同步硝化反硝化脫氮的影響因素及其機理研究.pdf

1、該研究的目的在于系統(tǒng)地考察控制同步硝化反硝化現(xiàn)象發(fā)生的環(huán)境因素、工藝過程及其機理.所謂同步硝化反硝化現(xiàn)象,即在廢水處理工藝的單元內(nèi),同時發(fā)生了硝化和反硝化現(xiàn)象,使得氮的污染物得以轉(zhuǎn)化為無害的N2而被去除.報道認為,同傳統(tǒng)的脫氮工藝相比,同步硝化反硝化脫氮(SND)工藝具有減少反應(yīng)設(shè)備的數(shù)量或尺寸,簡化工藝流程,降低好氧量和堿度的消耗,減少或不需要外源性碳源等優(yōu)點,因而可用于現(xiàn)有活性污泥系統(tǒng)的升級改造以強化N的去處效果.該研究采用人工配水

2、,在間歇式活性污泥工藝中通過對比試驗系統(tǒng)地考察了DO濃度、C/N比、泥齡、污泥粒徑、PH值等控制同步硝化反硝化現(xiàn)象發(fā)生的影響因素,研究表明,溶解氧濃度、C/N比和污泥泥齡是影響SND脫氮效果的關(guān)鍵因素.試驗通過活性污泥法和生物膜法兩種方法探討了SND工藝的實現(xiàn)方法,研究表明,兩種系統(tǒng)均可實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部的同步硝化反硝化脫氮,但活性污泥法低氧曝氣SND脫氮工藝由于自身運行的特點導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)部的硝化和反硝化速率都不是系統(tǒng)所能達到的最大值,增加了完

3、成反應(yīng)所需要的水力停留時間,且存在污泥膨脹問題.文中以低氧曝氣SND脫氮工藝與A/O法脫氮工藝的案例比較說明了上述試驗結(jié)果,否定了文獻報道中所述的采用低氧曝氣SND工藝與傳統(tǒng)脫氮工藝相比可以節(jié)約反應(yīng)器的容積和節(jié)約曝氣量的說法,這也是本文的創(chuàng)新點之一.鑒于活性污泥法低氧曝氣SND脫氮工藝存在的問題,提出了采用生物曝氣濾池工藝來克服上述活性污泥法存在的問題,實現(xiàn)SND脫氮.試驗得到以下結(jié)論:一、低氧間歇式活性污泥系統(tǒng)發(fā)生SND的最佳脫氮條件

4、為:DO濃度為0.60mgO2/1左右、碳氮比約為10.0、污泥泥齡大于8天.二、試驗測得系統(tǒng)內(nèi)硝化速率和反硝化速率隨DO變化的規(guī)律如下:系統(tǒng)的硝化動力學(xué)方程式為:-d[NH4+]/dt=8.12[DO]/0.79+[DO]系統(tǒng)的反硝化動力學(xué)方程式為: -d[NOx-N]/dt=7.75 0.45/0.45+[DO]三、試驗表明,在試驗范圍內(nèi),碳氮比越高,SND脫氮的效果越好.發(fā)生同步硝化反硝化時,反硝化反應(yīng)產(chǎn)生的堿度將隨時部分補充硝化

5、反應(yīng)消耗的堿度,使得PH值在脫氮過程中的降低過程得到緩沖.泥齡對SND的影響主要表現(xiàn)在對硝化過程的影響上.當污泥的泥齡超過8天時,系統(tǒng)得到較為滿意的硝化效果.隨著泥齡的增長,系統(tǒng)內(nèi)的污泥濃度隨之增加.四、在測定的SND最佳運行工況條件下,低氧間歇式活性污泥系統(tǒng)具有較好的同步硝化反硝化脫氮效果.試驗過程中COD進水容積負荷約為0.6kgCOD/(m3·d),COD的平均去除率為91％.氨氮的容積負荷約為0.048~O.072kgNH3-N

6、/(m3·d),氨氮的平均去除效率達到76％,TN的平均去除率亦達到60％.五、該文叢微環(huán)境理論和生物化學(xué)的角度揭示了水處理過程中各影響因素導(dǎo)致質(zhì)與量變化的辨正關(guān)系,加深了對SND脫氮的機理的認識.六、在生物膜系統(tǒng)內(nèi)可以實現(xiàn)較好的SND脫氮效果.水力停留時間、DO對于生物膜系統(tǒng)內(nèi)SND脫氮的去除效率有直接影響.生物膜系統(tǒng)發(fā)生SND脫氮的最佳DO值在2.0mg/1左右.在試驗的測定范圍內(nèi),COD的平均去除率大于86％,NH3-N的平均去除