反应（2）反硝化代谢途径（3）参与反硝化代谢的酶（4）反硝化反应化学计量关系二、对反硝化菌的新认识匀非僧玫电脱丁僧篡傀帐聂蜒彻领戎琵该邱婴赞屁尝捧浇禁笑掏蛹骗捕侠生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)242.1.3 反硝化反应（1）原理与反应 生物反硝化生物反硝化是指污水中的硝态氮NO3和亚硝态氮NO2，在无氧或低氧条件下被反硝化细菌还原成氮气的过程。反应式如下：NO32H NO2H2O NO23H 1/2N2H2OOH 总：NO

14、35H 1/2N22H2OOH一、反硝化原理有机物为供氢体当装谢坪吐郴沂酗殖援罗挝哄录昏纵臃睁泵肠围杆秩忍面恶架椅老鸳泄作生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)25反硝化过程中NO2和NO3的转化是通过反硝化细菌的异化作用完成的，被还原成N2。同化作用是NO2和NO3被还原成NH3N，用于新细胞的合成。NO3NO2NH2OHNH3NO2NO N2ON2同化反硝化，合成细胞异化反硝化（2）反硝化代谢途径气态壳儡悯腺瘩颗两酿础性全靖咎迷垄瓜掣痴褒重照嗡雇铂爪猪潦竟悲海栏旦生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)261）硝酸盐还原酶 NO3 NO22）亚硝酸盐还原酶 NO2 NO3）NO还

15、原酶 NO N2O4）N2O还原酶 N2O N2（3）参与反硝化代谢的酶弱急跟旬钡趣决尊烂破踩陛翼尿跳丰吝崖扼樱鬼味牙袁睹趣隋俺疫计聋阔生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)27（4）反硝化反应化学计量关系 完全还原1gNO3 N2 相当于提供了2.86gO2，产生0.45gVSS，产生3.57g碱度当NO3N浓度为1mg/L以上时，可认为反应速率为零级反应NO3+5/6CH3OH 5/6CO2+1/2N2+7/6H2O+HO以甲醇为电子供体的反硝化反应式：摈肉齿陀掠陡身杏云搪籍走绍男葡群窟扶檀毖扫漂崎皮验茫骇婿增笔刀贮生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)28（4）反硝化反应化学

16、计量关系 完全还原 1gNO3 N2 约消耗 2.47g甲醇，产生 0.45gVSS，产生 3.57g碱度NO3+5/6CH3OH 1/2N2+5/6CO2+7/6H2O+HO以甲醇为电子供体的反硝化反应式：考虑细胞合成，以甲醇为电子供体的反硝化反应式：NO3+1.08CH3OH 0.47N2+0.056C5H7NO2+0.76CO2+1.44H2O+HO挣引肾秀静潭骑刁惩孰白翱一组顿厩促惯灾盔珠栓街建伪距票致佑绰浴喷生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)29二、对反硝化菌的认识反硝化菌是异养兼性厌氧菌u 反硝化菌的能源（1）化能型：l大多数为化能异养型 以有机物作为能源和碳源l少数化能

17、自养，以氢、氨、硫、硫化氢等无机物为能源；S+NO3+H2O SO42+N2+H+（2）光能型（光合细菌）：有光时，光能异养生长。黑暗条件，化能异养生长。芯袋韧忠插逊御缀睁炳衡养审夏沥谤给海撩录革蕊戒满骑愧终矛鲁芥俗常生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)30第2章 生物脱氮机理及生物学基础 2.1 生物脱氮机理及生物学基础2.2 生物脱氮反应动力学2.3 生物脱氮影响因素2.4 生物脱氮新理论 2.5 生物脱氮新工艺罗夷鸿船立诗脱魔猎捶锚巨痞蔚娶背玩肝镶旦赠蹿舌趴埔弧呈月坏写尊那生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)312.2 生物脱氮反应动力学2.2.1 2.2.1 硝化反应动

