污水深度处理的硝化与反硝化

1、.污水深度处理的硝化与反硝化一 。硝化(1) 微生物：自营养型亚硝酸菌(Nitrosmohas)自营养型硝酸菌 （Nitrobacter）(2)反应：城市污水中的氮化物主要是NH3,硝化菌的作用是将NH3N氧化为NO3NNH+4+1.5O2NO2+H2O+H+E亚硝酸菌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,硝化反应速率主要取决于氨氮转化为亚硝酸盐的反应速率。硝酸菌的细胞组织表示为C5H7NO255NH+4+76O2+109HCO-3C5H7NO2+54NO-2+57H2O+104H2

2、Co3亚硝酸菌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)保证硝化反应正常进行的必要条件：pH89水温亚硝酸菌反应最佳温度 t=350Ct150CDO2 3 mg / L 1.0 mg / L硝化1克NH3N：消耗4。57克O2消耗7。14克碱度（擦CaCo3计）生成0。17克硝酸菌细胞(4) 亚硝酸菌的增殖速度t=25OC活性污泥中(Nitrosmohas)=0.18e0.116(

3、T-15)day1(Nitrosmohas)=0.322 day1（20）纯种培养：(Nitrosmohas)=0.41e0.018(T-15)day-1河水中(Nitrosmohas)=0.79e0.069(T-15)day-1一般它营养型细菌的比增长速度 =1。2 day1(5)泥龄SRT硝化菌的比增长速度：=0.47e0.098(T-15 )N/(N + 100.051T-1.158) O2/( KO+O2)N 出水氨氮浓度/LT 最低温度15 COO2好氧区溶解氧浓度 /LKOKO=1.3T20 CO、O22/L、出水氨氮浓度N10/L时，=0.433d-1SRT=1/当N=5 /LT

4、=15COO2=2/LKO=1.3时,=0.28(d-1)SRT=1/ =1/0.28(d-1)=3.6(d)安全系数取2.5设计泥龄为9.0(d)为污泥稳定，取污泥泥龄15(d)(6)硝化污泥负荷及产泥率0.05NH3NMLVSd7mgNH4N/gVSSh即0.168kgNH4N/ kgVSSd硝化产泥率： 亚硝化0.040.13mgVSSmgNH4N硝化0.020.07mgVSSmgNO N硝化全程0.060.20mgVSSmgNH4N。二反硝化(1)微生物： 自营养型反硝化菌(以无机盐为基质)它营养型反硝化菌(以有机物为基质)(2)反应：反硝化反应是指硝化过程中产生的硝酸盐或亚硝酸盐在反

5、硝化菌的作用下还原成气态氮的过程。反硝化菌是一类化学能异养兼性缺氧型微生物，反应过程中利用有机物为碳源，电子供体提供能量并得到氧化降解，利用硝酸中的氧作电子受体。其反应：NO3+1.08CH3OH+0.24H2CO3 0.056C3H7O2N+0.47N2+1.68H2O+HCO3NO2+0.67CH3OH+0.53H2CO30.04C5H7O2N+0.48N2+1.23H2O+HCO3上述反应也可以用下式表达2NO2+3H2N2+2OH +2H2O2NO3+5HN2+2OH+2H2O当废水中碳源不足时，NO 的浓度远远超过可被利用的氢供体，反硝化生成的N2减少，会使N2O增多。（3）反硝化动

