生物脱氮除磷课件(1)PPT格式课件下载.ppt
- 文档编号:15556209
- 上传时间:2022-11-04
- 格式:PPT
- 页数:124
- 大小:1.35MB
生物脱氮除磷课件(1)PPT格式课件下载.ppt
《生物脱氮除磷课件(1)PPT格式课件下载.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《生物脱氮除磷课件(1)PPT格式课件下载.ppt(124页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
(2)第二步再由硝酸菌硝酸菌将NO2氧化成硝酸盐(NO3)。
10
(二)对硝化细菌的新认识硝化细菌属自养型细菌,碳源是CO2。
有些自养型硝化细菌能混养(混合营养)生长(以CO2、有机物为碳源),少数可异养生长。
亚硝酸细菌(五个属)lNitrosomonas自养、混养;
lNitrosococcus自养、混养;
lNitrosospira严格自养;
lNitrosovibrio自养、混养;
lNitrosolobus自养、混养;
以氨为唯一能源,自养生长时,以CO2为唯一碳源;
混养时,可同化有机物。
2.1.2硝化反应与微生物11
(二)对硝化细菌的新认识硝酸细菌:
自养型,有些可混养生长,某些菌株能异养生长。
lNitrobacter自养、可异养,自养快于异养lNitrococcus严格自养lNitrospina严格自养lNitrospira自养、混养以NO2为唯一能源,自养生长时,以CO2为唯一碳源;
2.1.2硝化反应与微生物122.1.2硝化反应与微生物一、硝化反应微生物二、硝化反应式二、硝化反应式132.1.2硝化反应与微生物二、硝化反应式
(一)硝化反应的理论反应式
(二)硝化反应的生化反应式(三)硝化反应的化学计量关系(四)硝化反应代谢途径与电子转移数14二、硝化反应式NH33/2O2NO2H2OHNO21/2O2NO3NH32O2NO3H2OH
(一)硝化反应的化学反应式硝化反应耗氧量:
NH4NO34.57gO2/gNH4NNH4NO23.43gO2/gNH4NNO2NO31.14gO2/gNO2N15二、硝化反应式NH3+O2NH2OH
(二)硝化反应的生化反应
(1)氨氧化为羟氨:
NH3NH2OHNONO2NO3氨单加氧酶羟胺氧还酶羟胺氧还酶亚硝酸盐氧还酶16NH2OHH2OHNO24H4eG0=+23kJ/mol0.5O2+2H2eH2OG0=137kJ/mol
(二)硝化反应的生化反应式
(2)羟胺氧化为亚硝酸盐:
分两步,中间产物为NONH2OH0.5O2HNO22H2eG0=114kJ/mol羟胺氧化所需的氧是由水提供的17NO2H2ONO3+2H+2eG0=+83kJ/mol0.5O2+2H+2eH2OG0=137kJ/mol
(二)硝化反应的生化反应式(3)亚硝酸氧化为硝化盐:
NO20.5O2NO3G0=54kJ/mol18(三)硝化反应的化学计量关系第一步1.00NH41.44O20.0496HCO30.99NO20.01C5H7NO20.97H2O1.99H+第二步1.00NO20.50O20.031CO20.00619NH40.124H2O1.00NO3+0.00619C5H7NO20.00619H+细胞物质:
细胞物质:
C5H7NO2
(1)硝化反应生物合成反应式:
若考虑硝化细菌新细胞的合成,则反应式为:
19硝化生物合成总反应式:
NH41.89O20.0805CO20.984NO30.0161C5H7NO20.952H2O1.98H+20将1gNH3N氧化为硝酸盐:
消耗约4.3gO2中和7.14g碱度利用0.08g无机碳产生0.15g新细胞
(2)硝化反应的化学计量关系消耗氧的计量关系:
完全氧化1gNH4+-N,需消耗4.25gO2完全氧化生成生成1gNO3-N,需消耗4.34gO221代谢过程由多种酶催化代谢过程由多种酶催化氨单加氧酶(AMO)、羟胺氧还酶(HAO)、亚硝酸盐氧还酶(NOR)。
硝化反应代谢途径硝化反应代谢途径:
NH4NH2OHNONO2-NO3-电子转移数:
电子转移数:
NH4氧化为NO2,经历了多个步骤、多个步骤、6个电子个电子变化,说明亚硝酸菌的酶系统十分复杂。
亚硝酸氧化反应只经历了1步、步、2个电子个电子变化。
(四)硝化反应代谢途径与电子转移数222.1生物脱氮机理及生物学基础2.1.1生物脱氮反应过程2.1.2硝化反应与微生物2.1.32.1.3反硝化反应反硝化反应232.1.3反硝化反应一、反硝化原理
(1)原理与反应
(2)反硝化代谢途径(3)参与反硝化代谢的酶(4)反硝化反应化学计量关系二、对反硝化菌的新认识242.1.3反硝化反应
(1)原理与反应生物反硝化生物反硝化是指污水中的硝态氮NO3和亚硝态氮NO2,在无氧或低氧条件下被反硝化细菌还原成氮气的过程。
反应式如下:
NO32HNO2H2ONO23H1/2N2H2OOH总:
NO35H1/2N22H2OOH一、反硝化原理有机物为供氢体25反硝化过程中NO2-和NO3-的转化是通过反硝化细菌的异化作用完成的,被还原成N2。
同化作用是NO2-和NO3-被还原成NH3N,用于新细胞的合成。
