介绍了硝化

生物硝化的转换或氧化铵离子来亚硝酸盐离子然后硝酸根离子。在亚硝酸离子和铵离子的氧化,氧离子添加到由一群独特的生物硝化细菌(图6.1)。硝化作用在性质和发生活性污泥工艺。土壤中硝化作用在本质上是特别重要的,因为在被植物吸收氮营养硝酸离子的形式。硝化作用在水里是污水处理的担忧,因为硝化可能需要监管的目的或可能导致操作问题。

尽管铵离子和氨减少氮的形式,也就是说,不是连着氧气,铵离子,不是氨,在硝化氧化。大量的铵离子和氨在一个依赖于曝气池pH值和温度的活性污泥(图6.2)。的温度范围10°20°C和pH值范围的7到8.5,这是大多数活性污泥过程的典型,大约95%的铵离子减少氮的形式存在。

亚硝酸离子和铵离子的氧化是通过细菌细胞内的溶解氧。因为硝化或生物细胞内的氧气之外发生的生化反应,硝化作用通过生化反应发生。

铵离子产生的废水

图6.1生物硝化作用。生物硝化作用在活性污泥法包括曝气池的除氧离子和铵离子或亚硝酸盐。氧铵离子的添加硝化细菌亚硝化单胞菌,而氧气添加亚硝酸盐离子由硝化细菌硝化菌属。

图6.1生物硝化作用。生物硝化活性污泥过程包括曝气池的除氧离子和铵离子或亚硝酸盐。氧铵离子的添加硝化细菌亚硝化单胞菌,而氧气添加亚硝酸盐离子硝化细菌的硝化菌属。

百分比氨铵离子百分比

百分比氨铵离子百分比

7 8 9 10 11

图6.2 pH值和氨和铵离子的转换。相对大量的氨和铵离子废水和活性污泥法是由废水的pH值或曝气池。废水的pH值降低,铵离子是青睐。随着废水的pH值增加,氨被看好。在pH值为9.4或更高版本,氨强烈支持。

表6.1生物曝气池中硝化作用的能力

生物	属
放线菌	Myocbacterim
	诺卡氏菌属
	链霉菌属
藻类	小球藻
细菌	节细菌属
	芽孢杆菌
	硝化菌属
	亚硝化单胞菌
	普罗透斯
	假单胞菌
	弧菌
真菌	曲霉属真菌
原生动物	Epistylis
	钟形虫

图6.3的硝化细菌亚硝化单胞菌和硝化菌属。重要性的硝化细菌的活性污泥法由coccus-shaped亚硝化单胞菌(a)和bacillus-shaped硝化菌属(b)。亚硝化单胞菌在大小或直径0.5 - 1.5毫米,而硝化菌属是大约0.5 x 1.0毫米大小。

图6.3的硝化细菌亚硝化单胞菌和硝化菌属。重要性的硝化细菌的活性污泥法由coccus-shaped亚硝化单胞菌(a)和bacillus-shaped硝化菌属(b)。亚硝化单胞菌在大小或直径0.5 - 1.5毫米,而硝化菌属是大约0.5 x 1.0毫米大小。

图6.4原生动物Epistylis钟形虫。Epistylis,钟形虫茎纤毛原生动物。每一个生物体具有放大前部分或“头”,一根细长的后部分或“尾巴”。“前部分有口打开,周围是一群细长的结构或纤毛。纤毛击败产生水流细菌进入口打开。有机体的尾巴通常附加到絮状物粒子。如果尾部收缩丝在钟形虫、原生动物能够出现。出来,强大的水流产生的细菌进入口打开。Epistylis殖民,而钟形虫是孤独的(单)。种Epistylis从50到250毫米大小不同,而种钟形虫从30到150毫米大小不同。

图6.4原生动物Epistylis钟形虫。Epistylis,钟形虫茎纤毛原生动物。每一个生物体具有放大前部分或“头”,一根细长的后部分或“尾巴”。“前部分有口打开,周围是一群细长的结构或纤毛。纤毛击败产生水流吸引细菌进入口打开。有机体的尾巴通常附加到絮状物粒子。如果尾部收缩丝在钟形虫、原生动物能够出现。出来,强大的水流产生的细菌进入口打开。Epistylis殖民,而钟形虫是孤独的(单)。种Epistylis从50到250毫米大小不同,而种钟形虫从30到150毫米大小不同。

