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总氮丶氨氮丶硝酸盐氮丶亚硝酸盐氮丶凯式氮总是傻傻分不清楚?看完这篇文章你就是除氮专家!

来源:未知| 发布时间:2020-07-07| 浏览数:载入中...


总氮丶氨氮丶硝酸盐氮丶亚硝酸盐氮丶凯式氮总是傻傻分不清楚?看完这篇文章你就是除氮专家!

氮在水中存在的形式是什么?影响因素有哪些?

自然界氮素蕴藏量丰富,以三种形态存在:分子氮N2,占大气的78%; 有机氮化合物;无机氮化合物。其中水体中的氮主要包括有机氮和无机氮两大类,其总量称为总氮(英文缩写为TN)。

有机氮是指以有机化合物形式存在的氮,如蛋白质、氨基酸、肽、尿素、有机胺、硝基化合物、重氮化合物等。农业废弃物和城市生活污水中存在的有机氮主要是蛋白质及其分解产物一多肽和氨基酸。但某些工业废水中可能有其他含氮有机化合物。无机氮指氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮等,它们一部分是有机氮经微生物分解转化作用而产生的,一部分直接来自施用化肥的农田退水和工业排水。

氮在水体中会发生转化。随着时日的延长,有机氮很不稳定,容易在微生物的作用下,分解成无机氮(在无氧的条件下,分解为氨氮;在有氧的条件下,先分解为氨氮,再分解为亚硝酸盐氮与硝酸盐氮),并不断减少。

氨氮在污水中存在形式有游离氨(NH3)与离子状态铵盐(NH4+)两种,其中游离氨的浓度除主要取决于氨氮的浓度外,还随水中的pH值和温度的增加而增大。此外,离子强度对游离氨的浓度也会有影响。

水中硝酸盐是含氮有机物经无机化作用最终阶段的分解产物。硝酸盐在缺氧、酸性的条件下可以还原成亚硝酸盐。亚硝酸盐氮是氮循环的中间产物,不稳定。根据水环境条件,可被氧化成硝酸盐氮,也可以被还原成氮。

 

什么是凯氏氮?

凯氏氮是有机氮与氨氮之和,凯氏氮指标可以用来判断污水在进行生物法处理时氮营养是否充足的依据。生活污水中凯氏氮含量约40mg/L (其中有机氮约15mg/L,氨氮约25mg/L),总氮与凯氏氮之差值约等于亚硝酸盐氮与硝酸盐氮之和;凯氏氮与氨氮的差值约等于有机氮。

氮的危害是什么?

生活污水和化肥、食品等工业的废水以及农田排水都含有大量的氮。天然水体接纳这些废水后,会发生水体富营养化。水体富营养化是指在人类活动的影响下,生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体,引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖,水体溶解氧量下降,水质恶化,鱼类及其他生物大量死亡的现象。在自然条件下,湖泊也会从贫营养状态过渡到富营养状态,不过这种自然过程非常缓慢。而人为排放含营养物质的工业废水和生活污水所引起的水体富营养化则可以在短时间内出现。水体出现富营养化现象时,浮游藻类大量繁殖,形成水华。因占优势的浮游藻类的颜色不同,水面往往呈现蓝色、红色、棕色、乳白色等。这种现象在海洋中则叫做赤潮或红潮。

水中硝酸盐是含氮有机物经无机化作用最终阶段的分解产物。人体摄入硝酸盐后,经肠道中微生物的作用转变成亚硝酸盐而出现毒性作用。亚硝酸盐可使人体正常的血红蛋白氧化为高铁血红蛋白,发生高铁血红蛋白症,失去其输氧的能力,导致组织缺氧。

污水进行生物处理时,氨氮不仅为微生物提供营养,而且对污水的pH值起缓冲作用。但氨氦过高时,特别是游离氨浓度较高时,降低微生物的生活活动。

氮的来源是什么?氨的存在形式是什么?

污水中的氮一方面来自于化肥和农业废弃物。另一方面来自城市生活污水和某些工业废水。城市生活污水中含有丰富的氮,其中粪便是生活污水中氮的主要来源。氨氮的来源主要有制革废水、酸洗废水等工业废水。某些生化处理设施的出水和农田排水中可能含有大量的硝酸盐氮。

氮是如何转化的?

含氮化合物在水体中的转化可分为三个阶段:第一阶段为含氮有机物在水体中逐渐被微生物分解成较简单的化合物,生成无机氨氮,称为氨化过程;第二阶段是氨氮在有氧的条件下,转化为亚硝酸盐与硝酸盐,称为硝化过程;第三阶段是亚硝酸盐与硝酸盐在低氧或无氧条件下,被反硝化菌还原转化为氮气,称为反硝化过程。氨化可以在有氧或无氧条件下进行,硝化则只可以在有氧条件下进行。如果水体缺氧,则硝化反应不能进行。

硝化的概念是什么?

传统生物脱氮理论认为氨氮是借助两类不同的细菌(硝化菌和反硝化菌)将水中的氨氮转化为氮气而去除。首先在好氧条件下,亚硝酸细菌以氧作为电子受体,将氨氮转化为亚硝酸盐,之后硝酸细菌将亚硝酸盐转化为硝酸盐,这个反应过程称为硝化反应。

反硝化的概念是什么?

硝化反应完成后,反硝化细菌利用各种有机基质作为电子供体,以硝酸盐或亚硝酸盐作为电子受体,进行缺氧呼吸,将硝酸盐或亚硝酸盐转化为氮气,这个过程称为反硝化。

常用的生物脱氮工艺有哪些?

