污水深度處理的硝化與反硝化

1、污水深度處理的硝化與反硝化一 。硝化(1) 微生物：自營養(yǎng)型亞硝酸菌(Nitrosmohas)自營養(yǎng)型硝酸菌 （Nitrobacter）(2)反應(yīng)：城市污水中的氮化物主要是NH3,硝化菌的作用是將NH3N氧化為NO3NNH+4+1.5O2NO2+H2O+H+E亞硝酸菌E=278.42kJNO2+0.5O2NO-3E硝酸菌E=278.42kJNH+4+2.0O2 NO-3+H2+2H+E硝酸菌E=351kJ研究表明,硝化反應(yīng)速率主要取決于氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽的反應(yīng)速率。硝酸菌的細(xì)胞組織表示為C5H7NO255NH+4+76O2+109HCO-3C5H7NO2+54NO-2+57H2O+104H2C

2、o3亞硝酸菌400 NO2+ NH+4+4 H2Co3+ HCO-3+195 O2 C5H7NO2+3 H2O+400 NO-3硝酸菌NH+4+1.86 O2+1.98HCO-3 0.02C5H7NO2+1.04H2O+0.98 NO-3+1.88H2Co3硝酸菌(3)保證硝化反應(yīng)正常進(jìn)行的必要條件：pH89水溫亞硝酸菌反應(yīng)最佳溫度 t=350Ct150CDO2 3 mg / L 1.0 mg / L硝化1克NH3N：消耗4。57克O2消耗7。14克堿度（擦CaCo3計(jì)）生成0。17克硝酸菌細(xì)胞(4) 亞硝酸菌的增殖速度t=25OC活性污泥中(Nitrosmohas)=0.18e0.116(T

3、-15)day1(Nitrosmohas)=0.322 day1（20）純種培養(yǎng)：(Nitrosmohas)=0.41e0.018(T-15)day-1河水中(Nitrosmohas)=0.79e0.069(T-15)day-1一般它營養(yǎng)型細(xì)菌的比增長速度 =1。2 day1(5)泥齡SRT硝化菌的比增長速度：=0.47e0.098(T-15 )N/(N + 100.051T-1.158) O2/( KO+O2)N 出水氨氮濃度/LT 最低溫度15 COO2好氧區(qū)溶解氧濃度 /LKOKO=1.3T20 CO、O22/L、出水氨氮濃度N10/L時，=0.433d-1SRT=1/當(dāng)N=5 /LT=

4、15COO2=2/LKO=1.3時,=0.28(d-1)SRT=1/ =1/0.28(d-1)=3.6(d)安全系數(shù)取2.5設(shè)計(jì)泥齡為9.0(d)為污泥穩(wěn)定，取污泥泥齡15(d)(6)硝化污泥負(fù)荷及產(chǎn)泥率0.05NH3NMLVSd7mgNH4N/gVSSh即0.168kgNH4N/ kgVSSd硝化產(chǎn)泥率： 亞硝化0.040.13mgVSSmgNH4N硝化0.020.07mgVSSmgNO N硝化全程0.060.20mgVSSmgNH4N。二反硝化(1)微生物： 自營養(yǎng)型反硝化菌(以無機(jī)鹽為基質(zhì))它營養(yǎng)型反硝化菌(以有機(jī)物為基質(zhì))(2)反應(yīng)：反硝化反應(yīng)是指硝化過程中產(chǎn)生的硝酸鹽或亞硝酸鹽在反硝

5、化菌的作用下還原成氣態(tài)氮的過程。反硝化菌是一類化學(xué)能異養(yǎng)兼性缺氧型微生物，反應(yīng)過程中利用有機(jī)物為碳源，電子供體提供能量并得到氧化降解，利用硝酸中的氧作電子受體。其反應(yīng)：NO3+1.08CH3OH+0.24H2CO3 0.056C3H7O2N+0.47N2+1.68H2O+HCO3NO2+0.67CH3OH+0.53H2CO30.04C5H7O2N+0.48N2+1.23H2O+HCO3上述反應(yīng)也可以用下式表達(dá)2NO2+3H2N2+2OH +2H2O2NO3+5HN2+2OH+2H2O當(dāng)廢水中碳源不足時，NO 的濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過可被利用的氫供體，反硝化生成的N2減少，會使N2O增多。（3）反硝化動力

6、學(xué)上述反應(yīng)在NO 濃度高于0.1mg/L時為零級反應(yīng)，反硝化反應(yīng)速率與NO 濃度高低無關(guān)，只與反硝化菌數(shù)量有關(guān)。SNeSNOqD N（）SNe進(jìn)水NO3 濃度mg/L；SNO出水NO3 濃度mg/L；qD N反硝化速率常數(shù)NO3 d ；揮發(fā)性懸浮固體濃度，mg/L； 停留時間，h。（4）反硝化反應(yīng)速率第一反硝化速率：初始快速反硝化階段，一般為515min，消耗易降解的碳源，約50mgNO3/L.hqD 1=0.721.2(T20)gNO3 dT=20oCqD 1= 0.72 g NO3 dT=25oCqD 1= 1.79 g NO3 d （）T=30oCqD 1= 4.46 g NO3 dT=