尿素和降解有机氮的化合物的水解。有机氮的化合物的水解和退化导致释放氨基酸组和铵离子的生产。

尽管有许多生物体能够氧化铵离子和亚硝酸盐离子(表6.1),生物原则负责大部分,如果不是全部,硝化活性污泥法是两个属的硝化细菌,亚硝化单胞菌和Nitro-bacter(图6.3)。这些个属的细菌具有特殊的酶和细胞结构,允许他们实现显著的硝化作用。

硝化细菌的属氧化铵离子亚硝酸盐离子前缀亚硝基(如亚硝化单胞菌),和硝化细菌的属硝酸氧化亚硝酸盐离子离子前缀硝基(比如硝化菌属)。硝化作用的生物硝化细菌以外发生在相对较低的利率,也不是与细胞生长或繁殖有关。

的硝化速率通过硝化细菌通常是1000到10000倍的硝化速率通过其他生物。除了硝化细菌,原生动物有两个期间出现在相对大量快速硝化。这些原生动物Epistylis,钟形虫(图6.4)。然而,目前还不清楚这些原生动物能够快速硝化,或者如果他们简单的操作条件下大量增长,通过硝化细菌发生硝化作用的最优。

虽然用于硝化活性污泥流程,这些流程是硝化作用不理想。由于庞大的人口规模和快速增长有机营养菌在曝气池相比,人口规模小,经济增长缓慢的硝化细菌、硝化细菌的种群规模逐渐稀释,使其难以实现和维护所需的硝化作用。大约90%到97%的细菌的活性污泥过程由有机营养菌,而其余3%到10%的细菌是硝化细菌。

硝化细菌生活在各种各样的栖息地包括淡水,饮用水、废水、海水、微咸水和土壤。硝化细菌是被许多的名字来源于碳和能量底物(表7.1)。

尽管一些属的硝化细菌能够使用一些有机化合物获得碳,主要属中硝化细菌的活性污泥法,亚硝化单胞菌和硝化菌属,使用二氧化碳或无机碳作为碳源的合成细胞物质。为每一个二氧化碳分子融入由硝化细菌细胞材料,大约30铵离子或100分子亚硝酸盐离子分子必须氧化。

由于相对大量的铵离子和亚硝酸盐离子需要吸收二氧化碳,硝化细菌繁殖成功率很低。即使是在最好的条件下硝化细菌的繁殖成功率很小。在活性污泥过程中,硝化细菌数量能够增加只有他们的繁殖成功率大于去除率通过污泥浪费和排放害怕最后e uent。因此高MCRT需要增加硝化细菌的数量在活性污泥法。

一磅干细胞的生长,亚硝化单胞菌必须氧化30磅的铵离子,而硝化菌属必须氧化100磅的亚硝酸盐离子。相比之下,一磅的增长

表7.1常用的硝化细菌的名字

的名字	推导
Ammonia-oxidizing细菌	氧化铵离子
Ammonia-removing细菌	减少铵离子的浓度
自养生物	从二氧化碳获得碳
Chemolithoautotrophs	从化学矿物获得碳从二氧化碳和能源
nBOD-oxidizing细菌	氧化铵离子氧化亚硝酸盐离子
nBOD-removing细菌	减少的铵离子浓度减少亚硝酸盐离子的浓度
硝化细菌	氧化铵离子氧化亚硝酸盐离子
硝化细菌	氧化铵离子氧化亚硝酸盐离子
Nitrite-oxidizing细菌	氧化亚硝酸盐离子
Nitrite-removing细菌	减少亚硝酸盐离子的浓度
NOD-oxidizing细菌	氧化铵离子氧化亚硝酸盐离子
NOD-removing细菌	减少的铵离子浓度减少亚硝酸盐离子的浓度

干电池,organotrophic细菌大肠杆菌必须只氧化葡萄糖的两磅。

硝化细菌氧化无机基质获得能量,即亚硝酸离子和铵离子(表7.2)。亚硝酸盐离子是铵离子的氧化的产物Ni-trosomonas作为硝化菌属的底物(图7.1)。除非亚硝酸离子放电活性污泥法,亚硝酸盐离子必须在曝气池中产生为了硝化菌属有能量底物。

