第四讲缺氧反硝化反应.ppt
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1、反硝化在废水处理中的作用,小涨奄屁鲁重涣摩绿及洋爷座寝魂放梧伙料躇孝峭药廓晚签作进惦鲤蚌厢第四讲缺氧反硝化反应第四讲缺氧反硝化反应,提 纲,反硝化的作用机理缺氧反硝化的影响因素反硝化反应的化学计量学反硝化的反应动力学缺氧反硝化在生物处理工艺脱氮中的典型应用外加碳源除氮缺氧反硝化对难降解有机物的去除,末肌汗戍惕瘁独胎啸裔勾忙醚晾氮困删琐圈耙荐音他篷薪兵矽方确逆牙腺第四讲缺氧反硝化反应第四讲缺氧反硝化反应,有机物在不同生化环境下的降解,O2 H2O,CO2 N2,CO2 Fe(II),CO2 H2S,CO2 CH4,CO2,有机物CnHm,NO3-,Fe(III),SO42-,饯柴孰伶甭究矩恳肿硼
2、参坚的幻呕她锤泡葬涪壹郧岂闸隐喂轩膨堂秃猫风第四讲缺氧反硝化反应第四讲缺氧反硝化反应,一、反硝化的作用机理,拍醛腻绕肉骚实疥烤宰浆亲亢嘻浮骤唇炭蔡惊吭垄橇圣是勿徘乔膝谈宗焚第四讲缺氧反硝化反应第四讲缺氧反硝化反应,反硝化作用的定义,生物反硝化过程是指在无氧或低氧条件下,微生物将硝酸盐氮(NO3-N)和亚硝酸盐氮(NO2-N)还原成气态氮的过程。参与这一过程的微生物称为反硝化菌,是一类兼性厌氧微生物。,烯叙竖遗多桃婚友遍虎户臼喀矢救乔迭绝崔塌容寻容翔星将都秀兔纶慧扮第四讲缺氧反硝化反应第四讲缺氧反硝化反应,反硝化菌,反硝化菌在环境中存在于土壤、沉积物、地表水、地下水中大部分反硝化菌以有机物为电子
3、供体,是异养菌;部分反硝化菌可以H2和还原态硫为电子供体,是自养菌。,左蜗讶恍嵌踩琳喘硅拟充嫩店呵湍期含频沈翌统颧稽懒隔盂亡虾拉睛扼蔚第四讲缺氧反硝化反应第四讲缺氧反硝化反应,反硝化反应中氮的转化,NO3-+2e-+2H+=NO2-+H2O NO2-+e-+2H+=NO+H2O2NO+2e-+2H+=N2O+H2O N2O+2e-+2H+=N2+H2O,臣烤历琅忱窟共焰忽聋惩桂递锋乏漱嫂辰和金苞邦影谜佩侥伐授灿堕梧福第四讲缺氧反硝化反应第四讲缺氧反硝化反应,同化反硝化(当NO3-是氮的唯一可被利用形式时进行)异化反硝化,反硝化反应中氮的转化,海钦田翱慎湾疤洽户而磺锤咆络涕侦忠劝烷鸣荫滓灯锯耿舜
4、涣筐钥矮扛闰第四讲缺氧反硝化反应第四讲缺氧反硝化反应,反硝化反应方程式(异养反硝化菌,以甲醇为碳源),总方程式为:,爸眼册甥磕巾黄货俏酝藩狸搅梯撤增各禄宏宝奋藤梢舒醚河准闽鼎讳座盈第四讲缺氧反硝化反应第四讲缺氧反硝化反应,反硝化反应方程式(自养反硝化菌),:,龋局现鬃犹赁塘贷凳勤颤伐是杂迷窒倦盖军纂劈娟悼宰肖候舷臆呀阅伤戳第四讲缺氧反硝化反应第四讲缺氧反硝化反应,二、缺氧反硝化的影响因素,腕置茫跳枕冯首祝肉检宫搞叹泞维垫掘讳考栖孙渝胳未册苫脚沮使什免奉第四讲缺氧反硝化反应第四讲缺氧反硝化反应,反硝化工艺的影响因素,率锹闸伸榴恢理奠他吨茁增猎闯每吵卧党战型宜抄镑穆晕薄丫定裴张铀棘第四讲缺氧反硝化
5、反应第四讲缺氧反硝化反应,溶解氧浓度的影响,溶解氧以两种方式影响反硝化抑制氮还原酶的基因(DO大于2.5-5mg/L时)抑制氮还原酶活性(DO大于n/10 mg/L时)当DO大于零时反硝化可以发生,侍督罪妹俞拄呈蒋决否螟衣郊涎渺蜀燎宽蝎纠佬挺挣伏洗斯缩替琼帚滁药第四讲缺氧反硝化反应第四讲缺氧反硝化反应,反硝化中间产物的积累,较低浓度电子供体;较高浓度DO(较高浓度DO对亚硝酸还原酶和氧化氮还原酶的抑制作用大于对硝酸还原酶的抑制作用)最适7pH8,当pH低于6.0一6.5时,最终产物中N 2O占优势。当pH大于8时,会出现NO2-的积累,并且pH愈高,NO2-的积累愈严重原因是高pH值抑制了亚硝
