污水深度处理的硝化与反硝化.docx

1、污水深度处理的硝化与反硝化污水深度处理的硝化与反硝化污水深度处理的硝化与反硝化一。硝化 微生物：自营养型亚硝酸菌(Nitrosmohas) 自营养型硝酸菌 (Nitrobacter)(2)反应： 城市污水中的氮化物主要是 NH3,硝化菌的作用是将NH3 N氧化为NO 3 NNH+4+1.5O2 NO2+H2O+H+ AE亚硝酸菌 圧=278.42kJNO2+0.5O2 NO-3 AE硝酸菌 圧=278.42kJNH+4+2.0O2 NO-3+H2+2H + AE硝酸菌 圧=351kJ研究表明,硝化反应速率主要取决于氨氮转化为 亚硝酸盐的反应速率。硝酸菌的细胞组织表示为C5H7NO255NH1+

2、76O2+1O9HCO 3 C5H7NO2+54NO-2+57H2O+104H2Co3亚硝酸菌400 NO2+ NH +4+4 H2C03+ HCO -3+195O2 C5H7NO2+3 H 20+400 NO-3硝酸菌NH +4+1.86 O2+1.98HCO -3 0.02C5H7NO2+1.04H20+0.98 NO-3+1.88H2Co3硝酸菌(3)保证硝化反应正常进行的必要条件：pH 89水温亚硝酸菌反应最佳温度t=35 0C t15 0CDO 2 3 mg / L 1.0 mg / L硝化1克NH3 N :消耗4。57克O2消耗7。14克碱度(擦CaCO3计)生成0。17克硝酸菌细

3、胞(4)亚硝酸菌的增殖速度 t=25C活性污泥中yNitrosmohas) =0.18e 0.116(15)yNitrosmohas) =0.322 day纯种培养：day -(20 C)yNitrosmohas) =0.41e 0.018(T-15)河水中yNitrosmohas) =0.79e 0.069(T-15)day -1day -1一般它营养型细菌的比增长速度=1。2 day -(5)泥龄SRT硝化菌的比增长速度 yy =0.47&98(15) N/(N + 1O0.051T-1.158)02/( Ko+02)N 出水氨氮浓度 mg/LT 最低温度 15 CO2 好氧区溶解氧浓度

4、m/lKo Ko=1.3T= 20 C、O2= 2 mg/L、出水氨氮浓度 N=10 mg/L 时，卩=0.433dSRT=1/y当 N=5 mg /L T=15C 2=2 mg/L K=1.3 时,=0i28(d-1) SRT=1/y =1/0.28(d-1)=3.6(d)安全系数取2.5设计泥龄为9.0(d)为污泥稳 定，取污泥泥龄15(d)(6)硝化污泥负荷及产泥率0.05 kg NH3 N/kg MLVS d7mgNH4 N/gVSS h 即0.168kgNH4N/ kgVSS d硝化产泥率： 亚硝化0.040.13mgVSS/ mgNH 4 N硝化 0.020.07mgVSS/mgN

5、O N硝化全程0.060.20mgVSS/ mgNH 4 N。二反硝化(1)微生物：自营养型反硝化菌(以无机盐为基 质)它营养型反硝化菌（以有机物为基质）（2） 反应：反硝化反应是指硝化过程中产生的 硝酸盐或亚硝酸盐在反硝化菌的作用下还原成 气态氮的过程。反硝化菌是一类化学能异养兼性 缺氧型微生物，反应过程中利用有机物为碳源，电子供体提供能量并得到氧化降解，利用硝酸中 的氧作电子受体。其反应：N03+1.08CH30H+0.24H 2CO3 0.056C3H702N+0.47N2 +I.68H2O+HCO 3N02+0.67CH30H+0.53H 2CO3 0.04C5H702N+O.48N2

6、 +1.23H20+HC0 3上述反应也可以用下式表达2N0 2 +3H 2 N 2 +20H +2H 202N0 3 +5H N 2 +20H +2H 20当废水中碳源不足时，N0的浓度远远超过可被 利用的氢供体，反硝化生成的N2减少，会使N20 增多。（3） 反硝化动力学上述反应在NO浓度高于0.1mg/L时为零级反 应，反硝化反应速率与NO浓度高低无关，只 与反硝化菌数量有关。SNe 一 SNO = qD N (X v)tSNe 进水NO3浓度mg/L ;Sno 出水NO3浓度mg/L ;qD n 反硝化速率常数g NO3 N/gVSS d ;Xv 挥发性悬浮固体浓度，mg/L ;t 停

7、留时间，h。(4)反硝化反应速率第一反硝化速率：初始快速反硝化阶段，- 般为515min，消耗易降解的碳源，约 50mgNO3/L.hqD i =0.72化2仃-20讪03 N/gVSSdT=20CqD 1 =0.72 g NO3 -N/gVSSdT=25CqD 1 =1.79 g NO3 -N/gVSSd()T=30CqD 1 =4.46 g NO3 -N/gVSSdT=35oCqD 1 =:11.09 g NO3N/gVSSd第二反硝化速率：中速反硝化阶段，约 16mgNO3/L.h,在此阶段易降解的碳源已经耗尽， 只能利用颗粒状和复杂的可缓慢降解的有机物 作为碳源。qD 2 =0.1 K