表7.2硝化细菌的氧化反应

	属负责
氧化反应	氧化反应
NH + + 1.5 o2 !NO2 +水+ 2 h +	亚硝化单胞菌
NO2 + 0.5 o2 !3号	硝化菌属

图7.1亚硝化单胞菌的重要废品。亚硝酸盐离子是重要的亚硝化单胞菌废品。这些离子是重要的有两个原因。首先,除非亚硝酸盐离子放电活性污泥法的一个行业,硝化菌属必须等待亚硝化单胞菌氧化铵离子,然后释放亚硝酸盐离子大部分解决方案为了有一个能量底物。第二,除非硝化菌属氧化亚硝酸盐离子,这些离子将积聚在活性污泥法和干扰的能力破坏大肠杆菌和氯丝状微生物。

图7.1亚硝化单胞菌的重要废品。亚硝酸盐离子是重要的亚硝化单胞菌废品。这些离子是重要的有两个原因。首先,除非亚硝酸盐离子放电活性污泥法的一个行业,硝化菌属必须等待亚硝化单胞菌氧化铵离子,然后释放亚硝酸盐离子大部分解决方案为了有一个能量底物。第二,除非硝化菌属氧化亚硝酸盐离子,这些离子将积聚在活性污泥法和氯干扰的能力摧毁大肠杆菌和丝状微生物。

硝化细菌属于家庭Nitrobacteracae。除了一些例外,细菌在这个家庭获得碳同化二氧化碳五碳糖,核酮糖二磷酸,产生一种六碳糖、葡萄糖。二氧化碳的吸收导致蜂窝材料的生产。当吸收二氧化碳,二氧化碳是减少氢气的加入。

有两个energy-yielding,期间发生的生化反应硝化(方程7.1和7.2)。更多的能量来源于第一生化反应,也就是说,弹药nium离子的氧化,比第二个生化反应,亚硝酸盐离子的氧化。

+ 0.5 o2 - NO2硝化菌属!没有^ +能量(7.2)

energy-yielding反应发生在细菌细胞内,两种反应涉及自由分子氧的使用。因为亚硝酸盐的积累离子通常不会发生,整体控制的硝化反应是氧化铵离子亚硝酸盐离子。硝化作用的总反应是两者的结合energy-yielding反应方程(7.3)。

NH + + 2 o2 -硝化细菌!没有^ + 2 h + + H2 O (7.3)

有几个中间化合物,如羟胺在硝化过程中产生(回复)。然而,这些化合物是短暂的,因此并不是在方程描述energy-yielding硝化反应。

尽管铵离子是由硝化细菌作为能源使用,并不是所有的铵离子在细菌细胞内硝化。一些离子铵作为营养来源氮和融入新的细胞物质(C5H7O2N)。新细胞的生长活性污泥法是称为增加混合酒挥发性悬浮固体(MLVSS)方程(7.4)。

4 co2 + HCO ^ + NH + + 4水!C5H7O2N o2 + 5 + 3 h2o (7.4)

二氧化碳作为碳源的合成细胞物质,可用碳酸氢盐碱度硝化细菌。这碱度是二氧化碳溶解到废水产生。

有几个属的硝化细菌。属可以分组根据那些氧化铵离子和氧化亚硝酸盐离子(表7.3)。

硝化细菌不致病(致病)和不常见的或土著人类的肠道。因此硝化细菌不进入下水道系统和活性污泥

表7.3硝化细菌的属

能量底物

氧化产品

硝化细菌的属

亚硝化球菌属

Nitrosocystis

亚硝酸叶菌属

亚硝化单胞菌

Nitrosospira

硝化菌属亚硝化菌硝化螺菌属过程大量通过国内废水。硝化细菌产于水土。因此大量的硝化细菌进入排水系统和活性污泥过程通过我/我。

硝化细菌亚硝化单胞菌和硝化菌属在很大程度上,如果不完全,负责土壤中硝化作用。因为硝化细菌被紫外线破坏,他们并没有发现大量的表面土壤。然而,他们发现大量立即在土壤表面的紫外线不能穿透的地方。

活性污泥过程是通过我/我,亚硝化单胞菌和Ni-trobacter播种和这些属的硝化细菌也在很大程度上,如果不完全,负责硝化活性污泥法。硝化细菌的原理物种负责氧化铵离子和亚硝酸盐离子亚硝化单胞菌europeae和硝化菌属agilis,分别。其他属的硝化细菌活性污泥法是次要的。

