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      氨氮、硝態氮、總氮、和生物脫氮工藝 - 半點科技

      發布時間:2019-03-15

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      氨氮、硝態氮、總氮、和生物脫氮工藝 


      去冬今春接到許多客戶的電話咨詢污水中氮的去除工藝?;蛟S是因為這段時間氣溫低,微生物的活性低造成系統脫氮效率下降;或許也因為環保部門的管理越來越嚴格了(當然是好事)。本文旨在厘清一些基本概念,供同行參考。


      首先說一下污水中氮的種類。

      污水中的氮有兩種形式:無機氮和有機氮。無機氮包括氨氮(NH3,NH4+)和和包括硝態氮(NO2-,NO3-),有機氮是指蛋白質、氨基酸等有機物里存在的氮。有機氮和無機氮在有些情況下(尤其是有微生物存在)可以相互轉化。水體中總氮就是水體內無機氮和有機氮的含量總和。其相互關系如下圖所示:

      水中氮的形式


      氨氮和總氮是污水排放控制重要指標。


      其次說一下不同形式的氮是如何相互轉化的

      水體中各種形式的氮相互之間通過同化作用、氨化反應、硝化反應、反硝化反應相互轉化。具體如下

      1. 同化作用:微生物生長繁殖的過程中會吸收一部分氮,變成有機氮成為細胞的一部分,成為活性污泥離開水系統,這個過程叫同化作用。按照細胞干重來計算,微生物細胞中氮的含量約為12.5%。同化作用可以帶走污水中20%的氮。
      2. 氨化反應:有機氮通過一系列生化反應轉化成無機的氨氮,這個過程就是氨化反應。參與氨化反應的細菌也被成為氨化細菌。
      3. 硝化反應:硝化反應是氨氮轉化為亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮的反應,反應通過硝化細菌完成。反應分兩步,過程示意如下:
        1. NH4++3/2O2→NO2-+H2O+2H+
        2. NO2-+1/2O2→NO3-
        3. 總反應式:NH4++2O2→NO3- +H2O+2H+。顯然硝化反應是氧化反應,要消耗大量的氧氣,同時產生大量酸,所以需要補充大量的堿來平衡。所以溶解氧和堿度是硝化系統正常工作的關鍵因素。一般需要控制水的溶解氧(DO)不低于2PPM,總堿度控制不低于100PPM。
      4. 反硝化反應:反硝化反應是在缺氧條件下,亞硝酸氮和硝酸氮被還原成氮氣(N2)。氮氣排放到大氣中從而污水得以脫氮。參與這一生化反應的是反硝化細菌。反硝化反應式如下:NO3-→NO2-→N2O-→N2。反硝化反應需要在缺氧條件下才能進行,溶解氧控制在0-0.3PPM才能實現反硝化作用。

      以上所有反應簡單總結在下面這個示意圖里:

      污水中氮的轉化


      最后說一下生物脫氮的基本工藝

      污水的脫氮有兩條技術路線:物理化學脫氮和生物脫氮。由于可持續性好、綜合運行成本低,生物脫氮的應用越來越多。但需要注意的是氨化反應和硝化反應可以降低氨氮水平,但不能降低污水的總氮。上述所有生化過程中只有同化反應(通過排泥帶走)和反硝化反應(通過生成氮氣排放到大氣中)可以將氮從污水中帶走,從而降低總氮。這個過程才是真正的“脫氮”。這也是地球上氮循環的一個重要組成部分。


      生物脫氮的原理很簡單,但具體工藝流程差別很大,限于篇幅,需要單獨的文章來闡述。



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