污水深度处理的硝化与反硝化

1、污水深度处理得硝化与反硝化 一。硝化 (1) 微生物:自营养型亚硝酸菌(Nit rosmohas) 自营养型硝酸菌(Ni troba c t er) (2) 反应：城市污水中得氮化物主要就是NHi,硝化菌得作用就是将NH3N氧化为 N O3N NHS + 1、50NO2+HO+H+-AE 亚硝酸菌 AE=2 78. 42 k J NO2+O、502NO 3AE 硝酸菌 AE= 2 7 8 . 42k J NH+ 4 +2. OO 2NO 3+H2+ 2 H+-AE 硝酸菌 AE=3 5 1 kJ 研究表明，硝化反应速率主要取决于氨氮转化为亚硝酸盐得反应速率. 硝酸菌得细胞组织表示为CsH7NO

2、2 55NH4 4+7602 + 1 09H C 0飞5II ?N 02+5 4 NOj+57 H2O+104 H 2Co3 亚硝酸菌 400 NO2+ NH+4+4HCo3+ HCO-3+ 1 95 02C5H7NO2+3 II2 0 + 4 00 NO-. 硝酸菌 NH%+K 86 O?+l、98HCO 30、02C5H7NO2+ 1、04H20+0. 98 NO3+1、88 H2C03 硝酸菌 (3) 保证硝化反应正常进行得必要条件： pH 8 9 水温 亚硝酸菌反应最佳温度匸35叱t15 DO 2 3 mg / L k 0 mg/ L 硝化1克NH3N：消耗4。57克02 消耗7.1

3、4克碱度(擦CaCo3计) 生成0。17克硝酸菌细胞 (4) 亚硝酸菌得增殖速度t= 2 5C 活性污泥中 NiirosmohasvO、18e l s ； day (Niirosmohas)=0、32 2 day ( 2 0 C) 纯种培养： M day 1 一般它营养型细菌得比增长速度 p =1 o 2 day -1 (5) 泥龄SRT 硝化菌得比增长速度小 卩=0、47e 0W 限/ (N+10 时1、158)o2/(Ko+02) N岀水氨氮浓度mg/L T -一最低温度15 C 0?一一好氧区溶解氧浓度mg/L Ko-Ko=k 3 T=20 C、02=2 mg/L、出水氨氮浓度 N= 1

4、0 mg/L 时，卩=0、433d SR T = 1 /p 当 N=5 mg/L T= 1 5CO2=2 mg/L Ko=l、3 时，p= 02 8(d * ) SRT=l/p=l/O、2 8(d-*) =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 NH3N/kg MLVS- d 7 mgNH4N/gVSS-h 即 0、1 68kgNHyN/kg VSSd 硝化产泥率：亚硝化0、040、1 3mgVSS/ mgNH4N 硝化 0、020、07mgVS S /mgNO-N 硝化全程 0、0 6 0、20m

5、gVSS /mg NH4N。 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：反硝化反应就是指硝化过程中产生得硝酸盐或亚硝酸盐在反硝化菌得作用卜还 原成气态氮得过程。反硝化菌就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，电子供体提供能量井得到氧化降解，利用硝酸中得氧作电子受体。其反应： NCh+l、08 CH3OH+ 0 . 24H?CO30、056Cs II7O2N+O. 47N2 +1 . 68H2O+ HCO3 NO?+0、67CHQH+0、5 3H CO30、O4C5H7O2N+ 0 . 48N2 +1

6、、2 3 H2O+HCO3 上述反应也可以用下式表达 2NO 2 +3H 2N 2 +2OH +2H2O 2 NO 3 + 5 HN 2 +2OH +2H 2O 当废水中碳源不足时，NO得浓度远远超过可被利用得氢供体，反硝化生成得N2减少，会使N 20增多. (3) 反硝化动力学 上述反应在NO浓度髙于0、lmg/L时为零级反应，反硝化反应速率与NO浓度髙低无关, 只与反硝化菌数量有关. SncSNo=qoN (Xv) t Snc进水NO 3浓度mg/L： Sxo岀水NO3浓度mg/L; qo n反硝化速率常数gNO3 N/gVSS-d : Xv挥发性悬浮固体浓度,m g / L： t 停留时