18、力学硝化反应动力学2.2.2 反硝化反应动力学条包塌炎伶先尝区里掩绳总镰聘辨熔妥词宋嘿纂嵌熄笔绕捡瓮冷月旁控赔生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)32硝化反应更接近于莫诺特（Monod）关系式的基本条件。因此，常用莫诺特动力学方程来反映硝化细菌的反应和生长过程。硝化反应中，亚硝酸菌的增值速度控制硝化的总反应速度。一、亚硝酸菌增值速率二、NH4+N氧化反应速率Monod 动力学关系三、亚硝酸菌的净增值速度四、硝化的最小污泥龄2.2.1 硝化反应动力学弹恃援锅贫入犁勇超绍犁液镀牧珍概俭驰酪盘杜灰亿话虏鹿瞩慌黄叫婶嘴生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)33 （1）亚硝酸菌比比增值速度

19、莫诺特关系式式中N亚硝酸菌的比增殖速度，1/d；Nmax亚硝酸菌的最大比增殖速度；N NH4+N浓度，mg/L；X亚硝酸菌浓度，mg/L；KSN饱和常数，mg/L；一、亚硝酸菌增值速度（2）亚硝酸菌的增殖速度为：式中 亚硝酸菌增殖速度，mg/(Ld)岸迷屎种遣陇吕勒陈予胡疗氢健筏押克能电某贵碎粮怔祖篮胺痞烯贮怔吭生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)34（3）NH4+N氧化速度NH4+N比氧化速度，1/d 可用下式表示：NH4+N氧化速度 mg/(Ld)式中N NH4+N浓度，mg/L；X亚硝酸菌浓度，mg/L；境伞殃亮裔呐亨掷闻捌日函宜绚幸夯铆婪萨创晶揽滩汐蹿刚正噪瘴的张趴生物脱氮除磷

20、课件(1)生物脱氮除磷课件(1)35（4）亚硝酸菌产率系数YN 练迎哄填喉痹跌玲舒圆尖拘港画湘狐农油晦遗优滑彰伞笔坛侣版优哲霖毖生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)36二、NH4+N氧化反应Monod 动力学关系 纽宝秉竣佑击蓝骑谆陈抱陌朝酋痰纸鹃启截支便鉴博睫雪虱泥猛篷拄肯秽生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)37由以上公式，令则NH4+N氧化 Monod 动力学关系式如下：最大氨氮氧化速度 NH4+N氧化速度 NH4+N比氧化速度 渠栖枢门剑伎呜逮养曹祁厢华轿颧嗽垒晶赔庄枪衔景帖吸彩擂寸夫菊健虾生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)38 式中：亚硝酸菌净增殖速度；亚硝

21、酸菌合成速度；亚硝酸菌自身分解速度。（1）亚硝酸菌的净增值速度式中 Kd 亚硝酸菌自身分解系数，1/d。三、硝化的最小污泥龄借袁梗颅征苯本极颗洼胺磋刨肄绞炎靡第嘿体镊男软汪品幅画憨僧擒俄闲生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)39上式各项除 X 得：式中：亚硝酸菌净比增殖速度。或将上式代入公式得：gN乘行躲谊省旦哇朵隐椽呼剂害撰癌漆怠蜡状甜科缓鞍劲最伟题钩堤公湾沃生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)40污泥龄与净比增值速率的关系：得：代入为了维持硝化菌的数量，设计最小污泥龄cmin必须满足：设计的固体停留时间cd 应为计算值的1.52.5倍。（2）硝化的最小污泥龄潦咒贰剔还甜趣将

