硝化菌在硝化過程中動(dòng)力學(xué)原理

    廢水中的氮通常以**氮和無機(jī)氮兩種形態(tài)存在。**氮主要有:胺基,氨基,硝基化合物及其他氮**物;無機(jī)氮主要有:氨,硝酸鹽,亞硝酸鹽等。**氮經(jīng)厭氧或好氧生物處理后,一小部分轉(zhuǎn)化為細(xì)胞物質(zhì)外,大部分將以無機(jī)氮的形式隨廢水流出。

    在常溫下,廢水中pH<7時(shí),氮主要以銨離子NH4+的形態(tài)存在;當(dāng)廢水中pH>10時(shí),氮主要以氨分子NH3的形態(tài)存在,當(dāng)廢水中pH在7-10之間時(shí),氮主要以氨分子和銨離子兩種形態(tài)同時(shí)存在。

    所謂的硝化是指在好氧條件下,水中的氨在微生物作用下,被氧化為硝酸鹽的過程,其反應(yīng)如下:

    NH4++2O2→NO3-+2H++H2O

    參與的微生物主要為兩類不同的自養(yǎng)菌,硝酸鹽菌和亞硝酸鹽菌。亞硝酸鹽菌將氨氧化為亞硝酸鹽,這個(gè)過程稱之為亞硝酸化;

    NH4++1.5O2→NO2-+2H++H2O

    硝酸菌將亞硝酸鹽進(jìn)一步氧化為硝酸鹽,這個(gè)過程稱為硝酸化。

    NO2+0.5O2→NO3-

    亞硝酸菌和硝酸菌統(tǒng)稱為硝化菌。參與亞硝化過程的微生物主要為亞硝化毛桿菌屬和亞硝化球菌屬。參與硝化過程的微生物主要為硝化桿菌屬。

    與異養(yǎng)菌相比,硝化菌的比增長速率很小,因此,氨的細(xì)胞產(chǎn)率也很低。硝化菌除需要氨和氧之外,還需要無機(jī)碳來進(jìn)行細(xì)胞合成。實(shí)際中,在氧化氨的過程中,硝化菌獲得的能量主要用來利用無機(jī)碳源合成細(xì)胞物質(zhì)。

    盡管在純硝化菌種培養(yǎng)過程中,亞硝化菌和硝化菌各自氧化速率差異不大,但研究表明,在兩者共同存在的混合菌群中,硝化菌的氧化速率隨著其本身所占比例的減少而增大。在常規(guī)的硝化系統(tǒng)中,即使亞硝化菌與硝化菌的數(shù)量比例達(dá)到3:1,仍不至于發(fā)生亞硝化菌的積累。

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