6、力学上述反应在NO 浓度高于0.1mg/L时为零级反应，反硝化反应速率与NO 浓度高低无关，只与反硝化菌数量有关。SNeSNOqD N（）SNe进水NO3 浓度mg/L；SNO出水NO3 浓度mg/L；qD N反硝化速率常数NO3 d ；挥发性悬浮固体浓度，mg/L； 停留时间，h。（4）反硝化反应速率第一反硝化速率：初始快速反硝化阶段，一般为515min，消耗易降解的碳源，约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：中速反硝化阶段，约16mgNO3/L.h,在此阶段易降解的碳源已经耗尽，只能利用颗粒状和复杂的可缓慢降解的有机物作为碳源。qD 2=0.11.04(T20)gNO3 dT=20oCqD 2=0.104gNO3 d第三反硝化速率：内源代谢反硝化，5.4mgNO3/L.h,由于外碳源已消耗尽，反硝化菌只能通过内源代谢产物作碳源，反应速率更低。qD 3=0.0721.03(T20)gNO3 dT=20oCqD 3=0.074gNO3 d综合的反硝化速率约为：28mg NO3 /MLh 0.0480.192kg NO3 /kMLd硝化及反

8、硝化的碱平衡NH4+1.86O2+1.98HCO （0.0181+0.0025）CHON+1.04HO+0.98NO+1.88HCO根据上式每氧化1 mgNH4N为NO3 N需消耗碱7.14 mg（以CaCO3）如果没有足够的碱度，硝化反应将导致pH下降，使消化反应减缓。硝化最佳pH7.07.8；亚硝化最佳pH7.78.1；生物脱氮过程硝化段，pH值一般控制在7.28.0之间。反硝化时，还原1mgNOiN 生成3.57mg碱度（以CaCO3）,消耗2.74 mg甲醇 （3.7 mgCOD约3.0mgBOD），产生0.45 mg反硝化细菌。实际工程设计KCODNO N6.3。反硝化的适宜值6.5

9、7.5；6.0适宜值8.0。四硝化菌最适宜的温度最佳温度为30OC高于35OC，亚硝化菌占优势，硝化菌则受抑制。五溶解氧DO硝化过程DO一般维持在1.02.0 mg/L每氧化1 mgNH4N为NO N需4.57 mg O2六有效的硝化和完全的除去硝酸盐所允许的最大TKNCOD比值当SRT620d； T1425OC；回流比 04；S0.52时，（ti/Sti）最大TKNCOD0.15反硝化过程需要有机物：KCODNO N6.3废水的厌氧生物处理265页贺延龄著活性污泥中硝化菌所占比例与BOD5TKN的关系：BOD5TKN活性污泥中硝化菌所占比例0.50.351.00.212.00.123.00.

10、0864.00.0645.00.0546.00.0437.00.0378.00.033七.活性污泥工艺中的活性污泥量、泥龄RS（SRT）、剩余污泥量（p260）泥龄RS（SRT）：存在于系统中的污泥量与每日排放污泥量之比。RSMXVMEVRS泥龄MXV系统中的污泥量MEV每日排放污泥量（每日剩余污泥量）系统中的污泥量与泥龄RS等因素的关系XVMXVMSiXV系统中的污泥量与每日进入系统的COD总量之比1/XV污泥有机负荷，gCOD/1gVSS.dMXV系统中的污泥量, 以VSS计。MSi每日进入系统的COD总量。系统中的活性污泥量与每日进入系统的COD总量之比XMXMSi=（fUS fUP）C

11、X系统中的活性污泥量与每日进入系统的COD总量之比MX系统中的活性污泥量C泥龄依赖常数CYaRS（1BhRS）MXMSi（ fUSfUP）（ fUSfUP）进水中可生化降解的COD占总COD的比例1C每日进入系统的可生化降解的COD总量系统中的活性污泥量1C（1BhRS）YaRS1X活性污泥有机负荷，gCOD/1gMLVS Sd活性污泥浓度 23gMLVSSL或35gMLSS已知：（COD总量、 、 ）或（BOD总量）、 Bh0.241.04t-20、Ya0.45gVSS/gCOD；选取：RS；求得：XV、MXV、X、MX；选取：MLVSS或MLSS；求得：反应池总容积V。已知：MXV、RS；

12、求得：MEV每日排放污泥量（每日剩余污泥量）。例题计算: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；反应池总容积V。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氨氮硝化容