亚硝化单胞菌和硝化菌属革兰氏阴性细菌严格的需氧菌要求自由分子氧和溶解氧氧化底物。革兰氏阴性细菌染色红当干涂片的细菌接触到一系列的染料。氧气用于携带和清除细菌细胞中的电子被释放在亚硝酸离子和铵离子的氧化。

虽然硝化细菌生长和繁殖的大多数有机化合物,一些简单的有机化合物可以抑制他们的活动形式,也就是说,抑制硝化作用。这些抑制化合物包括酒精和酸。一些有机com -

表7.4基本生理和结构特征的亚硝化单胞菌和硝化菌属

功能	亚硝化单胞菌	硝化菌属
碳源	无机(CO2)	无机(CO2)
细胞形状	球菌(球)	芽孢杆菌(杆状)
细胞大小,毫米	0.5到1.5	0.5 x 1.0
栖息地	土壤和水	土壤和水
能动性	是的	没有
氧气的需求	严格的需氧菌	严格的需氧菌
pH值增长范围	5.8到8.5	6.5到8.5
复制模式	二分体	初露头角的
一代时间	8到36小时	12到60小时
温度增长	5°30°C	5°- 40°C
范围
污泥产量	0.04到0.13磅的细胞	0.02到0.07磅的细胞
	每一个NHJ氧化	每一个钉氧化
细胞膜	现在	现在

磅的氨基酸组,如甲胺(CH2NH2),也抑制硝化细菌的活动。

除了一些例外,硝化细菌是预留auto-trophs(严格)。因为他们是专性自养生物,一些简单的有机化合物形式保留在曝气池抑制硝化细菌,抑制硝化作用。因此一个庞大而多样化的人口有机营养菌必须出现在这些简单的曝气池,以氧化形式的有机化合物。

的基本生理和结构特性提供了亚硝化单胞菌和硝化菌属在表7.4。表7.4中列出重要的结构特点是细胞膜。

硝化细菌的细胞膜侵入从细胞膜进入细胞的周边或内部区域(图7.2)。细胞膜是活性部位的氧化铵离子和亚硝酸盐离子。这里的氧化离子发生在相对较高的利率。

在活性污泥法的氧化铵离子和亚硝酸盐离子由细胞膜表面的吸附和氧化的酶表面的细胞膜。这些离子被氧化后,各自的浪费或产品(亚硝酸盐离子和硝酸根离子)被释放到本体溶液(图7.3)。离子被氧化,获得能量并储存在高能的形式,磷酸键。

图7.2硝化细菌的细胞膜。硝化细菌的细胞膜亚硝化单胞菌(a)和硝化菌属(b)的活跃的站点是铵离子的硝化和亚硝酸盐离子。细胞膜由扩展或细胞膜的accordionlike折叠远离细胞壁和细胞质的中心。

图7.2硝化细菌的细胞膜。硝化细菌的细胞膜亚硝化单胞菌(a)和硝化菌属(b)的活跃的站点是铵离子的硝化和亚硝酸盐离子。细胞膜由扩展或细胞膜的accordionlike折叠远离细胞壁和细胞质的中心。

图7.3氧化铵离子和亚硝酸盐离子在细胞膜上。亚硝化单胞菌的细胞膜和铵离子和亚硝酸盐离子硝化菌属,分别接触酶添加氧离子。铵离子的本体溶液氧化亚硝化单胞菌的细胞膜上,虽然亚硝酸盐离子从本体溶液中删除是细胞膜的氧化硝化菌属。

硝化菌属

图7.3氧化铵离子和亚硝酸盐离子在细胞膜上。亚硝化单胞菌的细胞膜和铵离子和亚硝酸盐离子硝化菌属,分别接触酶添加氧离子。铵离子的本体溶液氧化亚硝化单胞菌的细胞膜上,虽然亚硝酸盐离子从本体溶液中删除是细胞膜的氧化硝化菌属。

图7.4无性生殖。无性生殖或二分体的原则意味着细菌繁殖。二分体或简单的细菌分裂成两个细菌导致细菌数量的快速增长。这种增长通常被称为一个周期一倍的人口规模(即。、1、2、4、8、16、32,64,132,…)。