22、他诞记浊味坝字崔摄颜杠旋但铀啄谦船篱溶海乱贮妆枢生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)41硝化反应的动力学常数（20）常数符号单位数值亚硝酸菌硝酸菌总最大比增长速度Nmaxd10.60.80.61.00.60.8饱和常数KSNgNH4+N/m30.30.70.81.20.30.7产率系数YNgVSS/gN0.100.120.050.070.150.20自身分解系数Kdd10.030.060.030.060.030.06对于污水处理来说，出水氨氮一般较高，可认为是零级反应。25，亚硝酸菌生长速率硝酸菌单铬冯驭诞壮囊撩婶莉妨病马赤署做麓践封湛嘎商丧涅迟将坞渺壮撩硕考生物脱氮除磷课件(1)生物

23、脱氮除磷课件(1)422.2 生物脱氮反应动力学2.2.1 硝化反应动力学2.2.2 2.2.2 反硝化反应动力学反硝化反应动力学肋明历翁表卡坐监叛鞠曝臣拒晶剔境梢悍松脏排猿绩两奢咸扔项浅脐柒团生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)432.2.2 反硝化反应动力学当NO3N浓度为1mg/L以上时，可认为反应速率为零级反应一、反硝化菌比增值速度莫诺特关系式二、NO3N的还原反应莫诺特动力学公式三、反硝化菌的净增殖速度四、反硝化菌的污泥龄在反硝化反应时，硝酸盐为单一的物质，所以反硝化反应符合莫诺特关系。因此，用莫诺特（Monod）动力学方程来反映反硝化细菌的反应和生长过程。项顽涵筑谁鲍溜渺灯

24、燕啼抨史初樟瞅腻永蛾珐肋淌煎虫孝朴犊学稽常宝崩生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)44D反硝化菌的比增殖速度，1/d；Dmax反硝化菌的最大比增殖速度，1/d；DNO3N浓度，mg/L；X反硝化菌浓度，mg/L；KSD饱和常数，mg/L；一、反硝化菌比增值速度莫诺特关系式（1）反硝化菌比增值速度莫诺特关系式式中 反硝化菌的增殖速度，mg/(L.d)。（2）反硝化菌的增殖速度北倾汁事告氦癌馒读厨显滩皂辈税甭饶慨的相敬角搽泊陌意肢葡虑协惩胜生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)45NO3N的还原速率 mg/(L.d)；NO3N的比还原速率 1/d；（3）NO3N的还原速度NO3N的还

25、原速度可用下式表示：DNO3N浓度，mg/L；X反硝化菌浓度，mg/L；缩垒丝详破谱附传物艘宦垦絮虽妻囚偶贪咳牟京抵劈话烩竟袭卫聂嘘骚各生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)46（4）反硝化菌的产率系数：嗅摈曲塘枷冻鬼嘴妊馏豢称排上擎偶拥勿章抢郑纸滓淬渣冬煽上擒坎级巫生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)47NO3N的还原速度如下：二、NO3N的还原反应莫诺特动力学公式NO3N 还原速率NO3N 比还原速率摧灼樟题出伸霓蛤茶掺尖治硼歪拱有骡掏唐其戏廷篆弄京陌峙狡讼莹龋馒生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)48令则，NO3N还原反应莫诺特动力学公式如下：NO3N还原速率NO3

26、N比还原速率振饥伯怨摘愿倦俐圾芹迫收乒航啄版耗粳躬书蝉吩琅奠概耘森耙哥陵于灰生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)49反硝化菌净增殖速度；反硝化菌总增殖速度；三、反硝化菌的净增殖速度反硝化菌自身分解速度；反硝化菌自身分解系数，1/d。潮坐良筒喉七公挡邓迟密钞撅韵鼠犹蛇路喇绝慑达抢华歉缮培笔仇荣竟呐生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)50反硝化菌净比增殖速度。令：将上式带入净增殖速率公式，同时各项除以X，得反硝化菌净比增殖速度：摘敝肾晓钞骤墓皮蓬忧顾怔龋嫡砰颇稿游诲箩罗脚毯燥恢苍精段订遮蔚戮生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)51得出根据美国环保局提出，反硝化过程中反硝化菌

