環(huán)境生物技術(shù)

1、污水生物脫氮污水生物脫氮 - -高鹽廢水的厭氧氨氧化高鹽廢水的厭氧氨氧化姓名：白麗靜目錄1厭氧氨氧厭氧氨氧化定義和影響因素化定義和影響因素2Anammox 研究進(jìn)展研究進(jìn)展1污水生物脫氮原理污水生物脫氮原理高鹽廢水的厭氧氨氧化處理高鹽廢水的厭氧氨氧化處理3污水生物脫氮廢水生化處理脫氮工藝效果好，能徹底地脫除廢水中的氨，并且不會(huì)造成二次污染，能耗較物理化學(xué)法低。但由于生物所能承受氨氮的濃度較低，一般生物處理氨氮濃度不能超過200mg/L。污水生物脫氮原理氨化反應(yīng)硝化反應(yīng)反硝化反應(yīng)同化作用氨化反應(yīng)（好氧或厭氧）氨化反應(yīng)（好氧或厭氧）微生物分解有機(jī)氮化合物產(chǎn)生氨的過程稱為氨化作用。微生物分解有機(jī)氮化

2、合物產(chǎn)生氨的過程稱為氨化作用。在氨化微生物的作用下，有機(jī)氮化合物可以在好氧或在氨化微生物的作用下，有機(jī)氮化合物可以在好氧或厭氧條件下分解、轉(zhuǎn)化為氨態(tài)厭氧條件下分解、轉(zhuǎn)化為氨態(tài)氮。但好氧和厭氧條件氮。但好氧和厭氧條件下反應(yīng)過程不同。下反應(yīng)過程不同。以以氨基酸為氨基酸為例例加加氧脫氨基反應(yīng)式為氧脫氨基反應(yīng)式為：RCHNHRCHNH2 2COOH+OCOOH+O2 2 RCOOH+CORCOOH+CO2 2+NH+NH3 3水解脫氨基反應(yīng)式為水解脫氨基反應(yīng)式為：RCHNHRCHNH2 2COOH+HCOOH+H2 2O O RCHOHCOOH+NHRCHOHCOOH+NH3 硝化反應(yīng)（好氧）硝化反應(yīng)

3、（好氧）在亞硝化菌和硝化菌的作用下，將氨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為在亞硝化菌和硝化菌的作用下，將氨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸亞硝酸鹽和鹽和硝酸鹽的過程稱為硝化反應(yīng)硝酸鹽的過程稱為硝化反應(yīng)。硝化硝化反應(yīng)的總反應(yīng)式為：反應(yīng)的總反應(yīng)式為：NHNH4 4+ +2O+2O2 2NONO3 3- -+2H+2H+ +H+H2 2O+O+ E EPH的變化情況？反硝化反應(yīng)（缺氧）反硝化反應(yīng)（缺氧） 在缺氧條件下，NO2-和NO3-在反硝化菌的作用下被還原為氮?dú)獾倪^程稱為反硝化反應(yīng)。目前公認(rèn)的從硝酸鹽還原為氮?dú)獾倪^程見下圖：反硝化反應(yīng)反應(yīng)式為：PH的變化情況？反硝化反應(yīng)（缺氧）反硝化反應(yīng)（缺氧）同化作用同化作用 生物處理過程中，污水中

4、的一部分氮（氨生物處理過程中，污水中的一部分氮（氨氮或有機(jī)氮）被同化成微生物細(xì)胞的組成成氮或有機(jī)氮）被同化成微生物細(xì)胞的組成成分，并以剩余活性污泥的形式得以從污水中分，并以剩余活性污泥的形式得以從污水中去除的過程，稱為同化作用。當(dāng)進(jìn)水氨氮濃去除的過程，稱為同化作用。當(dāng)進(jìn)水氨氮濃度較低時(shí)，同化作用可能成為脫氮的主要途度較低時(shí)，同化作用可能成為脫氮的主要途徑。徑。厭氧氨氧化厭氧氨氧化是20世紀(jì)90年代中期由荷蘭Delft技術(shù)大學(xué)Kluyver生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的一種新型生物脫氮技術(shù)，是指在厭氧或缺氧條件下，微生物直接以NO3-或NO2-為電子受體，以NH4+為電子供體，將兩種氮素同時(shí)轉(zhuǎn)化為氮?dú)獾倪^

5、程，這個(gè)過程產(chǎn)生的能量可使厭氧氨氧化菌在厭氧條件下生存。厭氧氨氧化反應(yīng)方程式：厭氧氨氧化反應(yīng)方程式：厭氧氨氧化影響因素影響影響因素因素pHHRTDO基質(zhì)濃度基質(zhì)濃度其他影響其他影響有機(jī)質(zhì)有機(jī)質(zhì) 溫度溫度1.氨氮、亞硝氮基質(zhì)的影響在厭氧氨氧化反應(yīng)過程中，氨氮和亞硝氮作為反應(yīng)的底物與能源的主要來源，厭氧氨氧化速率與其濃度密切相關(guān)。氨氮和亞硝氮在低濃度時(shí)為反應(yīng)基質(zhì)，但隨著濃度的提高則會(huì)成為潛在抑制劑，抑制細(xì)菌的生長并干擾細(xì)菌的代謝。鄭平, 胡寶蘭. 厭氧氨氧化菌混培物生長及代謝動(dòng)力學(xué)研究J. 生物工程學(xué)報(bào), 2001, 17(2):193-198.Strous M,Kuenen J G,Jetten