硝化细菌生长和繁殖可能为单个细胞或小骨料嵌在黏液。在活性污泥过程中,发现硝化细菌吸附表面的絮状物颗粒,悬浮在本体溶液,在生物生长的曝气池和澄清器。只有硝化细菌暴露在自由分子氧硝化。

硝化细菌无性繁殖(图7.4)。亚硝化单胞菌繁殖通过二分裂或简单地分割一半(图7.5),而硝化菌属出芽繁殖的(图7.6)。

虽然硝化细菌是贫穷floc-forming细菌,它们纳入絮状物粒子通过两种手段。首先,硝化细菌,拥有一个兼容的电荷迅速删除

图7.5二分裂在亚硝化单胞菌。当亚硝化单胞菌繁殖、细胞分裂为两个细胞。这种分裂是细胞中心“捏”为两个新的细胞。

图7.6崭露头角的硝化菌属。像酵母细胞,硝化菌属出芽繁殖的。萌芽时,新细胞材料从原始或父母细胞“推”自由组建一个新的或子细胞。

图7.7硝化细菌絮状物粒子的吸附。贫穷floc-forming细菌和硝化细菌吸附絮状物表面的粒子通过两种机制。首先,如果硝化细菌的表面电荷吸附兼容,硝化细菌是直接添加到日益增长的絮状物粒子。第二,如果硝化细菌的表面电荷吸附不兼容,硝化细菌的表面电荷吸附通过涂层行动是兼容的纤毛原生动物的分泌物释放。轮虫的分泌物,模式线虫和其他多细胞生物还有助于清除本体溶液中的硝化细菌絮凝颗粒的表面。

图7.7硝化细菌絮状物粒子的吸附。贫穷floc-forming细菌和硝化细菌吸附絮状物表面的粒子通过两种机制。首先,如果硝化细菌的表面电荷吸附兼容,硝化细菌是直接添加到日益增长的絮状物粒子。第二,如果硝化细菌的表面电荷吸附不兼容,硝化细菌的表面电荷吸附通过涂层行动是兼容的纤毛原生动物的分泌物释放。轮虫的分泌物,模式线虫和其他多细胞生物还有助于清除本体溶液中的硝化细菌絮凝颗粒的表面。

从本体溶液和絮状物粒子表面的吸附。第二,硝化细菌,不具备一个兼容的电荷吸附到絮状物时粒子表面电荷是兼容的。分泌物粘糖和淀粉的纤毛原生动物、轮虫、模式线虫外套硝化细菌的表面改变其表面电荷和许可的吸附棉束粒子(图7.7)。

因为硝化细菌获得相对少量的能量从亚硝酸离子和铵离子的氧化,复制或世代时间是缓慢的,和一个小的生物体或MLVSS产生每磅的铵离子和亚硝酸盐离子氧化。硝化细菌的种群大小活动中增值税污泥相比非常小的人口规模有机营养菌。

人口规模硝化细菌和有机营养菌之间的差异是由于两个原因。首先,在大多数市政和工业活性污泥过程,碳质废物的浓度大大超过的浓度含氮废物。因此更多的底物可以种植更多的有机营养菌。第二,有机营养菌获得繁殖更多的能量比硝化细菌氧化时各自的基质。因此有机营养菌可以比硝化细菌繁殖更快地繁殖。

相对于有机营养菌硝化细菌的世代时间更长。大多数有机营养菌的世代时间内的活性污泥法是15到30分钟。在适宜的条件下硝化细菌的一代时间内的活性污泥法是48到72小时。

硝化细菌人口中也有不同的人口大小亚硝化单胞菌和硝化菌属之间。亚硝化单胞菌比硝化菌属大的人口规模。因为亚硝化单胞菌获得更多的能量比硝化菌属铵离子的氧化得到的氧化亚硝酸盐离子、亚硝化单胞菌代时间短,能够迅速增加在数字相比,硝化菌属(表7.5)。一个更大的人口规模的亚硝化单胞菌比活性污泥的硝化菌属过程提供了更多的铵离子氧化能力比亚硝酸离子氧化能力。

