降解氨氮的過程主要通過硝化作用和反硝化作用實現,這兩種作用涉及不同類型的微生物,并在不同的環境條件下進行,共同將氨氮轉化為無害的氮氣(N?),釋放回大氣中。以下是詳細過程:
一、硝化作用
硝化作用是一個兩步的氧化過程,由兩類專性自養型細菌完成,這些細菌通常在有氧環境中活動。
1、亞硝酸菌(如Nitrosomonas、Nitrosococcus等)將氨氮(NH?-N)氧化成亞硝酸鹽(NO??)。這一步是硝化過程的起始階段,亞硝酸菌通過利用氨氮作為能源和氮源,進行生長和代謝。
2、硝酸菌(如Nitrobacter、Nitrospira等)進一步將亞硝酸鹽氧化成硝酸鹽(NO??)。這是硝化過程的第二階段,硝酸菌在適宜的條件下,以亞硝酸鹽為底物,進行氧化反應,生成硝酸鹽。
硝化過程需要充足的溶解氧,且對pH值和溫度也有一定的要求。通常,硝化細菌在pH值為7.5到8.5、溫度為20~30℃的條件下活性最強。此外,硝化細菌是自養型細菌,不需要額外的有機物作為碳源。
二、反硝化作用
反硝化作用是由異養型細菌在缺氧或厭氧條件下完成的。這些細菌使用硝酸鹽或亞硝酸鹽作為電子受體,將它們還原為氮氣,同時將有機物作為電子供體。
1、異養型反硝化菌在缺氧或厭氧條件下,利用硝酸鹽或亞硝酸鹽進行呼吸作用,將其還原為氮氣(N?)和氮氣化合物(如N?O、NO等)。這一過程中,有機物被用作電子供體,為反硝化菌提供能量和碳源。
反硝化過程對pH值和溫度也有一定的要求,但相對于硝化過程而言,其適應范圍更廣。一般來說,反硝化菌在pH值為6.57.5、溫度為2040℃的條件下活性較強。此外,底物濃度(即有機物和硝酸鹽的濃度)對反硝化過程也有重要影響,需要保持適當的C/N比以確保反硝化菌的正常生長和代謝。
三、氨氮激活菌的作用
氨氮激活菌是經過篩選培養的超強硝化細菌,具有更強生物活性及耐毒性。它們能夠快速啟動和加速硝化作用和反硝化作用,特別是在污水處理廠的生物處理單元中。菌劑中的微生物能夠在適宜的條件下迅速繁殖,形成優勢種群,提高氨氮去除效率。
四、影響因素
微生物菌劑降解氨氮的效率受到多種因素的影響,包括但不限于:
- 溶解氧水平:硝化作用需要充足的氧氣,而反硝化作用則需要缺氧環境。
- pH值:最適pH范圍通常在7.5到8.5之間。
- 溫度:微生物活動受溫度影響,一般而言,溫度越高,微生物活性越強,但過高或過低都會抑制微生物的生長。
- 營養平衡:C:N:P比例應保持適當,以保證微生物的正常生長和代謝。
通過優化這些條件,可以最大限度地發揮微生物菌劑在氨氮降解中的作用,從而實現高效、經濟的廢水處理。