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1、388化工环保E N VI RONME N TA L PR O T E CTIO NOFCH EM】C A LINDUSTRY2008年第28卷第5期倒置AZ/o工艺氮平衡与脱氮效率的分析冯兆继,石明岩,莫东华(广州大学土木工程学院,广东J一州51000 6)仁摘到研究了倒置A,/o工艺 中的氮平衡和脱氮效率,并对影 响脱氮效率的回流比和碳氮质量比进 行分析。根据广州某城市污水处理厂水 质特点,设一计总回流比为3.0,其中污泥回流比为1.0,混合液回流比为2.0,理论总氮去除率为 7 8.7 5%,实际运行总氮去除率达6 4.4 2%二关键词倒置厌氧一缺氧一好氧活性污泥工艺;氮平衡;脱氮中图分
2、类号X70 3.1文献标识码A文章编号1006一1875(200 5)05一0388一0 3AnalysisofNitrogenBalanceandNitrogenRemo v al Ef f iciency inInv e rsed AZ/0Pro c e ssF engZ hao ji,Sh iMing yan,材口Donghu a(Seho olofeivil Engin e er ing,Gu angzho uUniver sit y,Gua ngzhouGuangdo ng510 0 0 6,C hina)Abst raet:Thenit rogenbalan c ea ndnit
3、rogenremo v alef f ieien eyint hein v e rsedAZ/0pr oee sswer est udied,a ndthef aeto r saf f eetingnit roge nr e mo valemeie n cy,ineludingr eci rc ulatio nratioande a rbo n-nit rogenratiowerea nal yz ed.Ac cor dingtot hewa te rqualitychara et e r istie sofas ewaget reatllle ntPla ntinGu a ngzhou,th
4、ede sign edtotalr e eir cula t io nr atio153.0,sludgereeyeleratio151.0,而x ed一l i qu o rr eeyeleratio152.0,t heor etie alr emovalrateoftotalnit roge n157 8.7 5%,andt her emo v alrateoftota lnitrogen1564.4 2%inthePractic aloPera t ion.Keywords:in ver teda n aerobic一anoxic一a e r ob iea etiv atedsludgeP
5、ro ee s s:nit rogenbala ne e;nitroge nremoval随着工农业生产的迅速发展和城市化进 程的加快,含有较高浓度氮磷营养物质 的生活 污水、工业废水和农田地表径 流汇人湖泊、水库、河流和海湾水域,并在水体中积 累,导致水体富营养化日趋严峻,对污水进行脱氮除磷迫在眉睫。近年来国内外开发出多种脱氮除磷工艺,典型的有序批式活性污泥 法f、缺氧一好氧活性污 泥 法(刀0)、厌氧一缺氧一好氧活性污 泥法(A,/o)2一、倒置A“/o工艺 6一8等,其 中倒 置AZ/0工艺得到了)一泛应用。国内外的工艺实验研究和工程应用结果表明,倒置A,/0工艺具有处理效率高、基建投资
6、和运行费用省、运行管理 方便等特点,对于不同水质条件的城市污水,具有较强适应性,既可 用于新 建城市污水厂,也可用于暂不具备氮磷脱除功 能的旧城市污水处理厂的改建”,。本文对倒置A,/o工艺生物脱氮除磷技术的氮平衡与脱氮效率进行了分析研究。1实验部分1.1倒置AZ/0工 艺流程倒置AZ/0工艺流程如图1所示。缺氧池、厌氧池均配有搅拌设备。缺氧池置于厌氧池前,系统进水首先进人缺氧池,为缺氧池提供充足的碳源,提高了碳氮质量比(C/N),加快了反硝化速率川,进而提高了系统的脱氮效率;而且由于污泥回流至缺氧区,缺氧区污泥浓度较好氧区高 5 0%左右,单仁收稿日期2 00 8一03一03;修订日期200
7、 8一06一20。作者简介冯兆继(198 0一),男,湖南省醛 陵市人,硕士生,研究 方向为污水处理理论与技 术。电话:巧9131 344 43;电邮:zha o jil0OZok163.c om。第5期冯兆继等.倒置A,/o工艺氮平衡与脱氮效率的分析3 89污泥回流比。假设回流的NO多在整个系统 中完全反硝 化。在稳定条件下,NsA E与TNo uT一致,巨微生物同化作用合成的生物量等于剩余污泥排除量,计算公式分别见式(5)和式(6)。、l,岛6ff、位池容的反硝化速率明显提高,反硝化作用得到有效保证仁,了。进水、回流混合液和 回流污泥一起进人缺氧区,微生物利用进水中有机物为碳源,使得回流硝
8、化液和 回流污 泥带来的硝态氮在反硝化菌的作用下进行反硝化反应,形成气态氮,实现了系统的前置脱氮。在厌氧区,聚磷 菌合成 并储存聚一召一轻基丁酸盐(PH B)等储能物质积聚吸磷动力,聚磷微生物利用其细胞 内聚磷酸盐分解产生 的能量吸收污水中的易降解C O D,同时释放磷酸盐。好氧池通过曝气维持供氧,主要进行硝化反应,硝化菌”将污水中存在的NH3一N转化为硝酸盐氮;聚磷菌利用在厌氧条件下产生的动力进行过度吸磷,含磷的污泥从系统中排出,从而实现生物除磷的目的。T No uT二Ns、ENEx P=0.Osx(S工 N一So u T缺缺权池池池)戈气池池池好氧池池池沉淀池池式中:又N为 进 水的BO