代次亚硝化单胞菌和Ni-trobacter之间的差异直接影响硝化作用。不同的是部分负责亚硝酸盐离子的积聚在寒冷不宜操作条件包括温度、水力冲刷、低溶解氧水平,启动,毒性和蛞蝓的放电可溶性cBOD。

市政和工业的曝气池活性污泥过程MCRT相对较高(> 8天)是必需的,为了提供一个机会为硝化细菌的生长缓慢和低絮凝人口增加的大小。即使MCRT相对较高,硝化细菌的数量通常是细菌总数的不到10%的人口在曝气池中。

虽然硝化细菌的终极人口规模依赖于衬底的数量(亚硝酸离子和铵离子)

表7.5增加人口大小的亚硝化单胞菌和硝化菌属超过72小时

亚硝化单胞菌硝化菌属

表7.5增加人口大小的亚硝化单胞菌和硝化菌属超过72小时

亚硝化单胞菌硝化菌属

小时	分歧	细菌	分歧	细菌
0	0	1	0	1
8	1	2	0	1
16	2	4	1	2
24	3	8	2	4
32	4	16	2	4
40	5	32	3	8
48	6	64年	4	16
56	7	128年	4	16
64年	8	256年	5	32
72年	9	512年	6	64年

注:表假设人口亚硝化单胞菌和硝化菌属人口从一个细菌,没有细菌死亡,和亚硝化单胞菌和硝化菌属在最佳繁殖一代时间在实验室里,8小时为亚硝化单胞菌和硝化菌属12个小时。后72小时(三天)亚硝化单胞菌的种群大小是8倍硝化菌属的人口规模。人口规模的差异随着时间的推移和能量的差异从底物氧化获得许可铵离子更容易比亚硝酸盐氧化离子在活性污泥法。

注:表假设人口亚硝化单胞菌和硝化菌属人口从一个细菌,没有细菌死亡,和亚硝化单胞菌和硝化菌属在最佳繁殖一代时间在实验室里,8小时为亚硝化单胞菌和硝化菌属12个小时。后72小时(三天)亚硝化单胞菌的种群大小是8倍硝化菌属的人口规模。人口规模的差异随着时间的推移和能量的差异从底物氧化获得许可铵离子更容易比亚硝酸盐氧化离子在活性污泥法。

,生长和繁殖的人口是强烈地受到一些影响操作因素包括溶解氧、碱度和pH值、温度、抑制毒性,操作方式。

例如,硝化细菌的生长速率是直接受温度的影响。随着温度增加,硝化细菌的生长加速,硝化作用与难以实现。与降低温度硝化细菌的增长放缓,硝化作用实现困难得多。因此在低温可能发生亚硝酸盐离子的累积硝化菌属氧化亚硝酸盐离子慢于亚硝化单胞菌氧化铵离子。

中硝化细菌的存在可以被活性污泥法生产硝酸亚硝酸盐离子或离子在曝气池。硝化细菌可以在选择性琼脂培养。然而,由于世代时间缓慢的硝化细菌和他们可怜的隔离和殖民地发展琼脂媒体,往往很难确定硝化细菌选择性琼脂。

在活性污泥过程中,大量的生物,特别是细菌,共同努力,氧化,消除浪费。活性污泥法的成功操作涉及丰富的管理和活跃的有机营养菌和硝化细菌的数量。适当的有机营养菌和硝化细菌之间的相互作用被要求删除碳质BOD(cBOD)和含氮的生化需氧量(nBOD)。

有机营养菌去除可溶性cBOD,微粒BOD(pBOD)和胶体BOD (coBOD)。BOD和胶体微粒BOD是cBOD的形式。有机营养菌广为人知的几个名称(表8.1)。的名字也来源于他们的碳和能量底物。

有机营养菌通常被称为异养生物,因为他们获得他们所需要的碳细胞增长有机废物,而不是从二氧化碳。因为他们的能量来自氧化的有机废物,他们被称为化学营养生物。因此有机营养菌化能有机营养物;即他们获得碳和能量从有机化合物的氧化。比较的碳和能量底物有机营养菌和硝化细菌提供在表8.2。