1)传统脱氮工艺
由巴茨(Barth) 开创的传统活性污泥法脱氮工艺为三级活性污泥法流程,它是以氨化、硝化和反硝化、生化反应过程为基础建立的。

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传统活性污泥法脱氮工艺(三级活性污泥法)

该工艺流程将去除BOD5与氨化、硝化和反确化分别在三个反应池中进行,并各自有其独立的污泥回流系统。一级曝气池为一般的二级处理曝气池,其主要功能是去除BOD、COD,将有机氮转化为NH3-N,即完成有机碳的氧化和有机氮的氨化功能。一级曝气池的混合液经过沉淀后,出水进入第二级曝气池,称为硝化曝气池,进人该池的污水,其BOD5值已降至15~20mg/L的较低水平,在硝化曝气池内进行硝化反应,使NH3-N氧化为NO3--N,同时有机物得到进一步分解,污水中BOD5进一步降低。硝化反应要消耗碱度,所以需投加碱,以防pH值下降。硝化曝气池的混合液进入沉淀池,沉淀后出水进入第三级活性污泥系统,称为反硝化反应池,在缺氧条件下,NO3--N还原为气态N2,排入大气。因为进入该级的污水中的BOD5值很低,为了使反硝化反应正常进行,所以需要投加甲醇作为外加碳源,但为了节省运行成本,也可引人原污水充作碳源。

在这一系统的后面,为了去除由于投加甲醇而带来的BOD值,可设后曝气池,经处理后排放水体。

这种系统的优点是有机物降解菌、硝化菌、反硝化菌分别在各自反应器内生长增殖,环境条件适宜,并具有各自的污泥回流系统,去除BOD和硝化反应都快,而且比较彻底。但也存在处理设备多、造价高、处理成本高、管理不够方便等缺点。

为了减少处理设备,可以将三级活性污泥法脱氮工艺中的去除BOD为目的的一级曝气池和第二级硝化曝气池相合并,将BOD去除和硝化两个反应过程放在统一的反应器内进行,于是就产生了两级生物脱氮系统。

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两级生物脱氮系统工艺

该两级生物脱氮传统工艺尽管经过改进,但仍存在处理设备较多、管理不太方便、造价较高和处理成本高等缺点。因此上述生物脱氧传统工艺目前已应用得很少。

2. A/O工艺

为了克服传统的生物脱氮工艺流程的缺点,根据生物脱氮的原理,在20世纪80年代初开创了缺氧/好氧活性污泥脱氮系统(A/O) 

 

生物脱氮工艺将反硝化反应器放置在系统之前,所以又称为前置反硝化生物脱氮系统。在反硝化缺氧池中,回流污泥中的反硝化菌利用原污水中的有机物作为碳源,将回流混合液中的大量硝态氮还原成N2,而达到脱氮目的。然后再在后续的好氧池中进行有机物的生物氧化、有机氮的氨化和氨氮的硝化等生化反应。

A/O工艺有如下优点:

1) 流程简单,构筑物少,只有一个污泥回流系统和混合液回流系统,基建费用可节省。

2)反硝化池不需外加碳源,降低了运行费用。

3) A/0工艺的好氧池在缺氧池之后,可以使反硝化残留的有机污染物得到进一步去除,提高出水水质。

4)缺氧池在前,污水中的有机碳被反硝化菌所利用,可减轻其后好氧池的有机负荷。同时缺氧池中进行的反硝化反应产生的碱度可以补偿好氧池中进行硝化反应对碱度的需求的一半左右。

A/0工艺的主要缺点是脱氮效率不高,一般为70%~80%。此外,如果沉淀池运行不当,则会在沉淀池内发生反硝化反应,造成污泥上浮,使处理水水质恶化。尽管如此,A/O工艺仍以它的突出特点而受到重视,该工艺是目前采用比较好的的脱氮工艺。该工艺可以将缺氧池与好氧池建成合建式曝气池,中间隔以挡板,前段为缺氧反硝化,后段为好氧硝化。该形式特别便于对现有推流式曝气池进行改造。

短程硝化反硝化的概念和原理是什么?

短程硝化反硝化就是将硝化过程控制在NO2-阶段,阻止进一步氧化为NO3-,直接以作为电子最终受氢体进行反硝化。

与传统生物脱氮工艺相比,短程硝化反硝化生物脱氮工艺可节约供氧量25%左右,节约反硝化所需碳源40%左右,减少污泥生成量,减少硝化过程的投碱量,缩短反应时间,相应减少了反应器容积30%~40%。

同步硝化反硝化的概念和原理是什么?

传统的脱氮理论认为脱氮需要经过硝化和反硝化两个不同的过程。反硝化是异氧兼性厌氧菌,只有在无分子氧而同时存在硝酸和亚硝酸离子的条件下,它们才能利用这些离子中的氧进行呼吸,使硝酸盐还原。但是近几年的研究表明,硝化和反硝化可在同一反应器中同时发生,许多实际运行中的好氧硝化池中也常常发现有总氮损失,这一现象被称为同步硝化反硝化(SND)。同步硝化反硝化具有减少碳源、节省曝气量等优点。当前同步硝化反硝化在工程中应用很少,基本处于实验室研究阶段。

厌氧氨氧化的概念和原理是什么?

厌氧氨氧化(Anammox)作用即在厌氧条件下由厌氧氨氧化菌利用亚硝酸盐为电子受体,将氨氮氧化为氮气的生物反应过程。厌氧氨氧化反应是一种化能自养的古菌(Anammox)的反应。该古菌为自养型,只需无机碳源,并且在全球碳循环过程中发挥着很重要的作用。在目前污水的氨氮处理上被广为看好。但是由于亚硝酸根含量在大部分污水是不够明显的,所以该技术要结合其他技术来使用。

 

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