9、DS,mg/L;So uT为出水 的BO DS,mg/L。将式(2)一式(6)代人式(l)得到氮的物料平衡式,见式(7)。QxT NIN=QxNs N+Qx(R+r)xNs A。一Qx(1+R+r)xN、N+Qx(l+R+r)xNsA、一Qx(l+R+r)xNs AN、+QxNs、+Qxo.osx(S,、一50、J:)(7)1.3总氮去除率分析假设Ns IN为o,N、AE来 自好氧池混合液回流 和污泥回流,出水总氮质量浓 度和系统总氮去除率(刀,%)可根据系统的物料平衡进行计算,分别见式(8)和式(9)。、009l图1倒置AZ/o工艺流程Ns A E=T NIN一No xPl+R+r1.2倒
10、置AZ/O工艺中的氮平衡活性污泥处理单元中的氮平衡见式(1)。QxTN,N=QxND N+QxTNoo T+QxNE x P(1)式中:Q为污水进水流量,m,/d;T NIN为进人系统的总氮质量浓度,mg/L;T No uT为离开系统的 总氮质量浓度,mg/L;ND、为被反硝化的氮质量浓度(包括厌氧池与缺氧池),mg/L;NE xP为剩余污 泥中的氮质量浓度,mg/L。在倒置A,/0工艺污水处理系统中被反硝化的氮计算公式见式(2)一式(4)。ND N=N。+NANA(2)NA N。=Ns 工 N+(R+r)xNsAE一(l+R+r)xNs。(3)N*N、=(l+R+r)xNsA N一(l+R+
11、r)xNsA NA E(4)式中:NA N。为缺氧池反硝化的氮质量浓度,mg/L;NA NA为厌氧池反硝化的氮质量浓度,mg/L;Ns二为进水中硝态氮的质量浓度,mg/L;Ns AE为好氧池末端硝态氮的质量浓度,mg/L;Ns A、为缺氧池末端硝态氮的质量浓度,mg/L;NsA NA。为厌氧池末端硝态氮的质量浓度,mg/L;:,R分别为混合液回流比和T Nr N一NsAE刀=T NIN将式(8)代人式(9)得到式(10)。R+r刀=厂而万牙十x(s,、一So LT)+R+r)T N.、(10)0 5一(l2结果与讨论2.1回流比对总氮去除率的影响广州某城市污水处理厂采用倒置A,/0工艺处理污水
12、,设计水质进水的B O D。为10 0mg/L,进人系统的总氮质量浓度为3 0mg/L,出水的B O DS为1 0mg/L,c/N为4,2,倒置AZ/o工 艺回流比对总氮去除率的影响见图2。由图2可知:在一定 范围内倒置AZ/O工艺的总回流比(尺。二R+:)越大,总氮去除率越高;当 及。由1.5升至3.0的过程 中,实际运行总氮去除率由 5 3.8 7%提高至6 4.4 2%。主要原因是随R总的增大,提高了缺氧/厌氧池的硝化液浓度,保证了缺氧/厌氧池反硝化菌的数量,维持了反硝化的稳定。当:由2.0升至3.0时,总氮去除率降至5 8.巧%,主要是因为过高的r给缺氧/厌氧池带来大量的溶解氧,破 坏
13、缺氧/厌氧池的缺 氧环境,影响反 硝化脱氮。根据实际运行效果,选取390化工环保E N V IRO NMENT ALPR O T ECT IO N OFCH EMIC ALIN DU ST RY200 8年第28卷R总为3.0,其中R为1.0,:为2.0,理论总氮去除率为78.75%,实际总氮去除率达6 4.4 2%。1.5一3.0范围内,总回流比越大,总氮去除率越高,但:过高会导致总氮去除率降低;c/N在3.2一4.2范围内,随C/N的增大,总氮去除率随之增大。在R总为3.0,其 中R为1.0,:为2.0,C/N为4.2的条件下,理论总氮去除率为 7 8.7 5%,实际运行总氮去除率达6 4
14、.4 2%。参考文献2.2C/N对总 氮去除率的影响C/N对总氮去除率的影响见 图3。由图3可见:随C/N的增大,总氮去除率逐渐增加,说明C/N的增大,有利于 反硝化反应的进行;C/N为4.2时,总氮去除率最高,达6 4.4 2%。由于反硝化细菌属于异养菌,所以进人缺氧段的污水中必须有充足的有机碳源才能保证反硝化的顺利进行。污水 中的C/N越 高,则其中可降解有机物浓度越高,可为反硝化过程提供充足 的碳源,促进反硝化过 程 的进行,脱氮效果越好;反之C/N越低,无法为反硝化过程提供足够的碳源,影 响体系 内菌体的繁殖,脱 氮效果变差。C/N越高,缺氧段异养型反硝化菌越易成为优势菌群,反硝化菌利
15、用污水中可降解的有机物作为电子供体,以硝酸盐作为电子受体,将回流混合液中的硝态氮还原成气态氮释放,从而达到脱氮目的。图3C/N对总氮去 除率的影 响3结论采用倒置AZ/O工艺进行污水处理,及。在l廖鑫凯,张昊然,陈文谋等.序批式反应器工艺 的研究进展.化工环保,200 5,2 5(l):12一172Mayo ng,Pe ng yongzhen,Wa ng X iaolian,etal.Nut r ientremo va lper f or ma ne eof AZ/0pr oe e s sasaf un et io nof in-f lu entC/Pr atio.JC hemT eehn o
16、l B iote ehn ol,2(X)l,8(2):1 1181 1243Baez aJ A,Gab r iel D,La f ue nteJ.l l nProvingt henit roge nremo v alemzie n eyofa nAZ/0ba sedWWT P byusinganon一l in ek nowledgeba s edexPe r tsystem.Wa t erR es,2002,36(l):2109一2 10 34Ba ez aJ A,Ga br ielD,Lafu e nteJ.Ef f eetof inter nalr eey-eleo nthen itr o
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