當(dāng)前位置:工程項(xiàng)目OA系統(tǒng) > 建筑OA系統(tǒng) > 建筑工程項(xiàng)目管理軟件
生物脫氮基本原理
簡介: 進(jìn)行生物脫氮可分為氨化-硝化-反硝化三個(gè)步驟。由于氨化反應(yīng)速度很快,在一般處理設(shè)施中均能完成,故生物脫氮的關(guān)鍵在于硝化和反硝化。
關(guān)鍵字:生物脫氮基本原理 氨化 硝化 反硝化 同化
生物脫氮是在微生物的作用下,將有機(jī)氮和NH3-N轉(zhuǎn)化為N2和NxO氣體的過程[1]。
中存在著有機(jī)氮、NH3-N、NOx--N等形式的氮,而其中以NH3-N和有機(jī)氮為主要形式。在生物處理過程中,有機(jī)氮被異養(yǎng)微生物氧化分解,即通過氨化作用轉(zhuǎn)化為成NH3-N,而后經(jīng)硝化過程轉(zhuǎn)化變?yōu)镹Ox--N,最后通過反硝化作用使NOx--N轉(zhuǎn)化成N2,而逸入大氣。
由此可見,進(jìn)行生物脫氮可分為氨化-硝化-反硝化三個(gè)步驟。由于氨化反應(yīng)速度很快,在一般處理設(shè)施中均能完成,故生物脫氮的關(guān)鍵在于硝化和反硝化。
1. 氨化作用
氨化作用是指將有機(jī)氮化合物轉(zhuǎn)化為NH3-N的過程,也稱為礦化作用。參與氨化作用的細(xì)菌稱為氨化細(xì)菌。在自然界中,它們的種類很多,主要有好氧性的熒光假單胞菌和靈桿菌、兼性的變形桿菌和的腐敗梭菌等。在好氧條件下,主要有兩種降解方式,一是氧化酶催化下的氧化脫氨[2]。例如氨基酸生成酮酸和氨:
(2-1)
丙氨酸 亞氨基丙酸法 丙酮酸
另一是某些好氧菌,在水解酶的催化作用下能水解脫氮反應(yīng)。例如尿素能被許多細(xì)菌水解產(chǎn)生氨,分解尿素的細(xì)菌有尿八聯(lián)球菌和尿素芽孢桿菌等,它們是好氧菌,其反應(yīng)式如下:
(2-2)
在或缺氧的條件下,微生物和兼性微生物對有機(jī)氮化合物進(jìn)行還原脫氨、水解脫氨和脫水脫氨三種途徑的氨化反應(yīng)。
(2-3)
(2-4)
(2-5)
2. 硝化作用
硝化作用是指將NH3-N氧化為NOx--N的生物化學(xué)反應(yīng),這個(gè)過程由亞硝酸菌和硝酸菌共同完成,包括亞硝化反應(yīng)和硝化反應(yīng)兩個(gè)步驟。該反應(yīng)歷程為:
亞硝化反應(yīng) (2-6)
硝化反應(yīng) (2-7)
總反應(yīng)式 (2-8)
亞硝酸菌有亞硝酸單胞菌屬、亞硝酸螺桿菌屬和亞硝酸球菌屬。硝酸菌有硝酸桿菌屬、硝酸球菌屬。亞硝酸菌和硝酸菌統(tǒng)稱為硝化菌[22]。發(fā)生硝化反應(yīng)時(shí)細(xì)菌分別從氧化NH3-N和NO2--N的過程中獲得能量,碳源來自無機(jī)碳化合物,如CO32-、HCO-、CO2等。假定細(xì)胞的組成為C5H7NO2,則硝化菌合成的化學(xué)計(jì)量關(guān)系可表示為:
亞硝化反應(yīng) (2-9)
硝化反應(yīng) (2-10)
在綜合考慮了氧化合成后,實(shí)際應(yīng)用中的硝化反應(yīng)總方程式為:
(2-11)
由上式可以看出硝化過程的三個(gè)重要特征:
?、臢H3的生物氧化需要大量的氧,大約每去除1g的NH3-N需要4.2gO2;
?、葡趸^程細(xì)胞產(chǎn)率非常低,難以維持較高物質(zhì)濃度,特別是在低溫的冬季;
?、窍趸^程中產(chǎn)生大量的質(zhì)子(H+),為了使反應(yīng)能順利進(jìn)行,需要大量的堿中和,理論上大約為每氧化1g的NH3-N需要堿度5.57g(以NaCO3計(jì))。
3. 反硝化作用
反硝化作用是指在或缺氧(DO<0.3-0.5mg/L)條件下,NOx―-N及其它氮氧化物被用作電子受體被還原為氮?dú)饣虻钠渌鼩鈶B(tài)氧化物的生物學(xué)反應(yīng),這個(gè)過程由反硝化菌完成[3--4]。反應(yīng)歷程為:
(2-12)
(2-13)
(2-14)
[H]可以是任何能提供電子,且能還原NOx―-N為氮?dú)獾奈镔|(zhì),包括有機(jī)物、硫化物、H+等。進(jìn)行這類反應(yīng)的細(xì)菌主要有變形桿菌屬、微球菌屬、假單胞菌屬、芽胞桿菌屬、產(chǎn)堿桿菌屬、黃桿菌屬等兼性細(xì)菌,它們在自然界中廣泛存在。有分子氧存在時(shí),利用O2作為最終電子受體,氧化有機(jī)物,進(jìn)行呼吸;無分子氧存在時(shí),利用NOx―-N進(jìn)行呼吸。研究表明,這種利用分子氧和NOx―-N之間的轉(zhuǎn)換很容易進(jìn)行,即使頻繁交換也不會抑制反硝化的進(jìn)行。