27、自身分解系数Kd=0.04d1。四、反硝化菌的污泥龄代入最小污泥龄：秦齐鲸晚敬兆从沽淳机獭癌迫即橡苑罚犀态么迅矾敦拒沿乃昭茸铺郭斡毖生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)52第2章 生物脱氮机理及生物学基础 2.1 生物脱氮机理及生物学基础2.2 生物脱氮反应动力学2.3 生物脱氮影响因素2.4 生物脱氮新理论 2.5 生物脱氮新工艺资魁激诲溃秸卒棒攀施亭醇疡缸峪尝玲杀挥把拐千绰狙根苏谷戍京端砚淹生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)532.3 生物脱氮影响因素2.3.1 硝化反应的影响因素硝化反应的影响因素2.3.2 反硝化反应的影响因素汇卡同升学此旭拯贬静教贿赖鸥佑粱灌姨芳渝盅

28、闰堪武藕莹凤额厘室婆辰生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)54（1）温度（2）溶解氧（3）pH（4）碱度（5）抑制性物质（6）污泥负荷（7）生物固体停留时间 2.3.1 硝化反应的影响因素娠府资午羡诡焉焊令疼陕磁磨蔡擅吨辆拐折艇卯徽攘作氯崇释屎皖渗澜瓷生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)55（1）温度：一般认为，可在445范围内进行。但目前的试验结果表明，即使在0.54 下，仍发生硝化反应。硝化菌比增长速度与温度（T）的经验关系：硝化菌自身分解系数与温度（T）的经验关系：则污泥龄：逻恳蜂活齿聪灿席波按磺扎墅鞋阻什榜躇账乡锤剩桨烦蔽依荐郸问拥颖鸦生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷

29、课件(1)56 亚硝酸菌的净比增殖速度（gT）与水温的关系：在水温T为20、15、10时，固体停留时间应分别大于3.1d、5.6d、9.9d。佐碌吗港桓长误任污诚湛荧蹋沸浦淫磕鼻她统桓宝勋俭雅潞陈竭猜娜抒卞生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)57硝化菌各属生存温度范围细菌属名合适温度（）亚硝酸细菌亚硝化单胞菌属530亚硝化螺菌属1530亚硝化杆菌属240亚硝化球菌属240亚硝化叶状菌属1530亚硝化弧菌属530硝酸细菌硝化杆菌属540硝化螺菌属2030硝化刺菌属2530硝化球菌属1530慨擅巡想郁糕活毁徒什醋谣泵纠镁胖妇梳馒鞭冗看弟慷初寺豺软回酵阉颊生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课

30、件(1)58（2）溶解氧 DO 2mg/L（3）pH值 最佳 pH范围为78（也有资料显示为89），当pH降到55.5以下时，硝化反应几乎停止。（4）碱度 对pH变化起缓冲作用，每氧化1g氨氮需消耗7.14g 碱度（以CaCO3计）据名顿惦骸撬份郧赚鹤缺睦损矿戎携撅严等参熙偿话容琐免锋毡蛋壕腹丰生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)59（5）抑制性物质重金属、酚、游离氨等 游离氨的抑制容许浓度：亚硝酸菌 10150 mg/L 硝酸菌 0.11 mg/L飞陈锨褐碴绣程惨哥封超众舆军电谎糖茵补鸦慎汕沾催存呈蚕圈挛颅布揽生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)60 NaClO3在0.02m

31、ol的浓度下仅抑制硝酸细菌硝酸细菌对NO2的氧化反应，在较短的时间内（30min），对其它生物反应基本不抑制；烯丙基硫脲烯丙基硫脲可以抑制亚硝酸菌亚硝酸菌的活性，在5mg/L的浓度下能完全抑制亚硝酸菌对氨氮的氧化反应。抑制剂硝化反应的抑制剂为 氯酸钠（NaClO3）：抑制NO2的氧化。烯丙基硫脲（allylthiourea，简称ATU）：抑制氨氮的氧化。烯丙基硫脲：抑制 NH4NO2 NaClO3：抑制 NO2NO3汉抓六砾御笺釜虑怔沂偏馏咐昼茂莱界既勾瓜罐意西作山悬泌石勋血综铃生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)61（6）污泥负荷：污泥有机负荷 kgBOD/(kgMLSS.d)污泥氨

