污水深度处理的硝化与反硝化

1、污水深度处理的硝化与反硝化一。硝化(1)微生物：自营养型亚硝酸菌(Nitrosmohas)自营养型硝酸菌(Nitrobacter)(2)反应：城市污水中的氮化物主要是NH3,硝化菌的作用是将NH3N氧化为NO3NNH+4+1.5O2NO2+H2O+H+-AE亚硝酸菌AE=278.42kJNO2+0.5O2NO-3一在硝酸菌AE=278.42kJNH+4+2.0O2NO-3+H2+2H+-AE硝酸菌AE=351kJ研究表明，硝化反应速率主要取决于氨氮转化为亚硝酸盐的反应速率。硝酸菌的细胞组织表示为C5H7NO255NH+4+76O2+109HCO-3C5H7NO2+54NO-2+57H2O+10

2、4H2c。3亚硝酸菌400NO2+NH+4+4H2co3+HCO-3+195O2C5H7NO2+3H2O+400NO-3硝酸菌NH+4+1.86O2+1.98HCO-30.02C5H7NO2+1.04H2O+0.98NO-3+1.88H2c。3硝酸菌(3)保证硝化反应正常进行的必要条件：pH89水温亚硝酸菌反应最佳温度t=350ct>150cDO23mg/L>1.0mg/L硝化1克NH3N:消耗4。57克O2消耗7。14克碱度(擦CaCo3计)生成0。17克硝酸菌细胞(4)亚硝酸菌的增殖速度t=25OC活性污泥中iday(20°C)-1day-1day0.116(T-15

3、)|i(Nitrosmohas)=0.18e1(XNitrosmohas)=0.322day纯种培养：0.018(T-15)WNitrosmohas)=0.41e河水中0.069(T-15)iXNitrosmohas)=0.79e一般它营养型细菌的比增长速度“C，1=1。2day泥龄SRT硝化菌的比增长速度：科=0.47)098(7-15)N/(N+100.051T-1.158)O2/(Ko+O2)N出水氨氮浓度mg/LT最低温度15C02好氧区溶解氧浓度mg/LKoKo=1.3T=20C°、O2=2mg/L、出水氨氮浓度N=10mg/L时，尸0.433d1SRT=1/科当N=5mg

4、/LT=15C002=2mg/LKo=1.3时，=Qi28(d-1)SRT=1/科=1/0.28(d-1)=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0.05kgNH3N/kgMLVS-d7mgNH4N/gVSSh即0.168kgNH4N/kgVSSd硝化产泥率：亚硝化0.040.13mgVSS/mgNH4N硝化0.020.07mgVSS/mgNON硝化全程0.060.20mgVSS/mgNH4N。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：反硝化反应是指硝化过程中产生的

5、硝酸盐或亚硝酸盐在反硝化菌的作用下还原成气态氮的过程。反硝化菌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，电子供体提供能量并得到氧化降解，利用硝酸中的氧作电子受体。其反应：NO3+1.08CH3OH+0.24H2CO30.056C3H7O2N+0.47N2+1.68H2O+HCO30.04C5H7O2N+0.48N2+1.23H2O+HCO3NO2+0.67CH3OH+0.53H2CO3上述反应也可以用下式表达2NO2+3H2N2+2OH+2H2。2NO3+5HN2+2OH+2H2O当废水中碳源不足时，NO的浓度远远超过可被利用的氢供体，反硝化生成的N2减少，会使N2O增多。

6、(3)反硝化动力学上述反应在NO浓度高于0.1mg/L时为零级反应，反硝化反应速率与NO浓度高低无关，只与反硝化菌数量有关。SNeSNO=qDN(Xv)tSNe进水NO3浓度mg/L;Sno出水NO3浓度mg/L;qDn反硝化速率常数gNO3N/gVSSd;Xv挥发性悬浮固体浓度，mg/L;t停留时间，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,消耗易降解的碳源，约50mgNO”L.hqD1=0.72仅2(T20)gNO3-N/gVSSdT=200CqD1=0.72gNO3N/gVSSdT=250CqD1=1.79gNO3N/gVSSd()T=30oCqD1

7、=4.46gNO3N/gVSSdT=350CqD1=11.09gNO3N/gVSSd第二反硝化速率：中速反硝化阶段，约16mgNO3/L.h,在此阶段易降解的碳源已经耗尽，只能利用颗粒状和复杂的可缓慢降解的有机物作为碳源。qD2=0.1仅04(T20)gNO3N/gVSSdT=20oCqD2=0.104gNO3N/gVSSd第三反硝化速率：内源代谢反硝化，5.4mgNO3/L.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。qD3=0.072%3(T20)gNO3N/gVSSdT=200CqD3=0.074gNO3-N/gVSSd综合的反硝化速率约为：28mgNO3N