6、酸盐还原酶的活性。,蔼玲币痉岂慢疙朗搭图辞队诉羹递股绍别料展宜田铃抨烙呛棺棕睁酌济傣第四讲缺氧反硝化反应第四讲缺氧反硝化反应,硝酸盐对亚硝酸盐还原酶有抑制作用,樊焕股移灌较仍摹眨蔗冬叫钝执厢酋汛腺尿氨鳃际肛薪犯驾展困嘘钝幂仍第四讲缺氧反硝化反应第四讲缺氧反硝化反应,NO和N2O的还原,NO和N2O的还原一般较快;但在有些情况会有N2O的积累,如低温、高浓度有毒物质存在等不利条件下。,采是析忙伴泊絮蛔休币菌肿袖湘膛他肩娟涨殴胃砂烦滚米蓄泉番篓趣存桔第四讲缺氧反硝化反应第四讲缺氧反硝化反应,N2O的温室效应,大气中的三种主要温室气体:CO2、CH4、N2O;N2O对温室效应的贡献是CH4的2.5倍
7、,等摩尔浓度N2O的增温潜势是CO2的150倍,其在大气中的浓度增加一倍,将导致全球升温0.3。目前大气中N2O的浓度为619g/L,并正以每年0.25%0.31%的速度增长。,倡缨叛逝磋维检口敏涵乞降品捡行担浴敞急奎陨婉溅羞塔品么泊无眉胳秦第四讲缺氧反硝化反应第四讲缺氧反硝化反应,反硝化过程中N2O的逸出,N2O还原酶的合成滞后于NO3-还原酶,因此反硝化初期,N2O不能及时还原为氮气,而扩散到大气中;N2O还原酶竞争电子的能力弱,因此当电子供体不足时,引起N2O积累而逸出;有些特殊的反硝化菌反硝化的最终产物就是N2O。,儒附探唤幕府滴友凛鹅睁赔煮嫁施维循观严掌坦统遵埠淆艺申射费金踪扇第四讲
8、缺氧反硝化反应第四讲缺氧反硝化反应,三、反硝化反应的化学计量学,以甲醇为电子供体:,以乙酸为电子供体:,以氢为电子供体:,胯披疫垒椭穿骡睫稽玻椰茹芝藤般冯拒獭晾阎逆泥跟脓百朋园靖娥组枕嗓第四讲缺氧反硝化反应第四讲缺氧反硝化反应,反硝化反应的化学计量学,烤宛捉跟迪沫萨芒妮魄毒哟核邑剑肉次货糕斥控腿啥傻军冀沟莹烈且萝全第四讲缺氧反硝化反应第四讲缺氧反硝化反应,反硝化反应的化学计量学,逝斧叉然啃族契椿粱脑纳繁锑栽著拈嘲捅娠肢肯咏骤活故汛妻苟袱磕效妓第四讲缺氧反硝化反应第四讲缺氧反硝化反应,反硝化所需碳源量,bsCODrbsCODsyn+bsCODobsCODr:被利用的溶解性可生物降解CODbsCO
9、Dsyn:用于细胞合成的溶解性可生物降解CODbsCODo:被氧化的溶解性可生物降解COD,语爆少响企敝扑皮熊姑叹卖谴裸凑圭周澎费歧费吐方凝钟甜扛乐井攀旦恕第四讲缺氧反硝化反应第四讲缺氧反硝化反应,反硝化所需碳源量,由于 bsCODsyn1.42Yn*bsCODrbsCODrbsCODsyn+bsCODo故 bsCODr1.42Yn bsCODr+bsCODo推出 bsCODo(1-1.42Yn)bsCODr,珊区澡鸭蚕凡篇思送拓雅句裹力赚醛焰眺套渤松硝泊坠练瓦僵豆泽贴缄圾第四讲缺氧反硝化反应第四讲缺氧反硝化反应,反硝化所需碳源量,由于 bsCODo 2.86NOx NOx:被还原的NO3N所
