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yanww_219版主 (知名作家)
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[交流]
關(guān)于同步硝化反硝化脫氮除磷原理及技術(shù)的討論
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同步硝化反硝化脫氮除磷，聽起來的確很好，能同時(shí)脫氮除磷，而且生物法，成本低，近年來發(fā)展有一些，但進(jìn)展似乎很慢，請(qǐng)大家尤其是感興趣的行家知道的多發(fā)表相關(guān)意見、理論和實(shí)際工程等，資料尤其是好的文獻(xiàn)，望能指出，呵呵。期待你的真誠(chéng)討論，非常感謝。 本人先來，很長(zhǎng)時(shí)間一直想討論這個(gè)話題，望大家放開討論。 反硝化除磷機(jī)理 近年的研究發(fā)現(xiàn)，一種反硝化聚磷菌（DPB，denitrifying phosphorus removing bacteria）能在缺氧條件（無氧，存在硝酸鹽）下過量吸磷。DPB的生物吸/放磷作用被荷蘭Delft工業(yè)大學(xué)和日本東京大學(xué)研究人員合作研究確認(rèn)，并冠名“反硝化除磷”（denitrifying dephosphatation）。在磷的生物吸/放磷過程中，反硝化除磷細(xì)菌以硝酸氮取代氧作為電子受體，也就是說反硝化除磷細(xì)菌能將反硝化脫氮和生物除磷這兩個(gè)認(rèn)為彼此獨(dú)立的作用合二為一。反硝化除磷中硝酸鹽代替氧作為電子受體。硝酸鹽作為電子受體可從許多文獻(xiàn)中得到證明，國(guó)內(nèi)也對(duì)此進(jìn)行了大量研究。硝酸鹽作為生物除磷的電子受體的研究已有許多，但對(duì)亞硝酸鹽是否可以作為生物除磷電子受體的研究卻不多見。1999年，Jens Meinhold等人證明了亞硝酸鹽可作為電子受體，但他們?cè)囼?yàn)得出的亞硝酸鹽的峰頂濃度較低，約為8 mgNO2--N/L。而2003年，新加坡的J.Y.Hu等人研究得到的亞硝酸鹽峰頂濃度則較高，為115 mgNO2--N/L。這使得我們?cè)趤喯跛猁}存在的缺氧環(huán)境下仍能開發(fā)生物除磷工藝。 反硝化除磷工藝的發(fā)展 反硝化除磷工藝中有單級(jí)、雙級(jí)兩種系統(tǒng)。單級(jí)污泥系統(tǒng)中，DPB、硝化菌及非聚磷異養(yǎng)菌同時(shí)存在于同一懸浮污泥相中，共同經(jīng)歷了厭氧、缺氧和好氧環(huán)境，其中最具代表的工藝有BCFs；而在雙級(jí)污泥系統(tǒng)中，硝化菌則獨(dú)立于DPB而單獨(dú)存在于固定膜生物反應(yīng)器或好氧硝化SBR反應(yīng)器中。雙級(jí)污泥系統(tǒng)有Dephanox和A2NSBR等。其中BCFs工藝已運(yùn)用于工程實(shí)踐，而雙級(jí)污泥系統(tǒng)仍停留在小試階段，離實(shí)際運(yùn)用尚有不少距離。雖然在單、雙級(jí)污泥系統(tǒng)中DPB都可利用由硝化產(chǎn)生的硝酸鹽作為電子受體在缺氧環(huán)境中實(shí)現(xiàn)反硝化除磷，但后者運(yùn)行更穩(wěn)定、處理效果也更好，其原因是雙污泥系統(tǒng)為硝化菌和反硝化除磷菌創(chuàng)造了最佳的生長(zhǎng)環(huán)境，且硝化和反硝化聚磷各系統(tǒng)的SRT可根據(jù)實(shí)際運(yùn)行要求來選定（硝化的SRT較長(zhǎng)不利于反硝化和除磷，主要原因是聚磷菌體內(nèi)相當(dāng)一部分PHB會(huì)因長(zhǎng)時(shí)間的曝氣而被消耗掉，從而導(dǎo)致后續(xù)反硝化所需碳源的不足）。進(jìn)一步說，在雙污泥系統(tǒng)中可采用生物膜反應(yīng)器進(jìn)行硝化來提供NO3-電子受體，這樣不僅給生長(zhǎng)速率較慢的硝化菌創(chuàng)造了穩(wěn)定的生長(zhǎng)環(huán)境，增加了系統(tǒng)中硝化菌量，提高了硝化率，也可減少水力停留時(shí)間和反應(yīng)器體積；同時(shí)在無需大規(guī)模污泥回流的前提下就能使出水保持較低的硝酸鹽濃度。 |
