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生物脫氮硝化反硝化原理及影響因素解析

2019-06-20信息來源 : 環保小蜜蜂
       廢水中的氮常以合氮有機物、氨、硝酸鹽及亞硝酸鹽等形式存在。生物處理把大多數有機氮轉化為氨,然后可進一步轉化為硝酸鹽。
 
       快速消除水中氨氮方法有多種,但目前常見的除氮工藝有生物硝化與反硝化、沸石選擇性交換吸附、空氣吹脫及折點氯化等。
 
       下面詳細介紹以下這種快速消除水中氨氮的方法:
 
       (一) 生物硝化
 
       在好氧條件下,通過亞硝酸鹽菌和硝酸鹽菌的作用,將氨氮氧化成亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮的過程,稱為生物硝化作用。
 
       由上式可知:
 
       (1)在硝化過程中,1g氨氮轉化為硝酸鹽氮時需氧4.57g;
 
       (2)硝化過程中釋放出H+,將消耗廢水中的堿度,每氧化lg氨氮,將消耗堿度(以CaCO3計) 7.lg。
 
       影響硝化過程的主要因素有:
 
       (1)pH值;當pH值為8.0~8.4時(20℃),硝化作用速度最快。由于硝化過程中pH將下降,當廢水堿度不足時,即需投加石灰,維持pH值在7.5以上;
 
       (2)溫度;溫度高時,硝化速度快。亞硝酸鹽菌的最適宜水溫為35℃,在15℃以下其活性急劇降低,故水溫以不低于15℃為宜;
 
       (3)污泥停留時間;硝化菌的增殖速度很小,其最大比生長速率為 =0.3~0.5d-1(溫度20℃,pH8.0~8.4)。為了維持池內一定量的硝化菌群,污泥停留時間 必須大于硝化菌的最小世代時間 。在實際運行中,一般應取 >2 ,或 >2 ;
 
       (4)溶解氧;氧是生物硝化作用中的電子受體,其濃度太低將不利于硝化反應的進行。一般,在活性污泥法曝氣池中進行硝化,溶解氧應保持在2~3mg/L以上;
 
       (5)BOD負荷;硝化菌是一類自養型菌,而BOD氧化菌是異養型菌。若BOD5負荷過高,會使生長速率較高的異養型菌迅速繁殖,從而佼白養型的硝化菌得不到優勢,結果降低了硝化速率。所以為要充分進行硝化,BOD5負荷應維持在0.3kg(BOD5)/kg(SS).d以下。
 
      (二) 生物反硝化
 
       在缺氧條件下,由于兼性脫氮菌(反硝化菌)的作用,將NO2--N和NO3--N還原成N2的過程,稱為反硝化。反硝化過程中的電子供體(氫供體)是各種各樣的有機底物(碳源)。以甲醇作碳源為例。
 
       由上可見,在生物反硝化過程中,不僅可使NO3--N、NO2--N被還原,而且還可位有機物氧化分解。
 
       影響反硝化的主要因素:
 
       (1)溫度;溫度對反硝化的影響比對其它廢水生物處理過程要大些。一般,以維持20~40℃為宜。苦在氣溫過低的冬季,可采取增加污泥停留時間、降低負荷等措施,以保持良好的反硝化效果;
 
       (2)pH值;反硝化過程的pH值控制在7.0~8.0;
 
       (3)溶解氧;氧對反硝化脫氮有抑制作用。一般在反硝化反應器內溶解氧應控制在0.5mg/L以下(活性污泥法)或1mg/L以下(生物膜法);
 
       (4)有機碳源;當廢水中含足夠的有機碳源,BOD5/TN>(3~5)時,可無需外加碳源。當廢水所含的碳、氮比低于這個比值時,就需另外投加有機碳。外加有機碳多采用甲醇。考慮到甲醇對溶解氧的額外消耗,甲醇投量一般為NO3--N的3倍。此外,還可利用微生物死亡;自溶后釋放出來的那部分有機碳,即"內碳源",但這要求污泥停留時間長或負荷率低,使微生物處于生長曲線的靜止期或衰亡期,因此池容相應增大。
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