通过使用有机废物为底物碳和能量,or-ganotrophs减少的数量cBOD活性污泥法。通过使用二氧化碳作为碳基质和铵离子和亚硝酸盐离子能量底物,硝化细菌减少

表8.1常用的有机营养菌的名字

名称派生cBOD-oxidizing细菌氧化有机废物cBOD-removing细菌减少有机废物的浓度

化能有机营养物从有机废物获得碳和能源

异养生物不获得碳从二氧化碳

有机营养菌获得碳和能量从曝气池的有机废物碱度和pH值和减少的数量nBOD活性污泥法。

为了nBOD减少,cBOD必须首先减少到一个相对较低的浓度(< 40 mg / l),以确保足够的退化的可溶性和简单的形式的cBOD抑制硝化细菌的活动发生。因此硝化细菌减少cBOD依赖有机营养菌。

有机营养菌在淡水、饮用水、污水、海水、微咸水和土壤。他们还与植物和人类和动物的粪便废物。有机营养菌进入排水系统通过国内废水和活性污泥过程我/我。一些有机营养菌致病生物。

尽管很难列举和描述可行的有机营养菌在土壤和粪便废物的数量,人口规模的这些生物估计为数十亿每克土壤或粪便废物。在活性污泥过程中,有机营养菌增殖相对较大的数字,大约60000000个每毫升的本体溶液MLVSS的曝气池和20000000000每克。

有机营养菌氧化有机废物通过有氧呼吸和无氧呼吸。细菌可以通过有氧呼吸氧化有机废物只是严格的或专性需氧菌;也就是说,

表8.2对比的碳和能量底物有机营养菌和硝化细菌

碳/能量底物有机营养菌硝化细菌

除碳源碳源能源能源

有机废物减少cBOD有机废物减少cBOD

二氧化碳和碱度降低碱度/ pH NH + NO2 nBOD降低

只能使用免费的分子氧的细菌。细菌可以使用免费的分子氧氧化有机废物,如果可用,或另一个分子,如亚硝酸盐离子或硝酸离子,如果自由分子氧是不可用的兼性厌氧菌。

尽管兼性厌氧菌可以免费使用分子氧或另一个分子氧化有机废物,他们偏好总是免费的分子氧。有两个原因。首先,有机营养菌获得更大数量的能量通过与自由分子氧氧化的有机废物,而不是另一个分子。第二,有机营养菌产生更多的后代(生殖)通过与自由分子氧氧化的有机废物,而不是另一个分子。活性污泥法中的大约80%的有机营养菌是兼性厌氧菌(表8.3)。

的主要属有机营养菌活性污泥过程中确定废水成分。例如,protein-aceous废物杆菌的增殖,而碳水化合物废物忙假单胞菌的扩散。

表8.3常用的有机营养菌属活性污泥过程

属	严格的需氧菌	兼性厌氧菌
无色菌		x
不动杆菌	x
放线菌		x
气杆菌		x
节细菌属	x
芽孢杆菌		x
Beggiatoa		x
Cornynebacterium		x
肠杆菌属		x
埃希氏杆菌属		x
黄杆菌属		x
克雷伯氏菌		x
微球菌	x
诺卡氏菌属	x
普罗透斯		x
假单胞菌		x
球衣细胞属		x
丝硫细菌属	x
菌胶团		x

Collodial BOD、蛋白质含有硫和磷

Solublization通过胞外酶1

可溶性cBOD

Solublization通过胞外酶1

可溶性cBOD

图8.1可溶性cBOD氧化。细菌细胞迅速吸收可溶性cBOD。胶体BOD等蛋白质必须溶入通过细菌胞外酶的生产和发布。细菌细胞迅速吸收,一旦sol-ublized,由此产生的可溶性cBOD。在细菌细胞内酶氧化可溶性cBOD成新的细胞,和几个无机化合物包括二氧化碳(CO2)、水(H2O),铵离子(NH %),磷酸离子(PO2and硫酸盐离子(% ~)。蛋白质含有磷酸基硫醇组(sh),作为收益率磷酸盐和硫酸盐氧化的化合物。

占主导地位的细菌是由细菌酶系统的兼容性(降解底物的能力)和基质中废水。酶系统是细菌使用的“工具”或细胞机械降解底物。酶系统可以降低一个衬底或多种基质。然而,没有酶系统可以降低所有基质,没有底物可以被所有的酶系统退化。

