污水處理廠進水堿度與硝化反應(yīng)關(guān)系的研究分析（精編版）

1、污水處理廠進水堿度與硝化反應(yīng)關(guān)系的研究分析黎洪元深圳市水務(wù)(集團)有限公司 廣東,深圳518013摘要：y污水處理廠在考慮并優(yōu)化了溶解氣、碳源以及水溫等因素后，污水 硝化反應(yīng)效率仍未見升高，出水氨氮仍居高不下。通過y污水處理廠與b污水處 理廠硝化反應(yīng)對比試駝，以及投加械度的小試和生產(chǎn)性試驗，發(fā)現(xiàn)進水傲度過低 這-被忽視因素，是制約硝化反應(yīng)效果的重要因素。投加堿度后，硝化反應(yīng)效率 大大提升，出水氨氮穏定低于2mg/l,其它指標(biāo)也達標(biāo)排放。關(guān)鍵詞:進水堿度;硝化反應(yīng)中圖分類號:r123. 3文獻標(biāo)識碼：a在污水處理過程中.由于除磷脫氮對泥齡和溶解氧等t藝參數(shù)需求互相矛盾，并對碳源和堿度存在竟?fàn)庩P(guān)系

2、。南方的y污水處理廠在調(diào)試過程中.發(fā)現(xiàn)兼 顧除磷脫氮總是比較困難,去除氨氮的效率很低，出水氨氮一直居高不下。針對 此情況，在確認溶解氧、碳源、水溫以及進水有毒有害物質(zhì)等因素不會對硝化反 應(yīng)造成如此不利的情況下，水質(zhì)化驗發(fā)現(xiàn)進水堿度僅150mg/l,是通過以卜小 試，以期發(fā)現(xiàn)進水堿度對污水硝化反應(yīng)效果的影響。1. y污水處理廠硝化反應(yīng)效果檢驗1.1不同活性污泥在相同進水條件下的硝化反應(yīng)效果實驗(1) 取y污水處理廠msbr池曝氣單元混合液5l, b污水處理廠氧化溝中溝(連續(xù)曝氣)混合液3l；(2) 分別將兩份混合液濃縮為200 ml的濃污泥，操作程序為：靜置沉淀1小時后，抽取、去除上清液，剩余兩

3、廠濃縮污泥各200ml,并將b污水處理廠濃 縮污泥為1號瓶、y污水處理廠標(biāo)為2號瓶;(3) 測定y污水處理廠進水n1i4-n、no3-n與n02t濃度,往1號瓶和2號瓶中分別加入2l該進水，連續(xù)曝氣10 min,分別測其mlss0若兩個mlss ffi 差別超過20%,則重復(fù)步驟(2)和步驟(3),直至兩個mlss值在誤差范圍內(nèi)。(4) 將1號瓶與2號瓶分別同等曝氣，曝氣量控制在氣水比約為6： 1,并于3、5、7、924小時分別取樣，樣品靜置沉淀30 min后，測定其上清液0 21 h k 10 12 14 16 1« 20 22 24咋氣時間hr 圖1不同活性汚泥處理后硝酸鹽濃度o

4、2535b-r-寸miw -20汨n03-n 和 nh4n 濃度。2 m 16 1« 20 22 24曄氣w間hr 圖2不同活性污泥處理后氨氮濃度結(jié)果顯示，分別用b污水處理廠和y污水處理廠的活性污泥來處理相同的y污水處理廠進水，b污水處理廠活性污泥處理后污水硝酸鹽濃度較y污水處理廠上升速度快得多，并且直到曝氣結(jié)束(24小時)，經(jīng)y污水處理廠活性污泥處理 后污水硝酸鹽濃度也較b污水處理廠低很多，這說明y污水處理廠活性污泥硝化 性能較差。氨氮的結(jié)果也同樣證實了以上的結(jié)論：用b污水處理廠活性污泥處理后污水氨氮濃度下降較y污水處理廠快很多，并冃.在15小時左右降至最低值。.與此相 對應(yīng)，用y

