N、P的投加對活性污泥法處理工業(yè)廢水的影響.doc

精品論文n、p 的投加對活性污泥法處理工業(yè)廢水的影響孫少龍 1，張雁秋 1，師靜 21 江蘇省資源環(huán)境信息工程重點實驗室（中國礦業(yè)大學），徐州(221008)2 西南林學院，云南昆明（650224）e-mail: 摘要： n、p 是活性污泥的主體-微生物的重要組成部分，但是成分單一的工業(yè)污水中 n、p 的含量不能夠滿足微生物生長的需要，因此，在處理污水時應該加入 n、p 營養(yǎng)元素；但 是，n、p 投加量的不合理對污水的處理產生的不利影響是非常大的，因此，如何確定 n、p 營養(yǎng)元素投加量成為了重點。本文就如何確定 n、p 的投加量以及投加量是否過量方面進行 研究，從而為活性污泥法處理工業(yè)污水實際工程中 n、p 的投加提供一定的幫助。關鍵詞： 營養(yǎng)元素；氮、磷；微生物；投加量氮、磷等營養(yǎng)元素是維持微生物生長、繁殖的重要因素，如果不能滿足微生物對營養(yǎng)元 素(n、p)的需要，微生物就不能正常生長繁殖，那么活性污泥對廢水的凈化功能也將隨著微 生物生命的結束而消失1，因此，對于成分單一，氮、磷營養(yǎng)元素比較缺乏的工業(yè)廢水來說， 氮、磷營養(yǎng)元素的及時、適量投加就顯得尤為重要了。1.n、p 對活性污泥的必要性n、p 是活性污泥的主體-微生物的重要組成部分，因此，了解微生物營養(yǎng)需要的基礎是 了解細胞的化學組成。細胞的化學分析表明2：微生物細胞含有大量水分(約 80%)，其余為 干物質(約 20%)，干物質由有機物質(約 90%)和無機物質(約 10%)組成。在有機物質中碳占 到了首位（約 53.1%），氮位居第三（約 12.4%）；在無機物質中磷居首位(50%)，其余為硫、 鈉等。通常，微生物細胞可表示為 c60h87o23n12p3，由此可見，n、p 對微生物來說是必不 可少的。另一方面，大多數的廢水成分龐雜，一般能提供微生物所需的各種營養(yǎng)成分，但是 對于那些成分比較單一的工業(yè)污水來說，廢水中 n、p 的相對含量非常的少。根據最小因子 定律-微生物生長受相對含量最低而不是絕對含量最少的營養(yǎng)物質的限制-可以看出，用生物 法處理工業(yè)廢水的時候，n、p 易成為限制性因子。因此，在活性污泥法處理成分單一的工 業(yè)污水時，氮、磷的投加是必要的。2.n、p 的投加量對活性污泥法的影響營養(yǎng)元素(n、p)在活性污泥培菌和正常運行階段都是非常重要的，因此，氮、磷的投加 量對活性污泥法處理成分單一的工業(yè)污水產生的影響：2.1 n、p 投加量的不足在活性污泥法處理污水的過程中，氮、磷的投加不足對污水處理的影響主要表現在以下 幾個方面：(1)活性污泥絮凝性差 活性污泥在分解有機物時需要配合比例的氮、磷營養(yǎng)元素投加，當氮、磷出現不足的時候，就不能產生足量的微生物分解有機物了。在缺乏營養(yǎng)劑的狀態(tài)下，活性污泥合成過程中 得不到氮磷的足量的配合，絮凝性隨即轉差。(2)活性污泥沉降性差 由于活性污泥絮凝性較差，過量細小的活性污泥絮團就更不能發(fā)揮較好的沉降性了，絲- 1 -狀菌膨脹就是氮、磷營養(yǎng)元素投加不足的一個表現，同樣，由于沒能合成足夠的微生物來應對進流相對高濃度的有機物，活性污泥處于高負荷狀態(tài)，在污泥負荷較高的狀態(tài)下，出現活 性污泥沉降性差就成了必然現象了?；钚晕勰鄷l(fā)生解體或絮凝不佳，所導致的液面浮渣及 泡沫現象也就隨之而來。(3)活性污泥處理效率下降 處理效率的下降還是因為合成細菌體的時候營養(yǎng)劑的不足而導致，不能有效和足量的合成。同時，活性污泥結構的松散和因沉降性差而流失是導致活性污泥處理效率差的另一個原 因。(4)二沉池放流出水帶呈棕黃色 二沉池放流出水呈現棕黃色有多種原因，其中因為活性污泥缺乏氮、磷營養(yǎng)元素的足夠補充而導致活性污泥合成和代謝的故障，就會發(fā)生活性污泥的解體，當解體的活性污泥溶解 到水體中時便發(fā)現二沉池放流出水的異常了。