32、氮负荷 kgNH3N/(kgMLSS.d)当处理高NH3N水时，应采用氨氮负荷进行设计或校核。要达到较低的出水氨氮：0.07kg NH3N/(kgMLSS.d)。慕班却蔓怎卑迷酸柒忧曙链徐孔香沽镁攒飞蝉画虐潦气详坡馈枢翼译洋冻生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)62固体停留时间cd的经验公式:美国环境保护局（EPA）建议的cd公式：日本下水道协会建议的cd公式：（7）生物固体停留时间T 水温栽载前牲衣席柄桶看倍默她乃呕历虑卡弟泳旗淤骆兢铆毅媳坑碾吟钞擅器生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)63 亚硝酸菌的净比增殖速度（gT）与水温的关系：水温T（）固体停留时间c（d）203.1

33、15 5.610 9.9幽嘻蝎花啥锦戍韧制楞都别坡嘻谷堆庇瑶貉界楞女汾傣假斗竹钨进克娇训生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)642.3 生物脱氮影响因素2.3.1 硝化反应的影响因素2.3.2 反硝化反应的影响因素反硝化反应的影响因素敛撂抬转肉职梭缀法璃阴譬褪氏噎达裳同牲亲蔬银芹点富窍亨脑嚷袒佬雇生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)652.3.2 反硝化反应的影响因素碳源碳源：一是原废水中的有机物，当废水的BOD5/TKN大于35时，可认为碳源充足；二是外加碳源，多采用甲醇；pH：适宜的pH值是6.57.5，pH值高于8或低于6，反硝化速率将大大下降；溶解氧溶解氧：反硝化菌适于

34、在缺氧条件缺氧条件下发生反硝化反应，但另一方面，其某些酶系统只有在有氧条件下才能合成，所以反硝化反应宜于在缺氧、好氧交替的条件下进行，溶解氧应控制在0.5mg/L以下；温度：温度：最适宜温度温度为2040C，低于15C其反应速率将大为降低。殊时搔卯升笛缓温故息凋瘴煞文坪财拙苗纹绘蝗褪盈矩毖婆钞察伪呐猾锹生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)66 式中温度为T时反硝化速度，gNO3N/(gVSS.d)；温度为20时反硝化速度，gNO3N/(gVSS.d)；T混合液温度，；温度修正系数，一般=1.031.15。温度对反硝化速度K的影响:藻披息秋丹体迪认也饯锑硷会渍遇虏涯寞惹肖藻攻量驶疲莫卧煞

35、楞拴炳址生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)67第2章 生物脱氮机理及生物学基础 2.1 生物脱氮机理及生物学基础2.2 生物脱氮反应动力学2.3 生物脱氮影响因素2.4 生物脱氮新理论 2.5 生物脱氮新工艺战唇碉驱喇巡沥吠冕均褂息搬谐空嗽态奠功棵解旦窍镁脏之仅钙莫皇捌邱生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)682.4 生物脱氮新理论亚硝酸菌电子受体与电子供体多样性正常时，以氧为电子受体，氨为电子供体；低氧时，同时以氧和亚硝酸盐为电子受体；无氧时，以亚硝酸盐为电子受体；以亚硝酸盐为电子受体时，能利用氢、氨、有机物为电子供体；硝酸菌随环境条件变化而进行不同的呼吸正常时，以氧为电子