8、/gMLSSh0.048-0.192kgNO3N/kgMLSSd硝化及反硝化的碱平衡NH4+1.86O2+1.98HCO(0.0181+0.0025)C5H7O2N+1.04H2O+0.98NO3+1.88H?CO3根据上式每氧化1mgNH4N为NO3N需消耗碱7.14mg(以CaCO3)如果没有足够的碱度，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pH7.78.1;生物脱氮过程硝化段，pH值一般控制在7.28.0之间。反硝化时，还原1mgNOiN生成3.57mg碱度(以CaCO3)，消耗2.74mg甲醇(3.7mgCOD约3.0mgBOD),产生0.45mg

9、反硝化细菌。实际工程设计K=ACOD/ANON=6.3。反硝化的适宜pH值6.57.5;6.0适宜pH值V8.0。四硝化菌最适宜的温度最佳温度为30OC高于35°C,亚硝化菌占优势，硝化菌则受抑制。五溶解氧DO硝化过程DO一般维持在1.02.0mg/L每氧化1mgNH4N为NON需4.57mgO2六有效的硝化和完全的除去硝酸盐所允许的最大TKN/COD比值当SRT620d;T1425°C;回流比“84;S0.52时，(Nti/Sti)=最大TKN/COD=0.15反硝化过程需要有机物：K=ACOD/ANO-N=6.3废水的厌氧生物处理265页贺延龄著活性污泥中硝化菌所占比例

10、与BOD5/TKN的关系：BOD5/TKN活性污泥中硝化菌所占比例0.50.351.00.212.00.123.00.0864.00.0645.00.0546.00.0437.00.0378.00.033七.活性污泥工艺中的活性污泥量、泥龄Rs(SRT)、剩余污泥量(p260)泥龄Rs(SRT):存在于系统中的污泥量与每日排放污泥量之比。Rs=MXv/MEvRs泥龄MXv系统中的污泥量MEv每日排放污泥量(每日剩余污泥量)系统中的污泥量与泥龄Rs等因素的关系mXv=MXv/MSmXv系统中的污泥量与每日进入系统的COD总量之比1/mXv污泥有机负荷，gCOD/1gVSS.dMXV系统中的污泥量

11、，以VSS计。MSti每日进入系统的COD总量。系统中的活性污泥量与每日进入系统的COD总量之比mxa=MXa/MSti=(1fusfup)CrmXa系统中的活性污泥量与每日进入系统的COD总量之比MXa系统中的活性污泥量C一一泥龄依赖常数Cr=YaRs/(1+BhRs)=MXa/MSti(1-a一Lp)(1fUs-fUp)进水中可生化降解的COD占总COD的比例1/Cr=每日进入系统的可生化降解的COD总量/系统中的活性污泥量1/C1=(1+BhRs)/YaRs1/mXa活性污泥有机负荷，gCOD/1gMLVSSd活性污泥浓度23gMLVSS/L或35gMLSS已知：(COD总量、)或(BO

12、D总量)、Bh=0.24M.04t-20、Ya=0.45gVSS/gCOD;选取：Rs；求得：mXv、MXv、mXa、MXa；选取：mlvss或mlss；求得：反应池总容积V。已知：mxv、rs；求得：MEv每日排放污泥量(每日剩余污泥量)。例题计算：巴陵石油化工已知：COD2000mg/L,BOD5800mg/L,NH3N150mg/L,MLSS11000mg/L,SRT(Rs)100d,Q150m3/h(3600m3/d)求：mXv、MXv、mX-MXs反应池总容积V。mXa=MXa/MSti=(1fus-fup)C(1fusfup)=0.97C=YaRs/(1+BhRs)Bh=0.24M

13、.04t-20、Ya=0.45gVSS/gCOD;RS=100d一,3020、C-0.45100/(1+0.241.04X100)=45/36.53=1.23mXa=0.97M.23=1.193gVSS.d/gCOD1/mXa=0.838(kgCOD/kgVSS.d)反硝化消耗的COD=0.15<0.8>3600X6.3=2721.6kg/d硝化段BOD/NH3-N=(72002721.6)0.35/540=2.9硝化菌占生物量的比例硝化菌/MLVSS=10%硝化速率=7mgNH3N/g硝化菌h(0.168kgNH3N/kg硝化菌d)硝化速率=0.017kgNH3N/kgLMVSS.d_3MLVSS=7.0kg/m氨氮