(5)活性污泥濃度提升困難在活性污泥法處理污水的前期，對活性污泥的培養(yǎng)、馴化階段，如果氮、磷營養(yǎng)元素投 加不足，就會嚴重的影響活性污泥的濃度的提升。表現為：活性污泥的濃度低，很長一段時 間后掛膜不成功。活性污泥的培菌階段，營養(yǎng)元素(n、p)的投加要求和正常培菌一樣，需要 嚴格掌握，但是相對于正常運行時投加營養(yǎng)元素的量而言，是需要略高一點的，基本上要高 過正常值的 15%左右，目的也是在于為活性污泥的快速培菌啟動成功提供必要的外圍條件， 同時也為活性污泥的培菌過程中快速增殖的活性污泥濃度提供必要的保證。2.2n、p 投加量過多氮、磷營養(yǎng)元素投加過量同樣對活性污泥沉降不利的，其在活性污泥法處理污水的過程 中對系統(tǒng)的不良影響主要表現在以下幾個方面：(1) 二沉池滋長青苔或藻類 青苔和藻類一樣，利用光合作用進行繁殖，需要營養(yǎng)元素(n、p)作為必要元素。當營養(yǎng)劑投加過量時，極易導致在二沉池出水堰口滋生青苔。在水質處理較好時也可發(fā)現藻類的蹤 跡。其原因是由于投入生化系統(tǒng)的氮、磷過量，活性污泥不能全部利用，就會出現相對的富 營養(yǎng)化現象。由此也會降低生物濾池的處理效率，通常會降低 10%的去除效率，其原因在 于滋生的藻類并不具備降解廢水中有機物的能力，其只需要營養(yǎng)劑及陽光作為生長繁殖所需 的能量。(2)二沉池出現浮泥 二沉池發(fā)生污泥上浮的原因很多，但由于氮、磷營養(yǎng)元素投加過多導致的活性污泥上浮，多半是活性污泥中存在過量的氮而導致活性污泥在厭氧狀態(tài)下發(fā)生了活性污泥的反硝化現 象。反硝化過程中產生的氣體攜活性污泥絮團上浮，其上浮狀態(tài)常呈雪花樣片狀上浮。(3)活性污泥系統(tǒng)中生物相的變化 氮、磷營養(yǎng)元素投加過量還會導致活性污泥系統(tǒng)中生物相的變化。這些變化可以從觀察原生動物種類中得到印證，主要表現在爬行類纖毛蟲的數量變化上，如：累枝蟲代替鐘形蟲 占優(yōu)勢等活性污泥原生動物的變化3。從這個方面可以發(fā)現氮、磷營養(yǎng)元素投加過多，在一 定時期內對活性污泥中的微生物影響不大，但是長期過量投加，微生物種群將發(fā)生變化，對 處理的效果也會產生比較嚴重的影響。(4) 出水氮、磷含量過高- 5 -活性污泥中微生物的量是一定的，微生物生長所需要的營養(yǎng)元素(n、p)的量也是一定的。如果投加的營養(yǎng)元素(n、p)的量太多，就會有一部分的 n、p 未被利用，它們就會隨著 處理過的污水一起排放出二沉池，造成二沉出水中的 n、p 含量過高，會使污水的處理效果 變差，在一定程度上會加劇水體的富營養(yǎng)化。3.n、p 投加量的確定氮、磷投加量的不合理對活性污泥帶來的影響是非常嚴重的，為了避免這樣的問題，確 認氮、磷投加量是否合適成了我們研究的重點。3.1 n、p 投加量的計算氮、磷營養(yǎng)元素投加量的確定是合理投加營養(yǎng)劑的前提。在好氧過程中確認投加氮、磷 營養(yǎng)元素的量的時候，通常采用如下的經驗比例進行計算，即有機物:氮:磷=100:5:1。比例 式中，有機物可以用 c 來表示，氮可以用 n 來表示，磷用 p 來表示，表達式可以轉變?yōu)椋?c:n:p=100:5:1。此比值可以理解為每分解 100g 有機物，對應需要消耗 5g 氮和 1g 的磷，才 能保證活性污泥分解有機物時對營養(yǎng)劑的需求是平衡的。實踐中通常用 bod 值來代替有機 物的值。（1） 氮元素的投加量的計算 氮元素的投加量的計算公式n1 =q c 5100 1000（1）式中n1 氮元素的需要量，kg；q每日處理水量，m3/d；c表示每日所進的污水的有機物的濃度，mg/l；5 有機物：氮：磷=100：5：1 中氮的需求量的比例；100有機物：氮：磷=100：5：1 中有機物的需求量的比例；1000單位換算，轉化為千克。通常，如果選用營養(yǎng)劑 a 作為氮的提供源的時候，那么 a 的需要量為:n = n12w=q c 5w 100 1000（2）式中n2 每日投加的營養(yǎng)劑的量，kg；w投加的營養(yǎng)劑 a 中氮的含量。