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上海純水設(shè)備解讀:污水脫氮如何實(shí)現(xiàn)短程硝化反硝化

2020/8/15 13:33:46      點(diǎn)擊:

上海水處理設(shè)備網(wǎng)americau.cn】由于工業(yè)化進(jìn)程的加速,氮、磷的污染問(wèn)題日益尖銳化。越來(lái)越多的國(guó)家地區(qū)制定了更為嚴(yán)格的污水氮、磷的排放規(guī)范。尤其是氮的考核內(nèi)容也從單一的氨氮指標(biāo)發(fā)展到總氮(氨態(tài)氮、硝態(tài)氦和有機(jī)氮的總和)考核指標(biāo)。由于近年來(lái)一些新理論的提出,如使污水脫氮實(shí)現(xiàn)短程硝化反硝化。這樣不只可以提高細(xì)菌的增長(zhǎng)速度、縮短反應(yīng)進(jìn)程,從而減少反應(yīng)容積;而且同時(shí)減少了硝化的曝氣量和反硝化有機(jī)物的投加量,減少了運(yùn)行費(fèi)用。所以短程硝化成為了近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。

一、短程硝化機(jī)理

廢水生物脫氮,一般由硝化和反硝化兩個(gè)過(guò)程完成,而硝化過(guò)程分為氨氧化階段和亞硝酸鹽氧化階段。這兩個(gè)階段分別由氨氧化菌(AOB和亞硝酸鹽氧化菌(NOB獨(dú)立催化完成。第一階段是AOB作用下,將氨氮NH4+―N氧化為亞硝態(tài)氮NO2――N;而第二階段是NOB作用下,將亞硝態(tài)氮NO2――N氧化為硝態(tài)氮NO3――N由于硝化反應(yīng)是由兩類生理特性完全不同的細(xì)菌獨(dú)立催化完成的不同反應(yīng),所以需要通過(guò)適當(dāng)控制條件,可以將硝化反應(yīng)控制在NO2――N階段,阻止NO2――N進(jìn)一步氧化,隨后直接進(jìn)行反硝化,這就是短程硝化反硝化的作用機(jī)理。上海純水設(shè)備

二、短程硝化的優(yōu)點(diǎn)

1由于硝化和反硝化速率加快,所以縮短了反應(yīng)時(shí)間。

2由于氨氧化菌(AOB周期比亞硝酸鹽氧化菌(NOB短,所以污泥齡短,提高反應(yīng)器微生物濃度。

3硝化反應(yīng)器容積可減少8%反硝化反應(yīng)器容積可減少33%可節(jié)省了建筑費(fèi)用。

4硝化過(guò)程節(jié)省約25%供氧量,反硝化過(guò)程節(jié)省約40%外加碳源(以甲醇計(jì))所以節(jié)省了運(yùn)行費(fèi)用。

5硝化過(guò)程減少產(chǎn)泥24%33%反硝化過(guò)程減少產(chǎn)泥50%明顯降低了污泥排放量,進(jìn)而減少污泥處置處置費(fèi)用。

三、短程硝化過(guò)程中的影響因子

生物脫氮的硝化過(guò)程是由AOBNOB共同完成的;A OB真正基質(zhì)是水溶液中的游離氨,而NOB真正基質(zhì)是水溶液中的游離亞硝酸;A OBNOB生長(zhǎng)還受到溫度、pH值、DO抑制物等因子影響。

1溫度

445℃內(nèi),氨氧化細(xì)菌和硝化細(xì)菌均可進(jìn)行。但在1214℃時(shí),此時(shí)的溫度會(huì)嚴(yán)重抑制活性污泥中硝化菌的活性,呈現(xiàn)NHO2―的積累;1530℃時(shí),硝化過(guò)程形成的NO2―完全被氧化成NO3―;當(dāng)溫度超過(guò)30℃后又出現(xiàn)NO2―的積累。細(xì)菌在高溫和低溫均可較好地實(shí)現(xiàn)亞硝酸鹽的積累。

實(shí)驗(yàn)標(biāo)明,低溫也可實(shí)現(xiàn)短程硝化。低溫時(shí),亞硝酸鹽氧化菌利用氨氮的能力大于硝化細(xì)菌利用NO2-N能力,從而造成NO2―的累積。所以,短程硝化反應(yīng)器需要在較高溫度的季節(jié)啟動(dòng),緩慢降溫,使AOB漸漸適應(yīng)低溫環(huán)境,保證氨氧化效果;適宜的條件下實(shí)現(xiàn)短程硝化,同時(shí)通過(guò)實(shí)時(shí)控制使其穩(wěn)定并優(yōu)化污泥種群結(jié)構(gòu),進(jìn)而在低溫條件下維持短程硝化。要解決實(shí)際應(yīng)用低溫的問(wèn)題,還需要尋找出適應(yīng)南方低溫的氨氧化細(xì)菌的菌株來(lái)。

2DO濃度

對(duì)DO控制實(shí)現(xiàn)短程硝化是將該技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際的一種較為理想的方法。比較適合作為未來(lái)實(shí)際工程的控制參數(shù),因?yàn)榭刂坪闷貧饬俊⑵貧忸l率以及曝氣方式,就可較好地實(shí)現(xiàn)短程硝化。

