反硝化速率计算

1、天津城市建设学院学报第10卷第2期2004年6月Journal of Tanjin Institute of Urban instruction Vol. 10 Nd.2 Jun. 2004能源与环境城市污水前置反硝化生物脱氮工艺的动力学计算池勇志，李毓,吴丽萍(天津城市建设学院市政与环境工程系，天津300384)摘要：通过将修正信的基质诂U字参数引入前置反硝化生物脱氮工艺设计，畫点介绍了利用 污泥龄作为设计前置反硝化生物脱氮工艺脱氮反应器容积的设计方法此外，还介绍了前置 反硝化生物脱氮工艺系统剩余污泥量、系统需氧量和系统碱度校核的计算公式.关 键 词:城市污水；前畫反硝化生物脱氮工艺；生物脱

2、氮；动力学参数；反应器设计 中图分类号：X799.3031文献标识码:A文章编号:1006-6853(2004)022008 China Academic Journal Electronic Publishing I louse. All rights reserved71994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing I louse. All rights reserved城市污水前置反硝化生物脱氮工艺是一种重要的 水污染控制技术，由于我国室外排水设计规范( 14-87) (97年版)中对前置反硝化生物

3、脱氮工艺没有具 体规定，因此在实际设计中多采用污泥负荷法的设计 方法山由于生物脱氮受较多因素的影响，污泥负荷法 难以明确所设计的反应器容积及其匹配是否能满足硝 化和反硝化的要求通过将基质动力学参数引入工艺 设计中，可以较好地解决这个问题笔者重点介绍采用 动力学参数计算城市污水前置反硝化生物脱氮工艺反 应誥的设计方法.表2 20工时反硝化过程典型动力学系数系数单位数值范围典型值反硝化菌最大 比增长速率打d-10.300.9()0.30反硝化反应 半速度菁数K,吨 NO3-N/L0.060.200.10反硝化菌 产率系数YnNLVSS/ (mg NOfN d)O2OO4()0.30反硝化菌 衰减系

4、数心d-'OO4OO80.0671994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing I louse. All rights reserved71994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing I louse. All rights reserved1生物脱氮过程的典型动力学系数硝化和反硝化过程典型动力学系数分别见表1和 表2.表1 20C时硝化过程典型动力学系数系数单位数值范围典型值硝化菌厳大 比增长速率.0.30 3(X)0.«()硝化反应 半速度常数Knn

5、NHrN/L()200500.40硝化菌 产率系数YnNLVSS/ (吨 NH4-N d)0 10 0.300.20硝化菌 衰减系数心d-10.030060.052硝化池容积的计算(1) 实际工况下硝化菌的最大比增长速率V”exp/0. 098 0 - 20)心爲。fl 0. 833(7. 2 - pH) ()式中汕1为在设计温度.DO及pH条件下硝化菌的 最大比增长速率.d-收稿日期：200>12-15作者简介:池勇志(1971-)，男，山西太原人天潭城市建设学院讲师硕士.；/为设计温度.°C; DO为溶解 氧,mg/L;心.为溶解氧半速率常数，勺= 1.3 mg/L;2 2

6、 pH为设计pH值，取7.2.(2) 实际工况下硝化菌最大单位底物利用率式中为实际工况下硝化菌最大单位底物利用率,mg NHrN/ (mg MLVSS d) ; Y的意义、单位和取值范围71994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing I louse. All rights reserved123天津城市建没学院学报 池勇志等:城市污水前置反硝化生物脱氮工艺的动力学计算V) 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing I louse. All rights resen

7、 ed. http：/vvruV) 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing I louse. All rights resen ed. http：/vvru见表1.(3) 硝化菌最小泥龄0”讷与设计泥龄0却 最小泥龄0®% =切z心(3)式中丿叱、，为硝化菌最小泥龄.d.其余变量同前. 设计泥龄°划= SfimcN(4)式中4幼为硝化菌设计泥龄，血Sp为设计安全系数, 无量纲，可取1.52. 5; 0小,为硝化菌最小泥龄，d.(4) 硝化菌的设计单位底物利用率q、式中7为硝化菌的设计单位底物利用率,mg

8、NHrN / (mgMLVSS d);其余变量同前.(5)硝化池出水中TKN浓度N式中:N为硝化池出水中TKN浓度,mg/L; K为单位 底物利用率半速率常数.mg/L,取值范围见表1，也可用 = 10OO51r.l.l5«计算；其余变量同前.(6丿硝化过程所需要的水力停留时间“式中门为硝化过程所需要的水力停留时间皿；心为 硝化池进水中TKN浓度，祸L;Xn为硝化池中硝化菌 的浓度,mg/L,XA = (0. 080. 10丿 Xv(8)式中.X”为硝化池中污泥的浓度.mgMLVSS/L;其余 变呈同前.(7)硝化池容积V.Vi = /! Q(9)式中"为硝化池容积,n?;

9、 Q为设计污水流量,n?/d; 其余变量同前.3反硝化池容积的计算(1)20询反硝化速率知20的确定.20 °C时的反 硝化速率他20可参考表3确定.V) 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing I louse. All rights resen ed. http：/vvruV) 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing I louse. All rights resen ed. http：/vvru表3不同碳源的反硝化速率qD20硃源qvaJ m