NO3NO2NH2OHNH3NO2NON2ON2同化反硝化,合成细胞异化反硝化异化反硝化
(2)反硝化代谢途径气态261)硝酸盐还原酶NO3NO22)亚硝酸盐还原酶NO2NO3)NO还原酶NON2O4)N2O还原酶N2ON2(3)参与反硝化代谢的酶27(4)反硝化反应化学计量关系完全还原1gNO3-N2相当于提供了2.86gO2,产生0.45gVSS,产生3.57g碱度当NO3-N浓度为1mg/L以上时,可认为反应速率为零级反应NO3+5/6CH3OH5/6CO2+1/2N2+7/6H2O+HO以甲醇为电子供体的反硝化反应式:
28(4)反硝化反应化学计量关系完全还原1gNO3N2约消耗2.47g甲醇,产生0.45gVSS,产生3.57g碱度NO3+5/6CH3OH1/2N2+5/6CO2+7/6H2O+HO以甲醇为电子供体的反硝化反应式:
考虑细胞合成,以甲醇为电子供体的反硝化反应式:
NO3+1.08CH3OH0.47N2+0.056C5H7NO2+0.76CO2+1.44H2O+HO29二、对反硝化菌的认识反硝化菌是异养兼性厌氧菌u反硝化菌的能源
(1)化能型:
l大多数为化能异养型以有机物作为能源和碳源l少数化能自养,以氢、氨、硫、硫化氢等无机物为能源;
S+NO3+H2OSO42+N2+H+
(2)光能型(光合细菌):
有光时,光能异养生长。
黑暗条件,化能异养生长。
30第2章生物脱氮机理及生物学基础2.1生物脱氮机理及生物学基础2.22.2生物脱氮反应动力学生物脱氮反应动力学2.3生物脱氮影响因素2.4生物脱氮新理论2.5生物脱氮新工艺312.2生物脱氮反应动力学2.2.12.2.1硝化反应动力学硝化反应动力学2.2.2反硝化反应动力学32硝化反应更接近于莫诺特莫诺特(Monod)关系式关系式的基本条件。
因此,常用莫诺特动力学方程来反映硝化细菌的反应和生长过程。
硝化反应中,亚硝酸菌亚硝酸菌的增值速度控制控制硝化的总反应速度。
一、亚硝酸菌增值速率二、NH4+N氧化反应速率Monod动力学关系三、亚硝酸菌的净增值速度四、硝化的最小污泥龄2.2.1硝化反应动力学33
(1)亚硝酸菌比比增值速度莫诺特关系式式中N亚硝酸菌的比增殖速度,1/d;
Nmax亚硝酸菌的最大比增殖速度;
NNH4+-N浓度浓度,mg/L;
X亚硝酸菌浓度,mg/L;
KSN饱和常数,mg/L;
一、亚硝酸菌增值速度
(2)亚硝酸菌的增殖速度为:
式中亚硝酸菌增殖速度,mg/(Ld)34(3)NH4+N氧化速度NH4+N比氧化速度比氧化速度,1/d可用下式表示:
NH4+N氧化速度氧化速度mg/(Ld)式中NNH4+-N浓度浓度,mg/L;
35(4)亚硝酸菌产率系数YN36二、NH4+N氧化反应Monod动力学关系37由以上公式,令则NH4+-N氧化Monod动力学关系式如下:
最大氨氮氧化速度NH4+N氧化速度氧化速度NH4+N比氧化速度比氧化速度38式中:
亚硝酸菌净净增殖速度;
亚硝酸菌合成速度;
亚硝酸菌自身分解自身分解速度。
(1)亚硝酸菌的净增值速度式中Kd亚硝酸菌自身分解系数,1/d。
三、硝化的最小污泥龄39上式各项除X得:
式中:
亚硝酸菌净比增殖速度。
或将上式代入公式得:
gN40污泥龄与净比增值速率的关系:
得:
代入为了维持硝化菌的数量,设计最小污泥龄cmin必须满足:
设计的固体停留时间cd应为计算值的1.52.5倍。
(2)硝化的最小污泥龄41硝化反应的动力学常数(20)常数符号单位数值亚硝酸菌硝酸菌总最大比增长速度Nmaxd10.60.80.61.00.60.8饱和常数KSNgNH4+N/m30.30.70.81.20.30.7产率系数YNgVSS/gN0.100.120.050.070.150.20自身分解系数Kdd10.030.060.030.060.030.06对于污水处理来说,出水氨氮一般较高,可认为是零级反应。
25,亚硝酸菌生长速率硝酸菌422.2生物脱氮反应动力学2.2.1硝化反应动力学2.2.22.2.2反硝化反应动力学反硝化反应动力学432.2.2反硝化反应动力学当NO3-N浓度为1mg/L以上时,可认为反应速率为零级反应一、反硝化菌比增值速度莫诺特关系式二、NO3-N的还原反应莫诺特动力学公式三、反硝化菌的净增殖速度四、反硝化菌的污泥龄在反硝化反应时,硝酸盐为单一的物质,所以反硝化反应符合莫诺特关系莫诺特关系。
因此,用莫诺特(Monod)动力学方程来反映反硝化细菌的反应和生长过程。
44D反硝化菌的比增殖速度,1/d;
Dmax反硝化菌的最大比增殖速度,1/d;
DNO3-N浓度,mg/L;
X反硝化菌浓度,mg/L;
KSD饱和常数,mg/L;
一、反硝化菌比增值速度莫诺特关系式
(1)反硝化菌比增值速度莫诺特关系式式中反硝化菌的增殖速度,mg/(L.d)。
(2)反硝化菌的增殖速度45NO3N的还原速率mg/(L.d);
NO3N的比还原速率1/d;
(3)NO3N的还原速度NO3N的还原速度可用下式表示:
46(4)反硝化菌的产率系数:
47NO3N的还原速度如下:
二、NO3N的还原反应莫诺特
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 生物 课件
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)