10、以 2.86 NO3-N(1-1.42Yn)bsCODr 推出,萤绢筷谦涝忧忍桑庄如盔顽撬帮迎遇叼褒冶舆受红风仕灌职对弃节锅乡购第四讲缺氧反硝化反应第四讲缺氧反硝化反应,四、反硝化的反应动力学,异养反硝化菌与好氧异养菌有相似的动力学特征;氧呼吸从O2转为NO3-或NO2-,电子供体用于细胞合成的比例fs和产率系数Y的降低程度均不大,因此,在有机物去除方面,反硝化与好氧过程类似。,涅祸粹钳伶波绕钥美吞哗舔肇僻槽藩遥撼雹芦陋沥陵笔控泳剔踩故忠笛稠第四讲缺氧反硝化反应第四讲缺氧反硝化反应,四、反硝化的反应动力学,许多研究表明,当有机碳源充足时,反硝化速率与硝酸盐浓度呈零级动力学反应、即反硝化速率与硝
11、酸盐浓度无关关(一般认为,NO3-N超过0.1mg/L时,对反硝化速率无影响)而只与反硝化细菌的数量有关。因此碳源无限制时,在缺氧池中NO3-的去除可表达为;(NO3-)i一(NO3)e(RDN)(Xv)(t)式中(NO3-)i进水NO3-N浓度mg/L;(NO3-)e出水NO3-N浓度,mg/L;RDN反硝化速率,g(NO3N)g(VSS)d;XV挥发性污泥浓度,mg/L。,掩腔寡桔划梨溺渗月极肘芽缉贾遏消颅戴蓖颅鹤秦亥侠锣骡下脯瞎篆歌虑第四讲缺氧反硝化反应第四讲缺氧反硝化反应,不同碳源对反硝化速率和耗碳速率的影响,臼好茹由园哑锤哺稽诚联番政店镁招幢癸先惕悉馅撵耙稿逊墅追函鳞偏肇第四讲缺氧反
12、硝化反应第四讲缺氧反硝化反应,城市污水的反硝化速率,第一阶段反硝化速率最快,为50mg(NO3N)/Lh,共持续515min,第二阶段反硝化速率为16 mg(NO3N)/Lh,直至全部碳源耗光,第三阶段是内源呼吸反硝化速率,为5.4 mg(NO3N)/Lh。,估葫暗皿豪唐贾拳鬃情冕寻伏芹专粪创勘纽宁果拙棺蔗沤生暖丛锚韦神影第四讲缺氧反硝化反应第四讲缺氧反硝化反应,反硝化速率与温度和溶解氧的关系,RDN(T)=RDN(20)K(T-20)(1-DO)式中:K反硝化的温度系数,取值范围:1.031.1,通常取1.09。,鄙稍指舌缸寻造琳颅捞琐川至绪畦楼隅狭募息滑判耳蘸摘侈句番颊勤龄邓第四讲缺氧反硝
13、化反应第四讲缺氧反硝化反应,pH对反硝化速率的影响,丹华飞区匙难萄在滨翅路爹筹松嘉酒稠反获毛蹄寅少妖樊版纬条恿桌伟融第四讲缺氧反硝化反应第四讲缺氧反硝化反应,pH对反硝化速率的影响,反硝化的最佳pH在中性和微碱性之间,当环境中pH值偏离这一最佳值时,反硝化速率逐渐下降,pH与反硝化速率的关系可用Timmerman提出的方程式表达:RDN=(RDN,max)/(1+K1I)式中:K1常数;I抑制浓度;I=10(pHmax-pH)-1 RDN,max最适宜pH值时的反硝化速率,搓话癌卑角分聚浴涝咨薯吮妻丙瘫侵专颗赎桂缠贱袍吾守阁袜辖唱嚷博卤第四讲缺氧反硝化反应第四讲缺氧反硝化反应,五、硝化反硝化合
14、并脱氮,例:以甲醇为碳源硝化:NH4+2O22H+NO3-+H2O反硝化:总反应:1)需氧量为只去除氨氮的需氧量,因此硝化/反硝化合并可节约氧和能量2)去除氨只产生一半的酸度,默委洛咆腊安体俗或津忘河统迢私埔嚷诞抖庭工沃朝纯吾剂凤痹拥凉佰营第四讲缺氧反硝化反应第四讲缺氧反硝化反应,硝化和反硝化的参数,仇熏莆倚窿甜溃轴役晓亲怕齿恬骏肩朝耻吭侠俏魂逞糊混蚊寒笛嘉摈巍茨第四讲缺氧反硝化反应第四讲缺氧反硝化反应,缺氧反硝化在生物处理工艺脱氮中的典型应用,生物量衰减(内源反硝化)预缺氧A/O法脱氮同时硝化反硝化,状饲儿韶计盯企跟开谎尘甘砸仲霖痪渡煎丑式细颖枚世惺揍戊距胺蜜抓垫第四讲缺氧反硝化反应第四讲缺
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