5、污水處理廠活性污泥處理后污水氨氮濃度下降較慢，且在7小時左右 出現(xiàn)一個回升.可能是污泥內(nèi)源呼吸造成部分污泥解體所致，之后才再次緩慢f 降，直到硝化反應(yīng)24小時左右時，兩個不同活性污泥處理后污水氨氮濃度才基以上試驗還顯示去除氨氮與曝氣時間的關(guān)系，為保證氨氮低于10nig/l,曝氣時冋不能低6小時，也就是污水在曝氣區(qū)的最小停留時冋應(yīng)在6小時以上, 這勺活性污泥法經(jīng)驗值基本吻合。1.2馴化后活性污泥性能對比分析 通過以上試驗和分析.發(fā)現(xiàn)y污水處理廠活性污泥存在硝化能力不強的現(xiàn)象。如何將活性污泥進一步馴化以增強其硝化能力？設(shè)計如下試驗，用碳酸鈉作 為外加堿度對y污水處理廠污泥進行馴化，取得了預(yù)期的效果

6、。(1) 取y污水處理廠msbr池曝氣單元濃縮污泥1000 nd。濃縮方法：用2000ml量筒到池上裝滿混合液，靜置數(shù)分鐘后傾去上清液保留1000 ml；（2）將上述1000 ml濃縮污泥轉(zhuǎn)移至5l量筒中,加入4000 ml取自y污水處理廠的進水，同時加入1.25g碳酸鈉，曝氣5小時后靜置20分鐘左右，傾去 約4000 ml上清液后再加入4000 ml進水，同時再加入1 g碳酸鈉，再曝氣4as至5小時后重復(fù)本步驟兩至三次，保證所有曝氣時冋之和超過30小時;（3）停止曝氣并靜置半小時后傾去約4000 ml上清液，余下1000 ml左右活性污泥備用：（4）用與第（1）步相同的方法取msbr池曝氣單

7、元濃縮污泥500ml備用；（5）取三個4000 ml的量筒分別標(biāo)示a、b、c號。向a、b號量筒中分別加入第（3）步備用的活性污泥各400 mi,向c號量筒中加入第（4）步備用的活同時測定各量性污泥400 ml,然后分別向a、b、c號量筒屮加入進水3000 ml, 筒內(nèi)mlss濃度:（6）a號量筒加入750 mg碳酸鈉，b、c則不加，同時開始曝氣;靜置半小時后?。?）1小時后，從a、b、c號量筒中分別取適量混合液,各自上淸液，測定上清液n03-n和nh4-n濃度，并將余卜的活性污泥分別倒回a、b、c號量筒；（8）3小時、5小時和7小時，重復(fù)第（7）步，記錄數(shù)據(jù)和實驗現(xiàn)象。圖3不同活性污泥處理后宴

8、氮濃度洋h時間hl圖4不同活性污泥處理后硝酸鹽濃度a、b. c號量簡的mlss分別是1492mg/l、1563mg/l和1481mg/l,對結(jié)論影 響不大。從圖3明顯看出，經(jīng)過馴化后的活性污泥在處理投加碳酸鈉的污水（a）時, 氨氮在7小時左右降至2mg/l以下，而在處理未投加碳酸鈉的污水（b）時，7 小時后氨氮降至4mg/l,較之堿度充足的污水，硝化效果大打折扣；未經(jīng)馴化的 活性污泥在處理未投加碳酸鈉的污水（c）時，經(jīng)過7小時處理后，気氮依然保 持在10mg/l左右。活性污泥是否馴化、污水中城度是否充足，效果對比ii一常明 顯.圖4表示的是上述試軟條件下硝酸鹽濃度的變化情況，a和b號量筒基本沒

9、有差別，但c號量筒屮硝酸鹽濃度上升緩慢，且最終較其:它兩個量筒結(jié)果相差很 多，這說明馴化后的活性污泥處理效果有很大改善。2 .投加堿度的生產(chǎn)試驗 通過上述試驗發(fā)現(xiàn)：投加堿度能改善活性污泥性能、增強硝化反應(yīng)效果，另外考慮到y(tǒng)污水處理廠環(huán)保駝收標(biāo)準(zhǔn)是需保證気縱需低于2mg/l,是之后安排 進行投加堿度的生產(chǎn)性試驗。試驗效果非常明顯，在投加堿度后出水氨氮穏定保 持在2mg/l以下，而出水其它指標(biāo)也同時穩(wěn)定達標(biāo).2. 1誠度投加量計算 由y污水處理廠環(huán)保馬僉收對出水t沒有要求，實際運行中msbr運行時序也未設(shè)缺氣反硝化時段，所以計算需投加的堿度未考慮反硝化冋收堿度的補償作用。通過以卜兩種方法估算堿度投