在cBOD氧化,电子从底物被释放。由自由电子从细胞分子

硝化细菌纤毛原生动物

有机营养菌cBOD的不溶性和复杂的形式

有机营养菌cBOD的不溶性和复杂的形式

图8.2去除不溶性和复杂的cBOD形式。不溶性和复杂形式的cBOD即BOD和胶体微粒BOD、絮状物表面直接吸附粒子如果这些形式的cBOD兼容的表面电荷。这些形式的cBOD间接吸附絮凝颗粒的表面,如果他们通过涂层表面电荷是兼容的分泌物纤毛原生动物和其他更高的生命形式。

氧气,硝酸亚硝酸盐离子或离子。如果使用亚硝酸盐离子或硝酸离子去除电子,分子氮(N2)产生。生产硝酸分子从亚硝酸盐氮离子或离子在呼吸是脱氮。例如,当硝酸离子用于降低甲醇(CH3OH),有机基质降解通过缺氧呼吸产生的二氧化碳,水分子氮、和新细菌细胞方程(8.1)。

CH3OH +没有^ -杆菌!3二氧化碳+ N2 + h + 9 + 3哦”(8.1)

ilrvci»

ilrvci»

纤维菌属的胞外酶纤维素酶

葡萄糖C ^ ^ ^

C葡萄糖J)

图8.3 Solublization和纤维素的氧化。纤维素是一种淀粉有很多葡萄糖单元由特殊的化学键结合。纤维素不溶于废水。纤维素可以溶入和氧化在适当的操作条件下活性污泥法。如果纤维素吸附絮凝颗粒的表面,和细菌纤维菌属中絮状物粒子,然后纤维菌属生产和释放胞外酶纤维素酶。纤维素酶与纤维素时,特殊的化学键被打破,和个人葡萄糖单位公布。这些葡萄糖单位迅速废水中的溶解和吸收纤维菌属以及其他有机营养菌。一旦吸收,纤维素是氧化了。的氧化纤维素生产新的有机营养菌结果,二氧化碳(CO2)和水(H2O)。

图8.3 Solublization和纤维素的氧化。纤维素是一种淀粉有很多葡萄糖单元由特殊的化学键结合。纤维素不溶于废水。纤维素可以溶入和氧化在适当的操作条件下活性污泥法。如果纤维素吸附絮凝颗粒的表面,和细菌纤维菌属中絮状物粒子,然后纤维菌属生产和释放胞外酶纤维素酶。纤维素酶与纤维素时,特殊的化学键被打破,和个人葡萄糖单位公布。这些葡萄糖单位迅速废水中的溶解和吸收纤维菌属以及其他有机营养菌。一旦吸收,纤维素是氧化了。的氧化纤维素生产新的有机营养菌结果,二氧化碳(CO2)和水(H2O)。

分子氮是不溶于废水,在二级澄清器释放的时候,它往往成为滞留在絮状物的颗粒或固体。分子氮导致的损失的诱捕压实的固体和固体从次要澄清器的丧失。

当cBOD进入活性污泥法,有机营养菌迅速吸收可溶性,cBOD的简单形式,如酸和醇。然后该cBOD氧化细菌细胞内(图8.1)。不溶性和复杂形式的cBOD吸附在细菌细胞表面的黏液(图8.2)。这些形式的cBOD可能溶入和吸收细菌细胞是否存在足够的保留时间。

胞外酶酶是细菌细胞的细胞质内产生和释放通过细胞膜和细胞壁的复杂表单solublize cBOD (pBOD和coBOD)嵌入在黏液。为了使细菌细胞产生和释放胞外酶,solublize cBOD复杂表单,并降低cBOD,大约6个小时的水力停留时间或荷尔蒙替代疗法(附录II)需要在曝气池中。

的solublization (pBOD)是通过细菌纤维素纤维菌属。这种细菌产生的胞外酶特定的solublization cellu-lase纤维素。当纤维素溶入,可溶性糖(葡萄糖)生产(图8.3)。糖很容易吸收纤维菌属以及其他有机营养菌退化。

有机营养菌还能氧化外源性物质或合成杀虫剂和氯化烃等化合物。除了cBOD的氧化,一些有机营养菌如无色菌、气杆菌、芽孢杆菌、大肠、黄杆菌属、假单胞菌启动活性污泥的絮凝过程。絮状物粒子发展最终将包含大量的也不仅有机营养菌,硝化细菌。在一起这两组的细菌从活性污泥法去除cBOD和nBOD。

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