硝化作用

硝化作用是将氨转化为亚硝酸盐并最终转化为硝酸盐的微生物过程。废水中的氨主要有两个来源:大量使用富氮化肥比如尿素和蛋白质中的有机氮。有机氮脱氨和尿素在脲酶作用下水解产生氨(公式2.6和2.7):

脲酶

尿素+ 2H2O b (NH4 +) 2co32 -氨基酸+ 0.502 b R-CO-COOH + NH4氧化脱氨和氨基酸+ 2H b R-CH2 -COOH + NH4

还原脱氨作用(式2.8)。

来自渔业、肉类和家禽业的废水含有大量的蛋白质。当这些蛋白质到达污水处理厂的收集设施时，它们中的大多数已经被细胞外蛋白水解酶转化为多肽和氨基酸，最终转化为氨。

在富氮废水流中，只有少量的氮通过常规的异养活性通过将氮纳入微生物生物量从废水中去除。在富含磷的废水中也存在类似情况。如果不加以处理，排放废水中的氮或/和磷将导致接收水体的富营养化(一种光自养活动)，这将严重破坏生态系统水生生态系统．

的硝化过程在生物废水处理中，即使用有限组自养硝化细菌将氨转化为亚硝酸盐并最终转化为硝酸盐，如果废水流中的氨浓度高到足以进行处理，则通常用于废水处理方案的所谓高级阶段。硝化过程分为两步:(a)氨首先被一群叫做亚硝酸盐的细菌转化为亚硝酸盐亚硝化单胞菌和(b)亚硝酸盐进一步转化为硝酸盐由另一组细菌命名硝化菌属．其他属也可能参与硝化过程;例如，硝化螺旋体(Nitrospira)、硝化球菌(Nitrococcus)、亚硝酸菌(Nitrosogloea)和亚硝酸菌(Nitrosocystis)已被确认参与硝化过程中氨的氧化(Belser, 1979)。大多数硝化细菌是自养，利用二氧化碳作为碳源。为氨氧化时，生化反应表示为(式2.9);

13NH4 + 15co2b10no2 - + 3C3H7O2N + 23h++ 4H2O

这里我们还是用C5H7O2N来表示微生物的组成。

亚硝酸盐氧化反应表达式为(式2.10):

NH4+ + 5CO2 + 10NO2- + 2H2O b10no3 - + C3H7O2N + H+

这些方程可以计算出这些过程所需的化学物质的量。

硝化细菌的生长由Monod动力学(式2.11)表示:

表2.2。适用于硝化过程的各种Monod动力学常数的共同值(Hultman, 1973)。

单动常值

^mNS, 20°C， (pH值)最优0.3-0.5天- 1

Yns =0.05 mg VSS/mg [NH4+ - N]

式中^为硝化菌的比生长率，为最大比生长率，ks为饱和常数，S为生长受限营养物的残留浓度。

在两步硝化过程中，氨转化为亚硝酸盐是限制反应;因此，用氨-亚硝酸盐步骤，即亚硝基单胞菌的比生长速率^NS(式2.12)，来模拟硝化作用更为方便:

_^ mnsk + [nh4 - N]

式中[NH4 - N]的氨浓度用废水中的氮在反应堆里。NH4在硝化过程中的ks、最大比生长率、^mNS和产量数据见表2.2 (Hultman, 1973)。一旦已知观察到的NH4 -和NO2 -转化的产率常数，就可以用公式2.9和2.10进行各种计算。

继续阅读:反硝化作用

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