10、g NOrN(吨 M.VSS d) 1温度/ r破源©3 mg NOrN(吨 M.VSS d) 1温度/ r污水0.0300.11025 27混合挥发脂肪酸0.75425甲醇n90混合挥发脂肪酸ft 5 V)?0乙酶0.34925消化污泥上清液0.57525乙酸0.60325消化污泥上清液0.38620丙酸0.36225内源碳0.08425V) 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing I louse. All rights resen ed. http：/vvruV) 1994-2008 China Academi

11、c Journal Electronic Publishing I louse. All rights resen ed. http：/vvru(12丿他20 = 0. 3+0.029(10)式中:知2«为20匸时反硝化速率，mg NOrN/ (mg 皿VSS d) ;士为有机负荷,mg BODs/ (mg MLVSS d)，可 取 0.20.4.当碳源是污水时也可以按式(10)计算.(2) 考虑温度校正时的反硝化速率q”qi)r-(11)式中伽为t °CW反硝化速率,mg NQfN / (mg NLVSSd) : qu2a 为 20 °C时反硝化速率.mg NO

12、rN / (mg MLVSS d) ; /为设计温度，°C； 0为系数，可取0 = 1.09.(3丿反硝化过程所需要的水力停留时间2Nd - N2QdnXdn为反硝化池进水中NOrN浓度,mg/L; M为反硝化池 出水中陀讥浓度,mg/L;伽为/ °CW反硝化速率， mg NO3-N / (mg NLVSS d) ; XDN为反硝化池中污泥浓 度,mgNLVSS/L.(4) 反硝化池容积V2V2=t2 Q(13)式中.V2为反硝化池容积.n?;其余变量同前.(5) 反硝化池设计泥龄0°奶=°妙 V2/ Vi(14)式中力为反硝化池设计泥龄,d;其余变量同

13、前.4系统总设计泥龄0dc= °dcN + °dcD( 15)V) 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing I louse. All rights resen ed. http：/vvru式中4为反硝化过程所需要的水力停留时间,d; NdV) 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing I louse. All rights resen ed. http：/vvru124天津城市建设学院学报2(XM年 第10卷 第2期5系统剩余污泥量AX(

14、16)式中QX为系统剩余污泥量kg MLVSS/d;其余变量 同前.6系统需氧量0202= uQ(So Se) + b Q( TN。- N) 0. 124 X 1 000X7 - 1 (XX)cAX - 2. 86 Q( TNO - N N2)- 0. 124 XI OOOAy;(17丿式中.02为系统需氧量.gd；a、b、c分别为BODNHr N及活性污泥的氧当量，其值分别为1 ,4. 57及1.42; S°、Sc为分别为进、岀水BOD值，mg/L;Q为进水流 量,m3/d;0. 124为污泥挥发性固体中氮的分数;2. 86为 反硝化对硝酸盐中氧的回收系数；加。为进水总氮浓 度,m

15、g/L; N为出水TKN浓度,mg/L;心为出水硝酸 氮浓度,mg/L;A X为系统剩余污泥量,kglVLVSS/d.7碱度核算为了保证生物脱氮系统的脱氮效果，必须控制硝 化池pH >6. 5.即硝化后的出水中碱度不得低于50 mg/L.前置反硝化生物脱氮工艺碱度校核必须满足AL + AL K( + AL K°n > A2L Kn + AL Kg(18 丿式中:AL为原污水中的总碱度.mg/L,以CaCD3计； ALKc为BOD5分解过程中产生的碱度,mg/L ,以Q0计fALKc= k(S°SJ，其中k为BOD5分解过程中的 产緘系数单位为吨碱度(以CaOO计

16、)/ mg BOD5，该 值与系统总设计泥龄有关,可按表4选取;ALKdn为生 物反硝化产生的碱度,mg/L ,以CaOCh计,ALKrM = 3.57 X( Nd - N；AL6为生物硝化消耗的碱度.mg/L, 以 Q83 计,A£/Cv=7. 14 X(N° N);ALKe 为硝化后 的出水应该保持的碱度，可取=50 mg/L ,以CaCO3计； 其余变量同前.前置反硝化生物脱氮工艺碱度校核如不满足式 (18)，则应按照式(18)两边的差值向硝化池中添加 碱度表4系统总设计泥龄九与产碱系数k的关系系统总设计 泥龄Vd产碱系数上/ (吨穢度(以CaO03计”吨BOD5)&

17、gt;200.1010 200.05< 100.01参考文献:1 周 霍.周 舟.张礼文.等活性污泥工艺的设计计算方 法探讨中国给水排水.2001 .5(17) :46-49.2 聂梅生水工业设计工程手册一 水处理及再用M. 北京中国建筑工业出版社,2002.3 郑兴灿，李亚新污水除磷脱氮技术M.北京：中国建筑 工业出版社,1998.王洪臣城市污水处理厂运行控制与维护管理M.北京： 科学出版社,1997.1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing I louse. All rights reserved httpiz/uu

18、124天津城市建设学院学报2(XM年 第10卷 第2期1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing I louse. All rights reserved httpiz/uu124天津城市建设学院学报2(XM年 第10卷 第2期Kinetics design on technology of biological pre denitrificationfrom municipal 陶stewiterCHI Y)ng-zhi , LI Yu , WU Li-ping(Department of Municipal and Envifuninental Engineering ,7UJC ,Tanj