廢水中的氮以有機氮、氨氮、亞硝氮和硝酸鹽4種形態(tài)存在。傳統(tǒng)生物脫氮技術(shù)遵循已發(fā)現(xiàn)的自然界氮循環(huán)機理，脫氮機理分為氨化，硝化，反硝化。


一、氨化作用
     有機氮化合物在氨化菌作用下，分解轉(zhuǎn)化為氨氮，稱為“氨化作用”。氨化作用是脫出羧基和氨基的過程。 

     氨化菌是異養(yǎng)菌（需要一定碳源），有好氧菌、兼性菌和厭氧菌，因此有機氮很容易被氨化。


二、硝化作用

    1、亞硝酸菌利用氧將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸氮；

    2、硝酸菌利用氧將亞硝酸氮轉(zhuǎn)化為硝酸氮，這一過程統(tǒng)稱硝化。

   （1）硝化過程

    亞硝酸菌和硝酸菌均為化能自養(yǎng)菌，統(tǒng)稱硝化細菌。屬革蘭氏染色陰性、不生芽孢的短干菌和球菌，以CO2為碳源，從無機物的氧化中獲取能量。生長速率很低（因為NH4+-N和NO2--N氧化過程產(chǎn)能底）。

   （2）影響硝化反應(yīng)的環(huán)境因素

    溫度：影響硝化細菌的比增長速率，及活性。一般4—45℃，很好30℃。

    溶解氧：硝化細菌——好氧菌，DO影響反應(yīng)速率和細菌增長速度。一般DO≥2mg/L。

    堿度和pH：如反應(yīng)式，硝化過程產(chǎn)生[H+]，消耗堿度，pH會下降。硝化細菌對pH相當(dāng)敏感（亞硝酸菌pH=7.7—8.1活性很強，硝酸菌pH=7.0—7.8活性很強），pH不適宜時活性急劇下降，pH值波動是致命的。

    C/N比：硝化細菌比增速率很慢，比其它異養(yǎng)菌底一個數(shù)量級，污水中的C/N過高（COD/TKN=10—15），對硝化細菌基質(zhì)競爭不利。

    泥齡：短時易被洗脫排出。

    有毒物質(zhì)：常規(guī)毒物對其有害，氨及亞硝酸對其也有毒性，消化污泥上清液回流水就抑制活性20%左右。


三、反硝化作用
      在缺氧/厭氧條件下，兼性異養(yǎng)菌將硝酸氮又轉(zhuǎn)化為亞硝酸氮、繼而還原為氮氣（N2、N2O、NO）釋放出來，這一階段使氮脫除，叫反硝化。

（1）反硝化過程

反硝化細菌—異養(yǎng)兼性厭氧菌，自然界很多。包括變形桿菌、假單胞桿菌、小球菌。在有分子氧（O2）存在時，利用O2呼吸降解有機物，無O2時利用NO2-、NO3-作為電子受體。

NOx-N的還原包括同化作用（合成細胞）和異化作用（分解脫氮為N2），異化反硝化為主，占到總脫氮量的70—75%。

（2）影響反硝化反應(yīng)的環(huán)境因素


     溶解氧：抑制反硝化菌活性，與硝態(tài)氮競爭電子供體。一般DO＜0.3mg/L。另外，反硝化菌體內(nèi)某些酶只有在有氧條件下合成，所以要求好氧厭氧交替工作。

     堿度和pH：反硝化過程產(chǎn)生[OH-]，積累堿度，正好補充硝化過程中消耗的堿度。反硝化細菌對pH也敏感，適宜pH=7.0—7.5活性很強，pH不適宜時活性下降，pH值波動是致命的。

     碳源有機物：有機物是反硝化反應(yīng)的碳源，也是電子供體，消耗量很大。要求原水中提供或人工加入。

     C/N比：理論上，還原1g硝酸氮——需要碳源2.86g（BOD5），一般原水中的都不夠。

     有毒物質(zhì)：反硝化細菌抗毒性能力＞硝化細菌，與一般好氧異養(yǎng)菌相同。所以毒性瓶頸在消化過程。



四、污水生物脫氮的基本條件

     對于生物脫氮所需要具備的基本條件：

     C/N比值是判別能否有效脫氮的重要指標。從理論上講，C/N≥2.86就能進行生物脫氮，但一般認為，C/N≥3.5才能進行有效脫氮。

     要達到生物脫氮的目的，完全硝化是先決條件，充足的碳源是基本保障。

     首先硝化得進行，至于反硝化，碳源是關(guān)鍵。還有回流比、缺氧池的大小等。

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