（2） 磷元素的投加量的計算 磷元素的投加量的計算公式p1 =q c 1100 1000（3）式中p1 氮元素的需要量，kg；q每日處理水量，m3/d；c表示每日所進的污水的有機物的濃度，mg/l；1 有機物：氮：磷=100:5:1 中磷的需求量的比例；100有機物：氮：磷=100:5:1 中有機物的需求量的比例；1000單位換算，轉化為千克。通常，如果選用營養(yǎng)劑 b 作為磷的提供源的時候，那么 b 的需要量為p = p12w=q c 5w 100 1000（4）式中p2 每日投加的營養(yǎng)劑的量，kg；w投加的營養(yǎng)劑 b 中磷的百分含量。3.2 n、p 實際投加量在實際的工程應用中往往發(fā)現，通過理論計算出的 n、p 投加量往往較實際需求量大， 分析其主要原因是：進流污水、廢水中或多或少還是含有營養(yǎng)元素的，如果忽略了這部分營 養(yǎng)元素的含量，按理論投加量投加，就會出現排放水氮、磷超標了。因此，要對進流污水、 廢水中氮、磷值引起足夠重視，將此部分氮磷含量計算出來，從理論計算值中扣除掉，這樣 投加的氮、磷含量就不會過量了。(1) 進流水中氮的含量的計算n = q c131000（5）式中n3進入生化系統(tǒng)的污水的含氮量，kg； q 日處理水量，m3/d； c1進入生化系統(tǒng)的污水中氮的濃度，mg/l；1000單位換算，克轉化為千克。 實際上 a 的投加量應為n = n1 n 3w(6)(2) 進流水中磷的含量的計算p = q c131000（7）式中p3進入生化系統(tǒng)的污水的含磷量，kg；q 日處理水量，m3/d；c1進入生化系統(tǒng)的污水中磷的濃度，mg/l；1000單位換算，克轉化為千克。 實際上 b 的投加量應為= p p(8)p13w4.如何確認 n、p 投加量是否過量要確認 n、p 營養(yǎng)元素投加量是否過量，通常有兩種方法：一是通過理論計算并扣除進 流污水、廢水在進入生化池后的氮磷含量，由此得出的氮、磷投加需求量，即由式(6)、式(8) 計算而得到的投加量即為需求量，按照此量進行投加；另一種方法為通過檢測放流出水的氮、 磷含量。在實際的工程應用中，通常是兩種方法結合使用來確認氮、磷營養(yǎng)元素投加量是否 過量。理論上，檢測到放流出水的氮磷值越小越好，因為檢測值越小，代表微生物對投加補充 的氮磷有效利用率越高，也越不浪費。但是，并不是檢測到的氮、磷的含量越小越好，有資 料研究表明4：當檢測到的磷含量低于 0.1mg/l，氨氮低于 1mg/l 時，這樣的氮、磷濃度是 不支持活性污泥濃度進一步提升的。通常氮磷排放滿足國家排放標準即可，這個檢測值在氮磷投加是否適量方面的指導作用是明顯的。大量的研究表明5，控制出水磷 0.4mg/l，氨氮4mg/l 即可，這樣的出水監(jiān)測到的含量就可以保證活性污泥增長所需的營養(yǎng)劑需求了。5.結論（1）氮、磷營養(yǎng)元素的投加量應該是由理論的計算量去除進水中所含的那部分氮、磷 的量，這樣才能夠實現營養(yǎng)元素的合理的投加，以免造成營養(yǎng)元素的投加過量，對系統(tǒng)造成 不良影響，以及營養(yǎng)元素資源的浪費。(2) 氮、磷營養(yǎng)元素的不合理投加，對活性污泥法的影響是比較嚴重的。氮、磷營養(yǎng)元 素不足會引起：活性污泥絮凝性差、活性污泥沉降性差、活性污泥處理效率下降、二沉池放 流出水帶呈棕黃色、活性污泥濃度提升困難等現象；氮、磷營養(yǎng)元素投加過量會引起：二沉 池滋長青苔或藻類、二沉池出現浮泥、活性污泥系統(tǒng)中生物相的變化等現象。(3) 對于營養(yǎng)元素是否過量，通常采用投加量理論計算以及出水檢測兩種方法結合的方 法檢測.參考文獻(1) 任南琪,馬放.污染控制微生物學原理與應用m.北京:化學工業(yè)出版社.2003.06. 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