10、加量。查時實測進水可利用堿度為15omg/l,進水tkn為30 mg/l,進出水b0d5分別為150 mg水和10 mg/l,泥齡為13 d, 出水氨氮要求低于2 mg/lo（1）第一種計算方法：衡算法。z1alk=alkn + alke - alkw - alkcalkn：硝化耗堿量,7. 14 kg堿/ kg,以tkn計；alke：曝氣池出流的堿度，根據(jù)經(jīng)驗按50 mg/l （caco3堿度）估算;alkw：入流污水可利用誠度；alkc：分解b0d5產(chǎn)堿量。alkc與srt有關(guān).若srt>20d,產(chǎn)堿系數(shù)按0. 1kg alkc/kgb0d5；若 10 < srt < 2

11、0 d,按 0.05 計，srt < 10 d,按 0.01 計。處理量按25000 m3/d計,經(jīng)計算得出z1alk = 2323 kg/夭（caco3堿度）,折合碳酸鈉2462. 3s kg/大；按當(dāng)時實際進水28242 m3/d計，則需碳酸鈉2781. 70 kg/天（2）第二種方法：經(jīng)驗換算 據(jù)經(jīng)驗估計，一般生活污水堿度為250mg/l才可以滿足硝化反應(yīng)對堿度的需求。因此，處理量按25000 m3/d計，需補充堿度為nalk= 0.25-0.15 * 25000= 2500 kg/天,折合碳酸鈉2650 kg/天,若按進水28242 m3/d計,則需碳酸鈉2994 kg/天，與衡

12、算法結(jié)果近似。2.2投堿過程及數(shù)據(jù)分析 在以上計算結(jié)果的基礎(chǔ)上,決定每天向污水處理系統(tǒng)投加碳酸鈉2噸,共投加20噸，分17天投加,并逐步減少。開始投加時投量較大是根據(jù)試驗結(jié)果，馴i 化后污泥性能較馴化前有很大改善，考慮最初進行數(shù)天的污泥馴化，在系統(tǒng)保持 一定堿度后再相應(yīng)減少投量。碳酸鈉投入msbr池厭氧單元，在此與釋磷后的污水和回流污泥混含液進行充分混合后，從厭氣單元底部的分配管均勻進入曝氣單元，保證曝氣單元在足夠 堿度的條件下進行硝化反應(yīng)。測定進出水cod、nh3-n和tp,相關(guān)數(shù)據(jù)如表1,并分別用圖5、6和7表示如下:表1投加堿度后進出水cod、nh3-n和tp數(shù)據(jù)丨|期4567g10ii

13、121314151617181920最小最大平均cod進水2t257207331310319217218j285221205285277371295299205：7丨269.9cod出水53. 352.721.71 3():4：37.221.72l.s：29.823.932. 2：1.72326. 121.95.2185330.5xh3-n進水2；!. 721.k2131. 13 132. 232.8:361.230.627.630. 1:,>2. 2：2 i28.222.625.6213629. 19nh3-n岀水1210. 110.37.86. 11.76.48.26.6i. 13.

