污水处理厂进水碱度与硝化反应关系的研究分析（精编版）

1、污水处理厂进水碱度与硝化反应关系的研究分析黎洪元深圳市水务(集团)有限公司 广东,深圳518013摘要：y污水处理厂在考虑并优化了溶解氣、碳源以及水温等因素后，污水 硝化反应效率仍未见升高，出水氨氮仍居高不下。通过y污水处理厂与b污水处 理厂硝化反应对比试驼，以及投加械度的小试和生产性试验，发现进水傲度过低 这-被忽视因素，是制约硝化反应效果的重要因素。投加碱度后，硝化反应效率 大大提升，出水氨氮穏定低于2mg/l,其它指标也达标排放。关键词:进水碱度;硝化反应中图分类号:r123. 3文献标识码：a在污水处理过程中.由于除磷脱氮对泥龄和溶解氧等t艺参数需求互相矛盾，并对碳源和碱度存在竟争关系

2、。南方的y污水处理厂在调试过程中.发现兼 顾除磷脱氮总是比较困难,去除氨氮的效率很低，出水氨氮一直居高不下。针对 此情况，在确认溶解氧、碳源、水温以及进水有毒有害物质等因素不会对硝化反 应造成如此不利的情况下，水质化验发现进水碱度仅150mg/l,是通过以卜小 试，以期发现进水碱度对污水硝化反应效果的影响。1. y污水处理厂硝化反应效果检验1.1不同活性污泥在相同进水条件下的硝化反应效果实验(1) 取y污水处理厂msbr池曝气单元混合液5l, b污水处理厂氧化沟中沟(连续曝气)混合液3l；(2) 分别将两份混合液浓缩为200 ml的浓污泥，操作程序为：静置沉淀1小时后，抽取、去除上清液，剩余两

3、厂浓缩污泥各200ml,并将b污水处理厂浓 缩污泥为1号瓶、y污水处理厂标为2号瓶;(3) 测定y污水处理厂进水n1i4-n、no3-n与n02t浓度,往1号瓶和2号瓶中分别加入2l该进水，连续曝气10 min,分别测其mlss0若两个mlss ffi 差别超过20%,则重复步骤(2)和步骤(3),直至两个mlss值在误差范围内。(4) 将1号瓶与2号瓶分别同等曝气，曝气量控制在气水比约为6： 1,并于3、5、7、924小时分别取样，样品静置沉淀30 min后，测定其上清液0 21 h k 10 12 14 16 1« 20 22 24咋气时间hr 图1不同活性汚泥处理后硝酸盐浓度o

4、2535b-r-寸miw -20汨n03-n 和 nh4n 浓度。2 m 16 1« 20 22 24曄气w间hr 图2不同活性污泥处理后氨氮浓度结果显示，分别用b污水处理厂和y污水处理厂的活性污泥来处理相同的y污水处理厂进水，b污水处理厂活性污泥处理后污水硝酸盐浓度较y污水处理厂上升速度快得多，并且直到曝气结束(24小时)，经y污水处理厂活性污泥处理 后污水硝酸盐浓度也较b污水处理厂低很多，这说明y污水处理厂活性污泥硝化 性能较差。氨氮的结果也同样证实了以上的结论：用b污水处理厂活性污泥处理后污水氨氮浓度下降较y污水处理厂快很多，并冃.在15小时左右降至最低值。.与此相 对应，用y

5、污水处理厂活性污泥处理后污水氨氮浓度下降较慢，且在7小时左右 出现一个回升.可能是污泥内源呼吸造成部分污泥解体所致，之后才再次缓慢f 降，直到硝化反应24小时左右时，两个不同活性污泥处理后污水氨氮浓度才基以上试验还显示去除氨氮与曝气时间的关系，为保证氨氮低于10nig/l,曝气时冋不能低6小时，也就是污水在曝气区的最小停留时冋应在6小时以上, 这勺活性污泥法经验值基本吻合。1.2驯化后活性污泥性能对比分析 通过以上试验和分析.发现y污水处理厂活性污泥存在硝化能力不强的现象。如何将活性污泥进一步驯化以增强其硝化能力？设计如下试验，用碳酸钠作 为外加碱度对y污水处理厂污泥进行驯化，取得了预期的效果

6、。(1) 取y污水处理厂msbr池曝气单元浓缩污泥1000 nd。浓缩方法：用2000ml量筒到池上装满混合液，静置数分钟后倾去上清液保留1000 ml；（2）将上述1000 ml浓缩污泥转移至5l量筒中,加入4000 ml取自y污水处理厂的进水，同时加入1.25g碳酸钠，曝气5小时后静置20分钟左右，倾去 约4000 ml上清液后再加入4000 ml进水，同时再加入1 g碳酸钠，再曝气4as至5小时后重复本步骤两至三次，保证所有曝气时冋之和超过30小时;（3）停止曝气并静置半小时后倾去约4000 ml上清液，余下1000 ml左右活性污泥备用：（4）用与第（1）步相同的方法取msbr池曝气单

7、元浓缩污泥500ml备用；（5）取三个4000 ml的量筒分别标示a、b、c号。向a、b号量筒中分别加入第（3）步备用的活性污泥各400 mi,向c号量筒中加入第（4）步备用的活同时测定各量性污泥400 ml,然后分别向a、b、c号量筒屮加入进水3000 ml, 筒内mlss浓度:（6）a号量筒加入750 mg碳酸钠，b、c则不加，同时开始曝气;静置半小时后取（7）1小时后，从a、b、c号量筒中分别取适量混合液,各自上淸液，测定上清液n03-n和nh4-n浓度，并将余卜的活性污泥分别倒回a、b、c号量筒；（8）3小时、5小时和7小时，重复第（7）步，记录数据和实验现象。图3不同活性污泥处理后宴