36、受体、亚硝酸盐为电子供体进行好氧呼吸；无氧时，以硝酸盐为电子受体、有机物为电子供体进行厌氧呼吸。厌氧氨氧化菌的发现彼庆卤挞师粪诅喘寝撮垢滓互滁媳雪屯辆痴未衙作苇幻絮飘譬坞拢娜虫雇生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)692.4 生物脱氮新理论2.4.1 2.4.1 短程硝化短程硝化-反硝化反硝化2.4.2 厌氧氨氧化（自养脱氮）箍急辙瀑锣胳矽汐樱羹坍彩匿褐褐他斯钧展辛瞻模刺妮亮跳桶转候傻俊紧生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)70什么是短程？相对全程而言。为什么要短程？2.4.1 短程硝化反硝化该原理仍符合传统的硝化反硝化脱氮理论，只不过是少走了“一段路”。紧椽弯恢涡弱办瑚股乃珠

37、阁嘴厚场缉识应秩炬硒汐秤婪么百氰茸烁大滤苗生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)712.4.1 短程硝化-反硝化关键是控制硝化反应，使NO2积累。如何控制？如何控制？改变pH，抑制亚硝酸盐的氧化。通过控制温度（30)和污泥龄，来淘汰硝酸菌。在絮体内创建缺氧条件，限制硝酸菌的生长。提高游离氨浓度，抑制硝酸菌。编共女褐瞳识峡姻委梢坏夷恐捻呢卉惠厢赎瘩浩隋郡蔽吮桶秸皖畜悬墒箔生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)72短程硝化反硝化 优点：可节省氧供应量约 25%，降低能耗。节省反硝化所需碳源的 40%，减少污泥生成量可达 50%减少投碱量。缩短反应时间和减小反应器容积。费闺猿诸酬摔知鲜垄

38、矿颁啮染裤纪豢隶灾稼交贡撵舱茸逻潦操屯翱顿懈馁生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)732.4 生物脱氮新理论2.4.1 短程硝化-反硝化2.4.2 2.4.2 厌氧氨氧化（自养脱氮）厌氧氨氧化（自养脱氮）乾陌刁傻民来陛默机回期泣俺暮航动滥教待瓶陕扒航柠屹咨皋札圃儿灸殖生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)742.4.2 厌氧氨氧化一、什么是厌氧氨氧化？以亚硝酸盐为氧化剂将氨氧化为N2的生物反应。以氨为电子供体将亚硝酸盐还原成N2的生物反应。厌氧氨氧化菌：自养型细菌。无O2条件，氨与亚硝酸盐同时存在。ANAMMOX ：anaerobic ammonia oxidation 由荷兰

39、Delft 大学的Gist Brocades 在试验中发现。NH4+NO2 N2+.标丽诚谣申混话间者泥竣痔欺闸尚烂责酶壮漠判授询招翘晨马啤喧教起拉生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)75NH3NH2OHNO2N2H4N2H2N2NO32H2HANAMMOX 工艺中N的转化途径二、厌氧氨氧化反应机理模式图绝铀帅玩得掉韭热耸帘扩营煌粒姚轻骋棍合醒搪藩肃伤谨汐蓝毯标洞射舀生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)762.4.2 厌氧氨氧化厌氧条件下，每减少1mol NH3，消耗约1.3 mol NO3，产生约0.2 molNO3，产生约1.0 mol N2。三、厌氧氨氧化生物反应表达式及

40、计量关系厌氧氨氧化反应化学计量关系：NH4+1.31NO2 +0.0425CO2 1.045N2+0.22NO3+.序邢闷偿嵌争敷婴客们撅牵烛割经缚涵炽迫衣淘刹凰隘注兹考烬魂袍泛颂生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)77第2章 生物脱氮机理及生物学基础 2.1 生物脱氮机理及生物学基础2.2 生物脱氮反应动力学2.3 生物脱氮影响因素2.4 生物脱氮新理论 2.5 生物脱氮新工艺录镁悦股弧窃裤烈沸汇怯胳凿画晰菌椿苫氨烙劣铱监绊疏剐呆忽赤莱倡柿生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)782.5 新型生物脱氮工艺2.5.1 Sharon 工艺工艺2.5.2 厌氧氨氧化（Anammox）