14、21.71.51.611.8l4； i125.21i?進水3. 963.73. 731. 663.72.91.971.061. 933. 153.21.231. 1445. 131.056. 29:1.236.34.01fp出水0. 750. 510. 5k0. 360.30.310.811. 1o.k：10.6s0. 730.360. 380.210. 190. 660.211. 10. 58圖5投加堿度后進出水cod濃度從表中數(shù)據(jù)及上圖可以看岀，進水cod基本保持在平常的水平，平均濃度為 269.9 mg/l,這比y污水處理廠的年平均cod （255 mg/l）稍高，且波動較大。 而出水c

15、od則基本低于50 mg/l,全部達標(biāo)（60 mg/l）,特別是在投堿的最后幾 天，出水cod均保持在25 mg/l以下，而旦相當(dāng)穩(wěn)定，不受進水cod波動的影響, 說明經(jīng)過一段時間的污泥馴化之后，系統(tǒng)活性污泥性能穩(wěn)定，抗沖擊負荷能力大 大提高。401520瞬時樣気氮進水 瞬時樣氨氮出水3530251054 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20時間圖6投加堿度后進出水h3-x濃度圖6表示的是投加堿度后進出水x1i3-n的數(shù)據(jù)變化趨勢。數(shù)值顯示在投加城 度期間，進水nh3-n較平常值（23 mg/l）偏高，達29 mg/l,最高達到36 mg/l.

16、而出水nh3-n數(shù)據(jù)則顯示在投加堿度后，nii3-x朝預(yù)期的目標(biāo)靠近，在最后6天, 所有數(shù)據(jù)均低于2 mg/lo在圖6.6的中部，出水nh3-n有冋升的現(xiàn)象，這與之 前幾天進水nh3-n偏高有關(guān)，而此時污泥還沒有完全馴化，對抗沖擊負荷能力不 足，隨著馴化的繼續(xù)進行，在隨后的兒天里，雖然進水nh3-n 乂一次回升，但出 水nh3-n卻穩(wěn)定保持在2 mg/l以*說明系統(tǒng)己經(jīng)穩(wěn)定。7-60:5432104 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20時冋圖7投加堿度后進出水tp濃度圖7顯示的是投加堿度后進出水tp的變化趨勢。進水tp最高達6. 3 mg/l.平

17、均值也達4. 01 mg/l,但出水tp數(shù)值大部份都在0.5 mg/l以下，最低達到0. 24 mg/l,平均為0.58 mg/l,平均值偏高主要原因是在投加堿度中期出水tp出現(xiàn) 超標(biāo)的現(xiàn)象，出水tp超標(biāo)的主要原因是隨著堿度的投加，系統(tǒng)污泥量增長速度 加大，而此時為了保持運行參數(shù)的前后一致并沒有進行調(diào)整參數(shù)，以致出現(xiàn)系統(tǒng) 活性污泥量過多、泥齡過長，經(jīng)過分析并調(diào)整運行參數(shù)后，出水tp恢復(fù)了達標(biāo) 排放。通過以上數(shù)據(jù)、圖表和分析可以看出，y污水處理廠入流污水因堿度不足導(dǎo)致污泥活性較差,在補充堿度進行污泥馴化后，再適、”|補充堿度，大大提高了污 泥活性，同時也增強了系統(tǒng)的穏定性，能保證出水nh3-n和

18、tp分別保持在低于 2 mg/l和0.5 mg/l,補充堿度作用非常明顯。3 .結(jié)束語 綜上所述，對比y污水處理廠與b污水處理廠活性污泥硝化性能，發(fā)現(xiàn)y污水處理廠活性污泥硝化能力較差，遠不及b污水處理廠，隨后進行的投加堿度 小試結(jié)果顯示，堿度不足是y污水處理廠硝化反應(yīng)效率不高的重要原因°生產(chǎn)性 試驗結(jié)果顯示，同樣是y污水處理廠的活性污泥，經(jīng)過在儼度充足的進水條件h 馴化并保持進水適wi勺城度，出水氨氮完全可以達到穏定低于2mg/l的水平，旦其它指標(biāo)也能穏定達標(biāo)q釆用活性污泥法處理一般城鎮(zhèn)生活污水，進水充足的堿度（不低于250mg/l）是保證硝化反應(yīng)效果的前提之一。污水處理廠污水硝化反應(yīng)效果不佳時，在考慮iii了溶解氧、碳源、水溫等因素仍沒有明顯改善時，需考慮進水堿度這一常常被忽 視的重要制約因素d參考文獻1劉延華，馮生華.對活性污泥過剩攝磷發(fā)生條件的新認識.給水排水，1997, 23(10):1礦20l2 matsuo y.