大多數(shù)反硝化菌能進(jìn)行反硝化的同時(shí)將NOx―-N同化為NH3-N而供給細(xì)胞合成之用,這也就是所謂同化反硝化。只有當(dāng)NOx―-N作為反硝化菌唯一可利用的氨源時(shí)NOx―-N同化代謝才可能發(fā)生。如果中同時(shí)存在NH3-N,反硝化菌有限地利用NH3-N進(jìn)行合成。
4.同化作用
在生物脫氮過程中,中的一部分氮(NH3-N或有機(jī)氮)被同化為異養(yǎng)生物細(xì)胞的組成部分。微生物細(xì)胞采用C60H87O23N12P來表示,按細(xì)胞的干重量計(jì)算,微生物細(xì)胞中氮含量約為12.5%。雖然微生物的內(nèi)源呼吸和溶胞作用會使一部分細(xì)胞的氮又以有機(jī)氮和NH3-N形式回到中,但仍存在于微生物的細(xì)胞及內(nèi)源呼吸殘留物中的氮可以在二沉池中得以從中去除。
參考文獻(xiàn)
[1] 繆應(yīng)祺,水污染控制工程(M),南京-東南大學(xué)出版社,2002.12;
[2] 趙永芳,生物化學(xué)技術(shù)原理及應(yīng)用[M], 北京-科學(xué)出版,2002;
[3] Du Guocheng,Geng JinJu,Chen Jian, Mixed culture of nitrifying bacteria and denitrifying bacteria for simultaneous nitrification and denitrification[J],2003.6,19(4):433-437;
[4] Knowle R,Denitrification[J],Microbiol Rev,1982,46:43-70;
- 1駕駛混凝土攪拌車應(yīng)多留意電線電纜
- 22015年監(jiān)理工程師《合同管理》每日一練(9.28)
- 3關(guān)于舉辦工程建設(shè)領(lǐng)域投標(biāo)技巧實(shí)用操作培訓(xùn)班的預(yù)備通知
- 42014一級建造師機(jī)電知識點(diǎn):流動式起重機(jī)的使用特點(diǎn)
- 52015二級建造師《市政工程》教材知識點(diǎn)(2)
- 6省際高速公路預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土T梁成套cad設(shè)計(jì)圖紙
- 7依據(jù)《危險(xiǎn)化學(xué)品安全管理?xiàng)l例》的規(guī)定,禁止向個(gè)人銷售的化學(xué)品是
- 8注冊造價(jià)工程師土建工程:橋梁與涵洞工程
- 9天津市公布2014年一級建造師考務(wù)文件
- 10攪拌車維修保養(yǎng)細(xì)則
- 11無錫市全國造價(jià)工程師資格考試輔導(dǎo)班/無錫市造價(jià)工程師資格考試培訓(xùn)班
- 12衛(wèi)浴價(jià)格緩和 智能個(gè)性化衛(wèi)浴銷量暴增
- 132014年一級建造師《法規(guī)及相關(guān)知識》每日一練(5.6)
- 14造價(jià)工程師《計(jì)價(jià)與控制》:投資偏差與進(jìn)度偏差的比較
- 152015招標(biāo)師專業(yè)實(shí)務(wù)第一章命題點(diǎn)匯總
- 162015年造價(jià)工程師《基礎(chǔ)理論與相關(guān)法規(guī)》考點(diǎn)總結(jié)(67)
- 17地震震害有哪些分級?
- 18高層建筑厚板轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
- 192015年二級建造師《建筑工程》考試要點(diǎn)(7)
- 20[湖北]開放式一級公路交通安全設(shè)施施工圖全套72張(標(biāo)志標(biāo)線護(hù)欄防眩)
- 21小城鎮(zhèn)建設(shè)的幾點(diǎn)思考
- 22空間網(wǎng)架安裝技術(shù)的研究
- 23中國水利水電第五工程局承建的卡基娃電站3號機(jī)轉(zhuǎn)子吊裝成功
- 24專家獻(xiàn)策:建筑工業(yè)化應(yīng)成建筑節(jié)能突破口
- 252015監(jiān)理工程師復(fù)習(xí)資料:合同的鑒證
- 26滑坡整治及防護(hù)工程養(yǎng)護(hù)
- 27地下室防水層施工技術(shù)交底
- 282015一級建造師《法規(guī)及相關(guān)知識》輔導(dǎo)資料(15)
- 29關(guān)于公布全國施工企業(yè)職業(yè)經(jīng)理人名單的通知
- 30地基處理概念
成都公司:成都市成華區(qū)建設(shè)南路160號1層9號
重慶公司:重慶市江北區(qū)紅旗河溝華創(chuàng)商務(wù)大廈18樓