6、 M S M.Key physiology of anaerobic ammonium oxidationJ.Appl. Environ. Microbiol.,1999,65(7):3248-2.溶解氧的影響Strous等采用序批式反應(yīng)器考察了氧對(duì)厭氧氨氧化的影響。該序批式反應(yīng)器以厭氧和好氧交替運(yùn)行，在充氧期間，未發(fā)生厭氧氨氧化反應(yīng)。只用在停止供氧后，才會(huì)發(fā)生厭氧氨氧化反應(yīng)。 Strous等認(rèn)為溶解氧對(duì)Anammox菌的抑制作用是可恢復(fù)的。一系列的實(shí)驗(yàn)表明，0.5%-2.0%的大氣飽和條件下，Anammox菌的活性將被完全抑制。但當(dāng)利用氬氣將DO驅(qū)逐走后，Anammox菌的活性將會(huì)完全恢復(fù)。

7、3.PH的影響對(duì)于生化反應(yīng)過程，PH是關(guān)鍵因素，厭氧氨氧化菌對(duì)PH的改變特別敏感。當(dāng)PH低于6.4時(shí)，厭氧氨氧化作用將不會(huì)發(fā)生。因?yàn)镻H決定著NH3和NH4+的平衡。當(dāng)PH太低，游離氨（FA）濃度會(huì)變得很低，從而影響Anammox菌的生長，當(dāng)PH過高時(shí)，游離亞硝酸（FNA）就會(huì)很高，也不利于Anammox菌的生長。另一方面PH過高， Anammox菌的活性就會(huì)下降。4.溫度的影響溫度對(duì)生化反應(yīng)也有很大的影響，溫度升高時(shí)，一方面酶促反應(yīng)加快，另一方面酶活性的喪失也加速。如果條件保持不變，生物反應(yīng)有一個(gè)最適溫度，在這個(gè)溫度下，兩種趨向趨于平衡，它的活性最大。一般認(rèn)為最適溫度在30-40。5.有機(jī)質(zhì)

8、濃度的影響Anammox菌屬于化能自養(yǎng)的專性厭氧菌，生長速度緩慢。當(dāng)存在有機(jī)物時(shí)，異養(yǎng)菌增值較快，從而抑制厭氧氨氧化活性。國內(nèi)外研究表明，對(duì)于有機(jī)物含量較低而含氮較高的污水，采用Anammox工藝具有較好的處理效果，在含苯酚330mg/L的條件下Anammox菌仍具有較高的活性。6.水力停留時(shí)間的影響在Anammox過程中，HRT過低（0.4d），即反應(yīng)器容積負(fù)荷率過大時(shí)，厭氧氨氧化反應(yīng)器的去除能力（微生物的數(shù)量與活性）未能同步得到提高。以亞硝酸作為控制參數(shù)，氨去除率明顯受到影響，但在HRT較大的情況下，氨氮去除率并未有明顯提高，相反水力停留時(shí)間的延長，會(huì)增大反應(yīng)器容積。7.其他影響除了亞硝酸

9、鹽和銨鹽以外，磷酸鹽的濃度也會(huì)對(duì)厭氧氨氧化有影響作用。另外還有很多因素抑制Anammox反應(yīng)，如2,4-二硝基苯酚，氯化汞，乙炔氣體，光照等。優(yōu) 點(diǎn)已知的最簡捷、最經(jīng)濟(jì)的生物脫氮途徑已知的最簡捷、最經(jīng)濟(jì)的生物脫氮途徑與傳統(tǒng)硝化與傳統(tǒng)硝化/反硝化相比反硝化相比無需無需外加碳源外加碳源污泥污泥產(chǎn)量少產(chǎn)量少無需供氧無需供氧無需無需外加堿度外加堿度缺 點(diǎn) 倍增時(shí)間長，生長緩慢倍增時(shí)間長，生長緩慢 抗沖擊負(fù)荷能力弱抗沖擊負(fù)荷能力弱 對(duì)環(huán)境條件要求苛刻，對(duì)環(huán)境條件要求苛刻，DO、溫度、溫度、pH、有機(jī)物等、有機(jī)物等會(huì)對(duì)會(huì)對(duì)Anammox過程產(chǎn)生影響過程產(chǎn)生影響高鹽廢水的厭氧氨氧化處理高鹽度有機(jī)廢水是指含有機(jī)物和至少3.5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的總?cè)芙庑怨腆w物的廢水。這些廢水中除了含有高濃度的有機(jī)物外，還含有大量的無機(jī)鹽。高鹽廢水高鹽度有機(jī)廢水是指含有機(jī)物和至少3.5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的總?cè)芙庑怨腆w物的廢水。這些廢水中除了含有高濃度的有機(jī)物外，還含有大量的無機(jī)鹽。高鹽廢水的來源海水直接利用過程中排出的高鹽度廢水工業(yè)生產(chǎn)過程產(chǎn)生的高鹽度廢水其他高鹽度廢水高鹽度廢水的危害直接排入土地會(huì)造成鹽堿地，不適宜植物生長，造成土地污染。排入水體中使水體中的含鹽量增加，對(duì)淡水中的生物生長造成破壞，導(dǎo)