7、35oCqD 1= 11.09 g NO3 d第二反硝化速率：中速反硝化階段，約16mgNO3/L.h,在此階段易降解的碳源已經(jīng)耗盡，只能利用顆粒狀和復(fù)雜的可緩慢降解的有機(jī)物作為碳源。qD 2=0.11.04(T20)gNO3 dT=20oCqD 2=0.104gNO3 d第三反硝化速率：內(nèi)源代謝反硝化，5.4mgNO3/L.h,由于外碳源已消耗盡，反硝化菌只能通過內(nèi)源代謝產(chǎn)物作碳源，反應(yīng)速率更低。qD 3=0.0721.03(T20)gNO3 dT=20oCqD 3=0.074gNO3 d綜合的反硝化速率約為：28mg NO3 /MLh 0.0480.192kg NO3 /kMLd硝化及反硝

8、化的堿平衡NH4+1.86O2+1.98HCO （0.0181+0.0025）CHON+1.04HO+0.98NO+1.88HCO根據(jù)上式每氧化1 mgNH4N為NO3 N需消耗堿7.14 mg（以CaCO3）如果沒有足夠的堿度，硝化反應(yīng)將導(dǎo)致pH下降，使消化反應(yīng)減緩。硝化最佳pH7.07.8；亞硝化最佳pH7.78.1；生物脫氮過程硝化段，pH值一般控制在7.28.0之間。反硝化時，還原1mgNOiN 生成3.57mg堿度（以CaCO3）,消耗2.74 mg甲醇 （3.7 mgCOD約3.0mgBOD），產(chǎn)生0.45 mg反硝化細(xì)菌。實(shí)際工程設(shè)計(jì)KCODNO N6.3。反硝化的適宜值6.57

9、.5；6.0適宜值8.0。四硝化菌最適宜的溫度最佳溫度為30OC高于35OC，亞硝化菌占優(yōu)勢，硝化菌則受抑制。五溶解氧DO硝化過程DO一般維持在1.02.0 mg/L每氧化1 mgNH4N為NO N需4.57 mg O2六有效的硝化和完全的除去硝酸鹽所允許的最大TKNCOD比值當(dāng)SRT620d； T1425OC；回流比 04；S0.52時，（ti/Sti）最大TKNCOD0.15反硝化過程需要有機(jī)物：KCODNO N6.3廢水的厭氧生物處理265頁賀延齡著活性污泥中硝化菌所占比例與BOD5TKN的關(guān)系：BOD5TKN活性污泥中硝化菌所占比例0.50.351.00.212.00.123.00.0

10、864.00.0645.00.0546.00.0437.00.0378.00.033七.活性污泥工藝中的活性污泥量、泥齡RS（SRT）、剩余污泥量（p260）泥齡RS（SRT）：存在于系統(tǒng)中的污泥量與每日排放污泥量之比。RSMXVMEVRS泥齡MXV系統(tǒng)中的污泥量MEV每日排放污泥量（每日剩余污泥量）系統(tǒng)中的污泥量與泥齡RS等因素的關(guān)系XVMXVMSiXV系統(tǒng)中的污泥量與每日進(jìn)入系統(tǒng)的COD總量之比1/XV污泥有機(jī)負(fù)荷，gCOD/1gVSS.dMXV系統(tǒng)中的污泥量, 以VSS計(jì)。MSi每日進(jìn)入系統(tǒng)的COD總量。系統(tǒng)中的活性污泥量與每日進(jìn)入系統(tǒng)的COD總量之比XMXMSi=（fUS fUP）CX

11、系統(tǒng)中的活性污泥量與每日進(jìn)入系統(tǒng)的COD總量之比MX系統(tǒng)中的活性污泥量C泥齡依賴常數(shù)CYaRS（1BhRS）MXMSi（ fUSfUP）（ fUSfUP）進(jìn)水中可生化降解的COD占總COD的比例1C每日進(jìn)入系統(tǒng)的可生化降解的COD總量系統(tǒng)中的活性污泥量1C（1BhRS）YaRS1X活性污泥有機(jī)負(fù)荷，gCOD/1gMLVS Sd活性污泥濃度 23gMLVSSL或35gMLSS已知：（COD總量、 、 ）或（BOD總量）、 Bh0.241.04t-20、Ya0.45gVSS/gCOD；選?。篟S；求得：XV、MXV、X、MX；選?。篗LVSS或MLSS；求得：反應(yīng)池總?cè)莘eV。已知：MXV、RS；求

12、得：MEV每日排放污泥量（每日剩余污泥量）。例題計(jì)算:巴陵石油化工已知:COD2000mg/L,BOD5800mg/L,NH3N 150mg/L, MLSS11000mg/L,SRT（RS）100d, Q150m3/h（3600 m3/d）求:XV、MXV、X、MX；反應(yīng)池總?cè)莘eV。XMXMSi=（ fUS fUP）C（ fUS fUP）=0.97CYaRS（1BhRS）Bh0.241.04t-20、Ya0.45gVSS/gCOD；RS=100dC0.45100（10.241.043020100）=45/36.53=1.23X0.971.23 =1.193gVSS.d/gCOD1/X0.838（kgCOD /kgVSS.d）反硝化消耗的COD=0.150.836006.3=2721.6kg/d硝化段BOD/NH3N=（72002721.6）0.35/540=2.9硝化菌占生物量的比例硝化菌MLVSS10硝化速率7mgNH3N/g硝化菌h（0.168 kgNH3N/kg硝化菌d）硝化速率=0.017kgNH3N/kgLMVSS.dMLVSS=7.0kg/m3氨氮硝