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　　生物脫氮

　　污水生物脫氮處理過程中氮的轉化主要包括氨化、硝化和反硝化作用，其中氨化可在好氧或厭氧條件下進行，硝化作用是在好氧條件下進行，反硝化作用在缺氧條件下進行。生物脫氮是含氮化合物經過氨化、硝化、反硝化后，轉變為N2而被去除的過程。

　　1、氨化反應

　　微生物分解有機氮化合物產生氨的過程稱為氨化反應，很多細菌、真菌和放線菌都能分解蛋白質及其含氮衍生物，其中分解能力強、并釋放出氨的微生物稱為氨化微生物。在氨化微生物的作用下，有機氮化合物可以在好氧或厭氧條件下分解、轉化為氨態氮，以氨基酸為例，加氧脫氨基反應式為：

　　RCHNH2COOH+O2→RCOOH+CO2+NH3

　　水解脫氨基反應式為：

　　RCHNH2COOH+H2O→RCHOHCOOH+NH3

　　2、硝化反應

　　在亞硝化菌和硝化菌的作用下，將氨態氮轉化為亞硝酸鹽和硝酸鹽的過程稱為硝化反應。

　　3、反硝化反應

　　反硝化反應在缺氧條件下，NO2-和NO3-在反硝化菌的作用下被還原為氮氣的過程稱為反硝化反應，目前公認的從硝酸鹽還原為氮氣的過程。

　　大多數反硝化細菌是異養型兼性厭氧細菌，在污水和污泥中，很多細菌均能進行反硝化作用，如無色桿菌屬、產氣桿菌屬、產堿桿菌屬、黃桿菌屬、變形桿菌屬、假單胞菌屬等。這些反硝化菌在反硝化過程中利用各種有機底質（包括碳水化合物、有機酸類、醇類、烷烴類、苯酸鹽類和其他苯衍生物）作為電子供體，NO3-,作為電子受體，逐步還原NO3-至N2。

　　4.同化作用

　　生物處理過程中，污水中的一部分氮（氨氮或有機氮）被同化成微生物細胞的組成成分，并以剩余活性污泥的形式得以從污水中去除的過程，稱為同化作用。當進水氨氮濃度較低時，同化作用可能成為脫氮的主要途徑。

　　生物除磷

　　生物除磷最基本的原理即是在厭氧-好氧或厭氧-缺氧交替運行的系統中，利用聚磷微生物具有厭氧釋磷及好氧（或缺氧）超量吸磷的特性，使好氧或缺氧段中混合液磷的濃度大量降低，最終通過排放含有大量富磷污泥而達到從污水中除磷的目的。

　　生物除磷的機理目前尚未完全清楚，現普遍接受的有以下幾個方面的認識：

　　（1)生物除磷主要由一類統稱為聚磷菌的微生物完成，由于聚磷菌能在厭氧狀態下同化發酵產物，使得聚磷菌在生物除磷系統中具備了競爭的優勢。先前的研究結果表明，不動桿菌純培養物中聚積的磷量占生物量的30%以上，是主要的除磷菌。近年來，陸續有文獻報道，不動桿菌并不是污水生物除磷處理系統中唯一的除磷菌。常在生物除磷系統中出現的其他細菌主要有假單胞菌屬、氣單胞菌屬、放線菌屬和諾卡氏菌屬等。

　　（2)在厭氧狀態下，兼性菌將溶解性有機物轉化成揮發性脂肪酸（VFA)；聚磷菌把細胞內聚磷水解為正磷酸鹽，并從中獲得能量，吸收污水中的易降解的COD(如VFA),同化成胞內碳能源存貯物聚β-羥基丁酸（PHB)或聚β-羥基戊酸（PHV)等。

　　（3)在好氧或缺氧條件下，聚磷菌以分子氧或化合態氧作為電子受體，氧化代謝胞內貯存物PHB或PHV等，并產生能量，過量地從污水中攝取磷酸鹽，能量以高能物質ATP的形式存貯，其中一部分又轉化為聚磷，作為能量貯于胞內，通過剩余污泥的排放實現高效生物除磷目的。

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