7、间 ho (4) 反硝化反应速率 第一反硝化速率：初始快速反硝化阶段，一般为515min,消耗易降解得碳源， 约 50mgNO3/L. h qD 1=0、72x1、2(t-20)gNO3N/gVSS d T=2 0C qD i=0. 72gNO3N/g VSSd T= 2 5C qoi= 1、79 g NO3 N/gVSSd () T=30oC qoi= 4 . 46 g NO3N/gVSSd T=35C qD != 11. 09gNO3N/gVSS-d 第二反硝化速率:中速反硝化阶段，约16mgNO3 / L. h,在此阶段易降解得碳源已经耗尽, 只能利用颗粒状与复杂得可缓慢降解得有机物作为

8、碳源。 qD 2 = 0 . 1x1、0 4 T-20)gNO 3 N / g VSS-d T=2C qD2 = 0 . 1 04gNO3N/gVSS-d 第三反硝化速率:内源代谢反硝化，5、4mgNOVL、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. q D3=0、07 2 x1、0 3gNO3N/g VSS-d T=20C qD3 =0 x 0 7 4gNO 3 N/gV SS-d 综合得反硝化速率约为： 28mgNO3N / g MLSS- h 0、04 80、192 kg NO3-N/k gMLSS d 硝化及反硝化得碱平衡 NH t + K 86O2

9、+ I、98HCO -（0、0 181+0. 002 5 ）C5 H 7O2N + 1. 04H20+0. 9 8 NCh+l、88H2CO3 根据上式每氧化1 mgNH4N为NO3N需消耗碱7、1 4 mg （以CaCO3） 如果没有足够得碱度，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pH 7. 78、1；生物脱氮过程硝化段，pll值一般 控制在7、28、0之间。 反硝化时，还原lmgNOiN 生成3、57m g碱度（以CaCO3），消耗2、74 mg甲醇（3、 7 mgCOD约3、OmgBOD）,产生0、45 mg反硝化细菌。实际工程设ifK=ACOD

10、/AN O -N=6v 3. 反硝化得适宜pH值6、57、5;6、0适宜pH值8、0。 四硝化菌最适宜得温度 最佳温度为30C 高于35 35 1、0 0、21 2、0 0、12 3、0 0、086 4. 0 0、06 4 5. 0 0. 054 6、0 Ox 043 7、0 0、037 8、0 1）、033 七、活性污泥工艺中得活性污泥量、泥龄Rs(SRT)、剩余污泥呈(p 2 60) 泥龄Rs(SRT):存在于系统中得污泥量与每日排放污泥量之比。 Rs=MXv/MEv Rs泥龄 MXv-系统中得污泥量 MEv每日排放污泥量(每日剩余污泥量) 系统中得污泥量与泥龄Rs等因素得关系 mXv=M

11、Xv/ M S 订 mXv系统中得污泥量与每日进入系统得COD总量之比 1 /mXv泥有机负荷，g COD/lgVSS、d MXv系统中得污泥量，以VSS计。 MS*每日进入系统得COD总量。 系统中得活性污泥量与每日进入系统得C OD总量之比 mXa=MXa /MS(产(l-fus 一 fup ) C mXa一系统中得活性污泥量与每日进入系统得COD总量之比 MX.系统中得活性污泥量 Cr泥龄依赖常数 Cr-YaRs/( 1 +BhRs)=MXa/MSti ( f us一 f up) (1 一 fusftp )进水中可生化降解得COD占总COD得比例 1/G=每日进入系统得可生化降解得CO D总量/系统中得活性污泥量 l/C=(l+BhRs)/YaRs l/mXu活性污泥有机负荷.gCOD/lgML VS Sd 活性污泥浓度 23gMLV SS/L或35gMLS S 已知：(COD 总量、)或厲0。总虽:)、Bh=0、24xl、04厂2、 丫严0、45