生物脱氮除磷(2).ppt

污水的生物脱氮除磷技术2.1生物硝化硝化反应的理论反应式：消耗氧的计量关系：若考虑硝化细菌新细胞的合成，则反应式为：总反应式：NH4＋＋1.86O2＋1.98HCO3－→0.02C5H7NO2＋1.04H2O＋0.98NO3-＋1.88H2CO3
NaClO3在0.02mol的浓度下仅抑制硝酸细菌对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；
烯丙基硫脲可以抑制亚硝酸菌的活性，在5mg/L的浓度下能完全抑制亚硝酸菌对氨氮的氧化反应。硝化反应过程中氮元素的转化过程如下：
NH4＋→NH2OH→NOH→？→NO2-→NO3-

NH4＋氧化为NO2-经历了多个步骤6个电子变化，这说明亚硝酸菌的酶系统十分复杂，而硝酸反应只经历了1步和2个电子变化，相对简单些。2.2生物反硝化反应需要易生物降解有机物反硝化过程中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NH3－N，用于新细胞的合成。2.3生物厌氧氨氧化NH32.4生物除磷生物除磷过程聚磷菌
厌氧条件下释放磷（DO≈0，NOX-≈0）ATP+H2O→ADP+H3PO4+能量需要易生物降解有机物
好氧条件下过量摄取磷ADP+H3PO4+能量→ATP+H2O生物除磷示意图正常细胞的磷含量：1%~3%；
聚磷菌吸磷后磷含量：可达12%。2.5反硝化除磷南非开普顿大学(UCT)研究人员最早发现专性好氧细菌不是唯一对磷的生物摄/放起作用的菌种，兼性反硝化细菌也有着很强的生物摄/放磷现象。
反硝化细菌的生物摄/放磷作用被荷兰代尔夫特工业大学(TUDelft)和日本东京大学(UT)研究人员合作研究确认，并冠名为“反硝化除磷”(denitrifyingphosphorusremoval)。Vlekke（1987）和Takahiro（1992）等分别利用厌氧—缺氧SBR(anaerobic/anoxicSBR，简称A2SBR)系统和固定生物膜反应器进行了试验研究。结果表明，作为电子受体的硝态氮和氧气在除磷系统中起着相同的作用，而且通过创造厌氧、缺氧交替的环境可筛选出以硝态氮作为电子受体的聚磷优势菌－反硝化除磷菌，即DPB（denitrifyingphosphorusremovingbacteria）。1993年，Kerrn-Jespersen把聚磷菌划分为两类，一类仅仅可以利用氧作为电子受体，而另一类，既可以用氧气作为电子受体，又可以利用硝酸盐作为电子受体。3生物脱氮除磷反应动力学3.1硝化反应动力学将1gNH3-N氧化为硝酸盐由于在硝化反应时，氨氮或亚硝酸盐为单一的限制性生长基质，所以硝化用更接近于莫诺特关系的基本条件。因此，常用莫诺特（Monod）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。亚硝酸菌比增值速度亚硝酸菌的增殖速度为：NH4+-N氧化速度：可用下式表示：亚硝酸菌产率系数：由以上公式得：上式称为NH4+-N氧化Monod动力学公式。
式中：式中Kd——亚硝酸菌自身分解系数，1/d。上式各项除X得：由公式硝化反应的动力学常数（20℃）为了维持消化菌的数量，设计最小固体停留时间θcmin必须满足：温度溶解氧pH碱度抑制性物质C/N比污泥负荷生物固体停留时间温度：

一般认为，可在4~45℃范围内进行。但目前的试验结果表明，即使在0.5~4℃下，仍发生硝化反应。硝化菌自身分解系数与温度（T℃）的经验关系：固体停留时间θcd的经验公式:③亚硝酸菌的净比增殖速度（μgT）与水温的关系：硝化菌各属生存温度范围溶解氧抑制性物质污泥负荷：3.2反硝化反应动力学μD——反硝化菌的比增殖速度，1/d；
μDmax——反硝化菌的最大比增殖速度，1/d；
D——NO3--N浓度，mg/L；
X——反硝化菌浓度，mg/L；
KSD——饱和常数，mg/L；
t——反应时间，d。
式中μ——反硝化菌的增殖速度，mg/(L.d)。NO3--N的还原速度可用下式表示：硝化菌的产率系数：令则，NO3--N还原莫诺特动力学公式如下：——反硝化菌净增殖速度；
——反硝化菌自身分解系数，1/d。
式中：得出
反硝化反应的影响因素式中3.3生物除磷反应动力学在好氧条件下，聚磷的积累可按下式表示：式中
qHAC——乙酸的吸收速度，mg/(L.d)
KHAC——乙酸的最大吸收速度，1/d；
SHAC——乙酸浓度，mg/L；
XP——聚磷菌浓度，mg/L；
KSHAC——饱和常数，mg/L。
式中qP——磷酸盐吸收速度，mg/(L.d)
SP——磷酸盐浓度，mg/L。
μPmax聚磷菌的最大比增殖速度，1/d；
XP——聚磷菌浓度；
YP——聚磷菌最大产率系数；
KSP——饱和常数，m