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yanww_219
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反硝化作用（denitrification）也稱脫氮作用。反硝化細(xì)菌在缺氧條件下，還原硝酸鹽，釋放出分子態(tài)氮（N2）或一氧化二氮（N2O）的過程。在pH低和氧濃度高的環(huán)境中，一氧化二氮（N2O）是主要產(chǎn)物；在pH為中性至弱堿性的厭氧環(huán)境中，氮?dú)猓∟2）是主要產(chǎn)物。 微生物和植物吸收利用硝酸鹽有兩種完全不同的用途，一是利用其中的氮作為氮源，稱為同化性硝酸還原作用：NO3-→NH4+→有機(jī)態(tài)氮。許多細(xì)菌、放線菌和霉菌能利用硝酸鹽做為氮素營(yíng)養(yǎng)。另一用途是利用NO2-和NO3-為呼吸作用的最終電子受體，把硝酸還原成氮（N2），稱為反硝化作用或脫氮作用：NO3-→NO2-→N2↑。一些化能自養(yǎng)型和化能異養(yǎng)型微生物可進(jìn)行硝化作用，反硝化細(xì)菌在分類學(xué)上沒有專門的類群，有較強(qiáng)的生物多樣性N2O。大部分反硝化細(xì)菌是異養(yǎng)菌，例如脫氮小球菌、反硝化假單胞菌等，它們以有機(jī)物為碳源和能源，進(jìn)行無氧呼吸，其生化過程可用下式表示： C6H12O6+12NO3-→6H2O+6CO2+12NO2-+能量 5CH3COOH+8NO3-→6H2O+10CO2+4N2+8OH-+能量 少數(shù)反硝化細(xì)菌為自養(yǎng)菌，如脫氮硫桿菌，它們氧化硫或氫獲得能量，同化二氧化碳，以硝酸鹽為呼吸作用的最終電子受體。可進(jìn)行以下反應(yīng)： 5S+6KNO3+2H2O→3N2+K2SO4+4KHSO4 反硝化作用使硝酸鹽還原成氮?dú)�，從而降低了土壤中氮素營(yíng)養(yǎng)的含量。反硝化作用是氮素循環(huán)中不可缺少的環(huán)節(jié)，可使土壤中因淋溶而流入河流、海洋中的NO3-減少，消除因硝酸積累對(duì)生物的毒害作用。 |
10樓2015-12-12 19:06:46
zh1984
木蟲 (正式寫手)
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小木蟲: 金幣+0.5, 給個(gè)紅包，謝謝回帖
yanww_219: 金幣+5, 非常感謝，希望能繼續(xù)深入交流學(xué)習(xí) 2015-12-10 18:30:27
小木蟲: 金幣+0.5, 給個(gè)紅包，謝謝回帖
yanww_219: 金幣+5, 非常感謝，希望能繼續(xù)深入交流學(xué)習(xí) 2015-12-10 18:30:27
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沒有干貨，純瞎扯一下別介意，SND和反硝化聚磷是兩種概念吧，你的意思是要把這兩方面整合成一種方案來脫氮除磷？這個(gè)貌似還真沒有。 反硝化除磷在原理上無新意，無非是用NO3代替O2來當(dāng)電子受體，反硝化菌本身就具備這個(gè)能力。 真正讓人奇怪的是SND，現(xiàn)在的幾種解釋我覺著都有些牽強(qiáng)，談下自己的一種假設(shè)：從脫氮的過程看，NH4要先逐步氧化到NO3，再還原到N2，這個(gè)過程是個(gè)彎路，從吉布斯自由能來看，NH4直接氧化到N2的反應(yīng)理論上可以自發(fā)，至少能說明這個(gè)反應(yīng)可以提供能量，SND有沒有可能是存在這樣一種未知菌群來通過這個(gè)反應(yīng)供能？若真能證明如此，將會(huì)給脫氮乃至氮循環(huán)提供一條全新的路徑，發(fā)篇NATURE也不為過吧。 |
2樓2015-12-10 18:10:22
yanww_219
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3樓2015-12-10 18:31:15
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4樓2015-12-10 19:30:41
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