8、04（20）gNO3 N/gVSS dT=20C qD 2 =0.104gNO3 N/gVSS d第三反硝化速率：内源代谢反硝化， 5.4mgNO3/L.h,由于外碳源已消耗尽，反硝化菌 只能通过内源代谢产物作碳源，反应速率更低。qD 3 =0.072 1X03（20）gNO3 N/gVSS d T=20C qD 3 =0.074gNO3 N/gVSS d综合的反硝化速率约为：28mg NO3 N/ g ML SS h 0.0480.192kg NO3 N /k g ML SS d硝化及反硝化的碱平衡NH4+1.86O2+1.98HCO （0.0181+0.0025）C 5 H 7 O2 N+

9、1.04H 2 O+0.98NO 3 +1.88H 2 CO 3 根据上式每氧化1 mgNH 4 N为NO3 N需消 耗碱 7.14 mg （以 CaCO3）如果没有足够的碱度，硝化反应将导致pH下降， 使消化反应减缓。硝化最佳pH7.07.8;亚硝化最佳pH7.78.1;生物脱氮过程硝化段，pH值一般控制在7.28.0 之间。反硝化时，还原ImgNOi N生成3.57mg碱度 (以 CaCO3),消耗 2.74 mg 甲醇 (3.7 mgCOD约3.0mgBOD)，产生0.45 mg反硝化细菌。实际工程设计 K = A COD/A NO N = 6.3。反硝化的适宜pH值6.57.5; 6.

10、0 V适宜pH值V 8.0 。四硝化菌最适宜的温度最佳温度为30C高于35C，亚硝化菌占优势，硝化菌则受抑 制。五溶解氧DO硝化过程DO 一般维持在1.02.0 mg/L每氧化 1 mg NH4 N 为 NO N 需 4.57 mg O2六 有效的硝化和完全的除去硝酸盐所允许的最 大TKN /COD比值当SRT620d; T1425C;回流比a4;S 0.52时，(Nti/Sti)=最大 TKN /COD = 0.15反硝化过程需要有机物：K = A COD/A NO N = 6.3废水的厌氧生物处理265页 贺延龄 著活性污泥中硝化菌所占比例与 BOD5/TKN的 关系：七活性污泥工艺中的活

11、性污泥量、泥龄 Rs(SRT)、剩余污泥量(p260)泥龄Rs (SRT):存在于系统中的污泥量与每 日排放污泥量之比。Rs= MXv / MEvRs泥龄MXv 系统中的污泥量ME v 每日排放污泥量(每日剩余污泥量)系统中的污泥量与泥龄 Rs等因素的关系m Xv = MX v/ MS t irn Xv 系统中的污泥量与每日进入系统的COD总量之比1/m Xv 污泥有机负荷， gCOD/1gVSS.dMX v 系统中的污泥量，以VSS计。MS t i 每日进入系统的COD总量。系统中的活性污泥量与每日进入系统的 COD总 量之比m X a = MX a / MS t i= (1 fus fup

12、 ) C r m X a系统中的活性污泥量与每日进入系统 的COD总量之比MX a 系统中的活性污泥量Cr 泥龄依赖常数YaRs/( 1 + BhRs)= MX a/MS t i (1 一 fus fup )(1 fus fup ) 进水中可生化降解的COD占总COD的比例1/Cr=每日进入系统的可生化降解的 COD总 量/系统中的活性污泥量1/Cr=( 1 + BhRs)/ Y aRs1/m X a 活性污泥有机负荷，gCOD/1gMLVS Sd活性污泥浓度 23gMLVss /L或35gMLSS 已知：(COD总量、)或(BOD总量)、 Bh= 0.24 1.04t-20、Ya= 0.45

13、gVSS/gCOD;选取：Rs;求得：m Xv、MX v、m X a、MX a ;选取：MLVSS 或 MLSS ;求得：反应池总容积 V。已知：MX v、Rs;求得：MEv每日排放污泥量(每日剩余污泥 量)。例题计算：巴陵石油化工已知:COD2000mg/L, BOD 5800mg/L, NH 3 N 150mg/L, MLSS11000mg/L, SRT ( Rs)100d, Q150m3/h( 3600 m3/d)求:m Xv、MXv、m XMX心 反应池总容积 V。m X a = MX a / MS t i= (1 一 fus fup) C r(1一 fus fup) =0.97Cr

14、= Y aRs/( 1 + BhRs)Bh= 0.24 1.04t-20、Ya= 0.45gVSS/gCOD;Rs=100dCr0.45 100/( 1 + 0.24 X.0430 20X100)=45/36.53=1.23mXa = 0.97 .23 =1.193 gVSS.d/gCOD1/m X a = 0.838 (kgCOD /kgVSS.d )反硝化消耗的COD=0.15X0.8 3600 6.3=2721.6kg/d硝化段 BOD/NH 3- N= (7200- 2721.6) 30.35/540=2.9硝化菌占生物量的比例硝化菌/ MLVSS =10%硝化速率=7mgNH3 N/

15、g硝化菌h (0.168 kgNH3 N/kg 硝化菌 d)硝化速率=0.0仃kgNH 3 N/kgLMVSS.dMLVSS=7.0kg/m 3氨氮硝化容积负荷=0.017 3= 0.119 kgNH3 N/ m3.d硝化容积 V=0.15 3600 .119=4537.8m3反硝化速率=0.07kgN03 N/kgLMVSS d反硝化容积负荷=0.07 3= 0.49 kg NO3 N/m3.d反硝化容积 Vdn=0.15 3.8 3600-0.49 =881.6 m3COD 容积负荷=0.838 3= 5.87去除 COD 所需容积=(2.0 0.150) 36005.87=1134.6m3