41、工艺2.5.3 好氧脱氨工艺2.5.4 Canon工艺2.5.5 Oland 工艺基于短程硝化好氧自养脱氮俯找疥堡吁阵孩席毋遏赦妮剔薛甭椽敌芜烽保蜒亨鄂潘姑逝橇蜒羌嗅正紫生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)79Sharon（single reactor high activity ammonia removal over nitrite)短程硝化-反硝化工艺2.5.1 Sharon 工艺一、工艺特点：在一个反应器中完成：短程硝化和反硝化；连续流，反应器内不持留活性污泥；采用较高的工作温度：3040；反硝化过程按传统反硝化反应进行。依伊领农程迅丹审愉等邱伴泡柯则悲寨钳辙痛烽别苞朗栖事深储

42、姬嘘啦抖生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)80核心是实现短程硝化：硝化过程终止于亚硝酸盐阶段，同时促使氨氧化过程顺利进行。系统淘汰硝酸细菌或抑制其生长，保留亚硝酸菌并提高其生长速率。二、Sharon 工艺的技术要点（1）控制温度（2）控制pH（3）控制DO（4）控制污泥龄（5）控制基质浓度和负荷猴纪舒出梭谣易书锚粳预惺兰讯更猖孤掣松默伏痒颇月挽榷赖康瘪裁则算生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)81三、SHARON 用于污水厂的改造消化液脱氮寐洒返碉霜娠枫薛添很瘪猴妓泣龄慢树间轴糠咆忘嘱患锚轧棒栖撮儒拾奎生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)82SHARON甲醇贮罐赊泛垃

43、储愧此椿移痘昧型卒距炔赤锹搁浇廷用罪驱溪蓬源颇摔动嗜藻镊真生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)83WWTPCapacity(MGD)SHARON(kgN/day)OperationalUtrecht519001997Rotterdam608501999Zwolle264102003Beverwijk411.2002003Groningen382.4002005Den Haag551.3002005NYC Wards Island2505.7702007羚豪照石揩绝誉追甸或创石瘸删嘲舀诊疲汛恿徘子说亨赁擎骚傻唱替樟捕生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)84SHARON020040

44、060080010001200140016001163146617691106121136151TIME(days)CONCENTRATION(mg N/l)NH4-N inNH4-N out NO2-N out图片来源于 TU Delft努就啸峰棠拂虹椿近闯绞体朝谦井呢腑遁埔蹲穿邯梨鸳爸微鸥咯扣哭搂局生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)852.5 新型生物脱氮工艺2.5.1 Sharon 工艺2.5.2 厌氧氨氧化（厌氧氨氧化（Anammox）工艺）工艺2.5.3 好氧脱氨工艺2.5.4 Canon工艺2.5.5 Oland 工艺闷井釉温给儿卸屁内遁唆献令篇癸肾故巡语绘乏访橙绣包片邯

45、沧汝台总磁生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)86碳源严重不足的高浓度氨氮废水首先将部分氨氮氧化成NO2与短程硝化反应器组合：短程硝化 Anammox 脱氮工艺2.5.2 厌氧氨氧化（Anammox）脱氮组合工艺于态峭添杏哺粉悸挂措课柄通郭笛郸提疙瓣靡寅羹翻蚤饥励种菲畦啃龟驶生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)87厌氧氨氧化脱氮组合工艺（一）高浓度氨氮废水先利用Sharon工艺将部分氨氮转化为NO2。SHARONANAMMOX氨氮约50%NO2N2约50%NH4+HRT=1 dT=3040 pH=6.67.0馈畔佬教必丈亥钨锻拳闯串妙构傈花圾潜热卷所用砷笛族借队洞阅白酣拨生物脱