生物膜反應(yīng)器中,當(dāng)DO濃度控制在0.5mg/L以下時(shí),就可以使出水中亞硝酸氮占總硝態(tài)氮的90%以上。

使用間歇曝氣,階段曝氣等方法,來(lái)改變曝氣方式以及曝氣頻率也可實(shí)現(xiàn)短程硝化。這些方法的共同點(diǎn)是使反應(yīng)器內(nèi)的DO值按一定規(guī)律周期性地升高降低,指示在一段時(shí)間內(nèi)反應(yīng)器處于厭氧狀態(tài)。

DO濃度是AOBNOB生長(zhǎng)的重要影響因素之一,AOBNOB氧飽和常數(shù)分別為:0.31.1mg/L可見(jiàn)AOB對(duì)氧的親合力較NOB強(qiáng),低DO濃度下NOB活性會(huì)顯著減弱,使AOB生長(zhǎng)速率大于NOB;雖然低DO濃度會(huì)使微生物代謝活動(dòng)減弱,但硝化過(guò)程的氨氧化作用未受到明顯影響,從而實(shí)現(xiàn)NO2――N大量積累。

3FA 及FNA 影響

實(shí)驗(yàn)標(biāo)明,FA 對(duì)NOBAOB發(fā)生抑制作用的濃度分別為0.11.1mg/L1015mg/L而最新研究結(jié)果標(biāo)明,FA 濃度達(dá)到6mg/L時(shí)可完全抑制NOB生長(zhǎng);FNA 完全抑制NOBAOB生長(zhǎng)的濃度分別為0.02mg/L0.4mg/L因此可以利用FA FNA 選擇抑制作用使系統(tǒng)中的NOB受到抑制而AOB不受抑制,從而將硝化控制在亞硝化階段;NOB對(duì)FA 抑制具有適應(yīng)性,若反應(yīng)器臨時(shí)運(yùn)行短程硝化會(huì)被破壞。有相關(guān)研究者提出利用FA FNA 聯(lián)合控制實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的短程硝化過(guò)程,即在反應(yīng)器啟動(dòng)初期利用廢水中較高的FA 濃度使NOB受到抑制之后,由于NO2――N大量積累,較低的pH值會(huì)導(dǎo)致較高的FNA 濃度,從而可利用反應(yīng)器前期較高濃度的FA 和后期較高濃度的FNA 共同維持短程硝化過(guò)程。上海純水設(shè)備

4PH值

由于硝酸菌和亞硝酸菌適宜生長(zhǎng)的pH值范圍不同,所以可以利用控制PH值的方法實(shí)現(xiàn)短程硝化。亞硝酸菌的適宜PH值在7.08.5而硝酸菌的適宜PH值在6.07.5只要將PH值控制在7.58.5就可較好地抑制硝酸菌,實(shí)現(xiàn)亞硝酸的累積。

PH雖然是實(shí)際中較容易控制的但它也存在一定的缺點(diǎn)。缺點(diǎn)是需要PH實(shí)時(shí)監(jiān)控,和相配套的藥劑自動(dòng)投加設(shè)備及攪拌設(shè)備,并且藥劑費(fèi)用也增添了反應(yīng)器運(yùn)行費(fèi)用,這些在一定水平上抵消了短程硝化本身的優(yōu)勢(shì)。

5SRT

通過(guò)SRT控制是無(wú)法實(shí)現(xiàn)亞硝酸的積累的SRT卻是反應(yīng)器短程硝化穩(wěn)定運(yùn)行的重要控制參數(shù)。泥齡控制偏低會(huì)導(dǎo)致硝酸菌和亞硝酸菌的流失,導(dǎo)致反應(yīng)器處置能力的降低;泥齡過(guò)高會(huì)提高硝酸菌的數(shù)量,低負(fù)荷下,反應(yīng)器容易向全程硝化轉(zhuǎn)化。選擇適宜的SRT值是穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)短程硝化的關(guān)鍵參數(shù)。

6抑制劑

對(duì)硝化反應(yīng)有抑制作用的物質(zhì)有:過(guò)高質(zhì)量濃度的游離氨、重金屬、有毒有害物質(zhì)以及有機(jī)物。重金屬會(huì)對(duì)硝化反應(yīng)發(fā)生抑制,如AgHgCrZn等,其毒性作用由強(qiáng)到弱;當(dāng)pH由高到低時(shí),毒性由弱到強(qiáng).鋅、銅和鉛等重金屬對(duì)硝化反應(yīng)的兩個(gè)階段都有抑制,但抑制水平不同。某些有機(jī)物如苯胺、鄰甲酚和苯酚等對(duì)硝化細(xì)菌具有毒害或抑制作用,因?yàn)榇呋趸磻?yīng)的酶內(nèi)含CuICuII電子對(duì),凡是與酶中的蛋白質(zhì)競(jìng)爭(zhēng)Cu或直接嵌入酶結(jié)構(gòu)的有機(jī)物,均會(huì)對(duì)硝化細(xì)菌發(fā)生抑制作用。這些有機(jī)物對(duì)硝化菌的抑制作用要比亞硝化菌強(qiáng),所以會(huì)在對(duì)含這類物質(zhì)的污水生物脫氮中發(fā)生亞硝酸鹽積累現(xiàn)象。

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