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短程硝化反硝化工艺的运行条件

作者:高考题库网
来源:https://www.bjmy2z.cn/gaokao
2021-02-12 21:45
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2021年2月12日发(作者:unrated)


短程硝化反硝化工艺的运行条件




李星星



一、短程硝化反硝化的脱氮机理及优势




短程硝化反硝化生物脱氮工艺


( Short Cut Nitrificat ion and Denitrification-


-SCND)


可称为亚硝 酸型生物脱氮,它是通过控制特殊的环境条件抑制硝酸菌的


生长,使系统中的亚硝酸菌成 为优势菌种,从而将废水中


NH


4


+< /p>


-N


的氧化控制在


NO

< br>2



阶段,形成


NO

< p>
2



的积累,然后反硝化菌直接以


NO


2



-N


为最终氢受体进行


反硝化脱氮,及经过


NH

< p>
4




NO


2




N

< br>2


的途径完成。




短程硝化反硝化由于节省了氧化


NO


2



-N



N O


3



-N


的 步骤,所以提高了硝


化反应速率,缩短硝化反应时间,减小反应池容积,节省基建投资。 可以节省


25%


的供氧量,


40%


左右的有机碳源,并且在硝化过程减少产泥


24%

< br>~


33%


,反


硝化过程中减少产 泥


50%




二、短程硝化反硝化运行参数研究



1


、温度;生物硝化反应在


4



~45


℃内均可进行,


适宜温度为


20



~35


℃,



一般低于


15< /p>


℃硝化菌受到严重抑制,速率降低。


15



~ 25


℃下活性污泥中亚硝


酸菌活 性较硝酸菌差,不会发生亚硝酸盐的积累。温度超过


25


℃时会 发生亚硝


酸盐的积累,且当温度超过


30


℃后可获得更高的亚硝酸盐积累。升高温度不仅


能加快亚硝酸菌的生长速率,还能扩大 亚硝酸菌和硝酸菌在生长速率上的距


离。高温条件下,硝化菌的生长速度明显低于亚硝化 菌,有利于实现短程硝


化;但是大多数城市污水都属于低温低氨水,如果将大量的水升温 、保温在


30



35

< br>℃会增加污水处理成本。故短程硝化反硝化主要用来处理城市污水二级


处理系统中 污泥消化上清液和垃圾渗滤液等高温高氨废水,利用高温(


30


℃~


35


℃)下亚硝化菌的增殖速率高于硝酸菌的生理特征,通 过控制


HRT


大于亚硝


酸细菌的世代时 间并且小于硝酸菌的世代时间,淘汰硝酸菌,富集亚硝酸菌,


从而稳定地实现短程硝化反 硝化生物脱氮。



2



PH


值;当


pH


值较低时,水中较多的是氨离子和亚硝酸,有利于硝化过


程,因此无亚硝酸盐的 积累。当


pH


值较高时,废水中游离氨所占比例增加,而


分子态游离氨氮对硝化菌的抑制要强于亚硝化菌,故有可能积累亚硝酸盐;对

< br>适合于亚硝酸菌生长的最佳


pH


值尚无定论,但普遍认为 硝酸菌适宜的


pH


值为


6.0



7.5


,而亚硝酸菌适宜的


pH


值为


7.0



8.5


。于德爽等在中温(


20-30


℃)条


件下,通过控制进水的


PH


值为


7.5-8.8


来实现亚硝态氮的积累,且平均 亚硝化率


达到


95%


以上。

< p>


由于硝化过程消耗的碱度和反硝化过程产生的碱度是不平衡的,因此整个


反应过程的碱度是逐渐降低的,要想实现亚硝态氮的积累,必须在反应过程中

< p>
投加碱性物质或者使用高


pH


值废水;



