生物脱氮硝化反硝化原理及影响因素
发布(bu)时间:2021-10-20 点击(ji)次(ci)数:1545
废水中的氮常以含氮有机物、氨、硝酸盐及亚硝酸盐等形式存在。生物处理的方法是先把大多数有机态氮转化为氨态氮,然后通过进一步转化成N2 而消除(chu)污染。
快(kuai)速消除水中氨氮(dan)方法(fa)有(you)多(duo)种,但目(mu)前常见的(de)除氮(dan)工艺有(you)生物硝(xiao)(xiao)化与反硝(xiao)(xiao)化、沸石(shi)选择性(xing)交换吸附(fu)、空气吹(chui)脱及折点氯化等。
一、生(sheng)物硝化
在好氧(yang)(yang)条件下,通(tong)过亚(ya)硝(xiao)(xiao)酸盐(yan)(yan)菌(jun)和硝(xiao)(xiao)酸盐(yan)(yan)菌(jun)的(de)作用,将氨氮氧(yang)(yang)化成亚(ya)硝(xiao)(xiao)酸盐(yan)(yan)氮和硝(xiao)(xiao)酸盐(yan)(yan)氮的(de)过程,称为(wei)生物硝(xiao)(xiao)化作用。
由上式可知:
(1)在(zai)硝化(hua)过(guo)程中,1g氨氮转化(hua)为硝酸(suan)盐氮时需氧4.57g;
(2)硝化过程中释放出H+,将消耗(hao)废水(shui)中的碱(jian)度(du),每氧(yang)化lg氨氮,将消耗(hao)碱(jian)度(du)(以CaCO3计) 7.lg。
影响硝化(hua)过程的(de)主要因素有:
(1)pH值(zhi)(zhi);当pH值(zhi)(zhi)为8.0~8.4时(20℃),硝化作(zuo)用速度最快。由于硝化过程中pH将下(xia)降(jiang),当废水(shui)碱度不足时,即需投加石灰,维持pH值(zhi)(zhi)在7.5以(yi)上;
(2)温度(du);温度(du)高时(shi),硝(xiao)化速度(du)快。亚硝(xiao)酸(suan)盐(yan)菌的最适宜水温为35℃,在15℃以下其(qi)活(huo)性急(ji)剧降(jiang)低,故(gu)水温以不低于15℃为宜;
(3)污(wu)泥停(ting)留(liu)时间;硝化菌的增殖速(su)度(du)很小,其(qi)最大(da)比生(sheng)长速(su)率(lv)为 =0.3~0.5d-1(温度(du)20℃,pH8.0~8.4)。为了维(wei)持池内(nei)一定(ding)量的硝化菌群,污(wu)泥停(ting)留(liu)时间 必须大(da)于硝化菌的最小世代(dai)时间 。在实(shi)际运行中,一般应取 >2 ,或 >2 ;
(4)溶(rong)解氧(yang);氧(yang)是生(sheng)物硝(xiao)化作用(yong)中的(de)电(dian)子受(shou)体,其浓度太(tai)低将不利于硝(xiao)化反应(ying)的(de)进行。一般,在活性污泥法曝气池中进行硝(xiao)化,溶(rong)解氧(yang)应(ying)保持(chi)在2~3mg/L以上;
(5)BOD负荷;硝(xiao)化菌是一类自(zi)养(yang)(yang)型菌,而BOD氧化菌是异(yi)养(yang)(yang)型菌。若BOD5负荷过高,会使生长(zhang)速(su)率较(jiao)高的异(yi)养(yang)(yang)型菌迅速(su)繁(fan)殖(zhi),从而佼白养(yang)(yang)型的硝(xiao)化菌得不到优势(shi),结果(guo)降低了(le)硝(xiao)化速(su)率。所以(yi)为要充分进行硝(xiao)化,BOD5负荷应维持在0.3kg(BOD5)/kg(SS).d以(yi)下。
二、 生物反硝化
在缺氧(yang)条件下,由于兼性脱(tuo)氮菌(jun)(反(fan)硝化菌(jun))的作(zuo)用,将NO2--N和NO3--N还原(yuan)成(cheng)N2的过(guo)(guo)程,称为反(fan)硝化。反(fan)硝化过(guo)(guo)程中的电(dian)子供体(氢(qing)供体)是(shi)各种各样的有机底物(碳源(yuan))。以甲(jia)醇作(zuo)碳源(yuan)为例(li)。
由上可(ke)见,在(zai)生物(wu)反硝化过程中(zhong),不仅可(ke)使NO3--N、NO2--N被还(hai)原(yuan),而(er)且还(hai)可(ke)位有机物(wu)氧化分解。
影响反硝化的主要因素:
(1)温度;温度对反硝(xiao)化(hua)的影响(xiang)比对其(qi)它(ta)废水生物处理过程要大些(xie)。一(yi)般,以(yi)维持20~40℃为宜。苦在气温过低(di)的冬季,可采取(qu)增加(jia)污(wu)泥停留时间、降低(di)负荷等措施,以(yi)保持良好(hao)的反硝(xiao)化(hua)效果;
(2)pH值(zhi);反硝化过(guo)程的(de)pH值(zhi)控制在(zai)7.0~8.0;
(3)溶解氧;氧对反硝化脱氮有抑制作用。一般(ban)在反硝化反应(ying)器内溶解氧应(ying)控(kong)制在0.5mg/L以下(xia)(活性污(wu)泥法)或1mg/L以下(xia)(生(sheng)物膜法);
(4)有(you)机(ji)碳(tan)源(yuan);当废(fei)(fei)水中含(han)足(zu)够(gou)的(de)有(you)机(ji)碳(tan)源(yuan),BOD5/TN>(3~5)时,可无需(xu)外加(jia)碳(tan)源(yuan)。当废(fei)(fei)水所含(han)的(de)碳(tan)、氮比(bi)(bi)低(di)于这(zhei)个比(bi)(bi)值时,就需(xu)另外投(tou)(tou)加(jia)有(you)机(ji)碳(tan)。外加(jia)有(you)机(ji)碳(tan)多采(cai)用(yong)(yong)甲醇。考虑(lv)到甲醇对溶解氧的(de)额外消耗,甲醇投(tou)(tou)量(liang)一般为NO3--N的(de)3倍(bei)。此外,还(hai)可利(li)用(yong)(yong)微生物(wu)死亡(wang);自(zi)溶后(hou)释放出来的(de)那部分有(you)机(ji)碳(tan),即"内碳(tan)源(yuan)",但这(zhei)要求(qiu)污泥停留时间长或(huo)负荷(he)率低(di),使微生物(wu)处于生长曲线的(de)静(jing)止期或(huo)衰亡(wang)期,因(yin)此池容相应(ying)增大。