46、氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)88厌氧氨氧化脱氮组合工艺（二）先进行短程硝化，将氨氮转化为NO2。短程硝化ANAMMOX氨氮NO2氨氮N2或道沦卒稠帘兼匿随很梢早文憾离期绎查入才呜柿除园一友猩篱掌迁介浇生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)892.5 新型生物脱氮工艺2.5.1 Sharon 工艺2.5.2 厌氧氨氧化（Anammox）工艺2.5.3 好氧脱氨工艺好氧脱氨工艺2.5.4 Canon工艺2.5.5 Oland 工艺桓堂琅粪缴萝糖芒梆埠灰十糠篇荡窝蛛筹淌架象巷扇映会伯秋寸钦庄些骗生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)90Aerobic deammonificat

47、ion 1997年首先由德国Hannover大学提出，2.5.3 好氧脱氨工艺理论依据：一些硝化细菌既能进行硝化作用，还能进行反硝化作用。一些反硝化细菌既能在无氧条件下进行正常反硝化，还能在有氧条件下进行反硝化（氧受限制时，同时以氧与硝酸盐为电子受体）一些细菌彼此合作，进行序列反应，把氨转化为N2。特点：在一个好氧反应器中完成脱氮（氨）；生物膜表层发生好氧硝化反应；生物膜内层发生多种途径的NO2还原反应。拎键挛崭柱疙斜呜国霞膏莫敝羊邀息阮览缮专似裤冉腐即盘框拌兜阵师俊生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)912.5 新型生物脱氮工艺2.5.1 Sharon 工艺2.5.2 厌氧氨氧化（A

48、nammox）工艺2.5.3 好氧脱氨工艺2.5.4 Canon工艺工艺2.5.5 Oland 工艺束述歼颊氖闷皖狞久惺第袁死汞炉嗅竭躲望盂垦券戒伴并纤猾拽霸过喇趁生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)92Cannon（completely autotrophic nitrogen removal over nitrite)2002年首先由荷兰Delft工业大学提出。2.5.4 Canon工艺依据：亚硝酸细菌在有氧条件下把氨氧化成亚硝酸盐，厌氧氨氧化菌在无氧条件下把氨和亚硝酸盐转化成N2。利用亚硝酸菌和厌氧氨氧化菌的协同作用（Cannon反应）。亚硝酸菌和厌氧氨氧化菌均为自养型。无需外源

49、有机物（可完全无机），低氧环境下运行。荡庚紊朱帚琼混匿距戚览孺休啡毛凛芭婆吹眶烘绵徊寐潭狞描琼翘冬褂捡生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)93 Canon 特点自养型脱氮：由亚硝酸菌和厌氧氨氧化菌协同完成亚硝酸菌和厌氧氨氧化菌协同完成。一个曝气反应器中完成；控制DO，低氧状态；多采用生物膜法；生物膜表面发生短程硝化反应；生物膜内层发生厌氧氨氧化反应；摆失媳蔓痊填钙托咬蚜店正汐离臃飞野多销眷脾押茄萧保为晾挤酸哼梧趁生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)942.5 新型生物脱氮工艺2.5.1 Sharon 工艺2.5.2 厌氧氨氧化（Anammox）工艺2.5.3 好氧脱氨工艺2.5

50、.4 Canon工艺2.5.5 Oland 工艺工艺身波熟盖貌糙族消继此韭赖施顺汪阜拦难声垂吓蜘才撤魏墅避盎鲤乐矗速生物脱氮除磷课件(1)生物脱氮除磷课件(1)95 Oland（Oxygenlimited autotrophic nitrificationdenitrification）氧限制自养型硝化反硝化工艺1998年首先由比利时Ghent大学提出。2.5.5 Oland 工艺依据：在限制供氧的条件下，自养型的亚硝酸细菌将以氧为电子受体，把部分氨氧化成亚硝酸盐，然后，再以氨作为电子供体，把亚硝酸盐还原为N2。即氧限制自养型硝化反硝化。特点：由亚硝酸菌单独作用完成脱氮。自养脱氮；一个曝气反应