3



DO


;亚硝酸菌氧饱和常数一般为


0 . 2mg/L~0. 4mg/L


,而硝酸菌氧饱和


常数为< /p>


1.2mg/L~ 1.5mg/L


,在较低

DO


环境中硝酸菌受到严重抑制,亚硝酸菌占


优势地位,亚 硝酸盐积累率较高;在低


DO



<1. 0mg/L


)时,亚硝化菌和硝化菌


的增长速率都会由于溶解氧 的下降而下降,但是硝化菌的下降要比亚硝化菌快


(当


DO



0.5mg/L


时,亚硝化菌增值速率为 正常值的


60%


,而硝化菌不超过正


常 值的


30%


),使亚硝化菌成为主体,实现亚硝态氮的累积。< /p>



Bernet


利用生物膜反应器进行 试验,结果表明,在


DO<0.5mg/L


的条件下可


以实现短程硝化,出水


NO2



-N


的比例在


90%


以上 。


Keisuke


等的研究结果也


表 明,当溶解氧浓度低于


0.5mg/L


时,反应器中氨氧化菌 的亚硝化速率并未受


到影响。同时应该注意的是,低溶解氧虽能实现亚硝酸盐的积累,但 易引起活


性污泥易发生解体和丝状菌膨胀。


< br>4


、污泥龄;由于亚硝酸菌的世代周期比硝酸菌的世代时间短(相差


10



以上),因此,若泥龄介于亚硝酸菌和硝酸 菌的最小世代时间之间时,系统中


硝酸菌会逐渐被淘汰,使亚硝酸菌成为优势菌,从而形 成亚硝酸型硝化,维持


稳定的亚硝酸氮的积累。



当污泥龄很长时如


35d


,亦能发生短程硝化反硝化 ,此时硝化菌和反硝化菌


可长期共存;发生短程硝化反硝化的原因主要因为泥龄太长所产 生的微生物代


谢产物抑制了硝化菌生长,而非硝化菌的减少。



5


、分子态游离氨影响


( FA)


;现有研究表明,对于氨氧化细菌来说,


FA



是其真正的底物,而不是


NH


4< /p>


+



FA


对硝酸细菌的抑制浓度为


0.1mg/L~1.0mg


/L


,对亚硝化细菌的抑制浓度为


10mg/ L~150mg/L


,较高浓度


FA


有 利于亚硝酸盐


的积累。



6


、投加抑制剂;①



无机氮化物;硝酸菌对游离氨的敏感性要高于亚硝酸


菌,当硝化基质(


FA


)浓度超过硝酸菌的抑制浓度阈值而低于亚硝酸菌的抑制

< p>
浓度阈值时,就会使反应器的亚硝酸菌占优势,实现亚硝酸盐的积累。他的试


验结果显示,


0.6mg/L


的游离氨几乎可以全部抑制硝 酸菌的活性,而只有当游


离氨浓度大于


5mg/L


时才会对亚硝酸菌的活性产生影响,达到


40mg/L


才会严重


抑制亚硝酸盐氮的生成。


Nthon isen


等研究认为游离氨浓度在


0.1~1.0mg/L


时就会


抑制硝化菌活性,而当浓度达到


10 ~150mg/L


时才会抑制亚硝化菌活性。游离氨


一般控制在


5



10mg/L

范围内,有利于实现短程硝化。



当废水中


NH3


浓度较高、


pH


值偏 于碱性时,易形成亚硝酸型硝化,在相反


条件下,则形成硝酸型硝化的倾向很大。另外氨 氮负荷过高时,在系统进行初


期有利于繁殖较快的亚硝酸菌增长,使亚硝酸产生量大于消 耗量而出现积累。


但是硝化菌对游离氨具有适应性,即游离氨浓度对硝化菌的抑制浓度随 反应时


间变化可以不断提高,因此由此实现的短程硝化在长时间内是不稳定的。





毒性物质;有毒 物质一般是指酚、氰及重金属离子等,主要存在于工业


废水中,由于硝酸菌对环境较为敏 感,废水中的毒性物质对亚硝酸盐氧化过程

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