8、氮浓度洋h时间hl图4不同活性污泥处理后硝酸盐浓度a、b. c号量简的mlss分别是1492mg/l、1563mg/l和1481mg/l,对结论影 响不大。从图3明显看出，经过驯化后的活性污泥在处理投加碳酸钠的污水（a）时, 氨氮在7小时左右降至2mg/l以下，而在处理未投加碳酸钠的污水（b）时，7 小时后氨氮降至4mg/l,较之碱度充足的污水，硝化效果大打折扣；未经驯化的 活性污泥在处理未投加碳酸钠的污水（c）时，经过7小时处理后，気氮依然保 持在10mg/l左右。活性污泥是否驯化、污水中城度是否充足，效果对比ii一常明 显.图4表示的是上述试软条件下硝酸盐浓度的变化情况，a和b号量筒基本没

9、有差别，但c号量筒屮硝酸盐浓度上升缓慢，且最终较其:它两个量筒结果相差很 多，这说明驯化后的活性污泥处理效果有很大改善。2 .投加碱度的生产试验 通过上述试验发现：投加碱度能改善活性污泥性能、增强硝化反应效果，另外考虑到y污水处理厂环保驼收标准是需保证気纵需低于2mg/l,是之后安排 进行投加碱度的生产性试验。试验效果非常明显，在投加碱度后出水氨氮穏定保 持在2mg/l以下，而出水其它指标也同时稳定达标.2. 1诚度投加量计算 由y污水处理厂环保马佥收对出水t没有要求，实际运行中msbr运行时序也未设缺氣反硝化时段，所以计算需投加的碱度未考虑反硝化冋收碱度的补偿作用。通过以卜两种方法估算碱度投

10、加量。查时实测进水可利用碱度为15omg/l,进水tkn为30 mg/l,进出水b0d5分别为150 mg水和10 mg/l,泥龄为13 d, 出水氨氮要求低于2 mg/lo（1）第一种计算方法：衡算法。z1alk=alkn + alke - alkw - alkcalkn：硝化耗碱量,7. 14 kg碱/ kg,以tkn计；alke：曝气池出流的碱度，根据经验按50 mg/l （caco3碱度）估算;alkw：入流污水可利用诚度；alkc：分解b0d5产碱量。alkc与srt有关.若srt>20d,产碱系数按0. 1kg alkc/kgb0d5；若 10 < srt < 2

11、0 d,按 0.05 计，srt < 10 d,按 0.01 计。处理量按25000 m3/d计,经计算得出z1alk = 2323 kg/夭（caco3碱度）,折合碳酸钠2462. 3s kg/大；按当时实际进水28242 m3/d计，则需碳酸钠2781. 70 kg/天（2）第二种方法：经验换算 据经验估计，一般生活污水碱度为250mg/l才可以满足硝化反应对碱度的需求。因此，处理量按25000 m3/d计，需补充碱度为nalk= 0.25-0.15 * 25000= 2500 kg/天,折合碳酸钠2650 kg/天,若按进水28242 m3/d计,则需碳酸钠2994 kg/天，与衡

12、算法结果近似。2.2投碱过程及数据分析 在以上计算结果的基础上,决定每天向污水处理系统投加碳酸钠2吨,共投加20吨，分17天投加,并逐步减少。开始投加时投量较大是根据试验结果，驯i 化后污泥性能较驯化前有很大改善，考虑最初进行数天的污泥驯化，在系统保持 一定碱度后再相应减少投量。碳酸钠投入msbr池厌氧单元，在此与释磷后的污水和回流污泥混含液进行充分混合后，从厌氣单元底部的分配管均匀进入曝气单元，保证曝气单元在足够 碱度的条件下进行硝化反应。测定进出水cod、nh3-n和tp,相关数据如表1,并分别用图5、6和7表示如下:表1投加碱度后进出水cod、nh3-n和tp数据丨|期4567g10ii

13、121314151617181920最小最大平均cod进水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进水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?进水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图5投加碱度后进出水cod浓度从表中数据及上图可以看岀，进水cod基本保持在平常的水平，平均浓度为 269.9 mg/l,这比y污水处理厂的年平均cod （255 mg/l）稍高，且波动较大。 而出水c

15、od则基本低于50 mg/l,全部达标（60 mg/l）,特别是在投碱的最后几 天，出水cod均保持在25 mg/l以下，而旦相当稳定，不受进水cod波动的影响, 说明经过一段时间的污泥驯化之后，系统活性污泥性能稳定，抗冲击负荷能力大 大提高。401520瞬时样気氮进水 瞬时样氨氮出水3530251054 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20时间图6投加碱度后进出水h3-x浓度图6表示的是投加碱度后进出水x1i3-n的数据变化趋势。数值显示在投加城 度期间，进水nh3-n较平常值（23 mg/l）偏高，达29 mg/l,最高达到36 mg/l.

16、而出水nh3-n数据则显示在投加碱度后，nii3-x朝预期的目标靠近，在最后6天, 所有数据均低于2 mg/lo在图6.6的中部，出水nh3-n有冋升的现象，这与之 前几天进水nh3-n偏高有关，而此时污泥还没有完全驯化，对抗冲击负荷能力不 足，随着驯化的继续进行，在随后的儿天里，虽然进水nh3-n 乂一次回升，但出 水nh3-n却稳定保持在2 mg/l以*说明系统己经稳定。7-60:5432104 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20时冋图7投加碱度后进出水tp浓度图7显示的是投加碱度后进出水tp的变化趋势。进水tp最高达6. 3 mg/l.平

17、均值也达4. 01 mg/l,但出水tp数值大部份都在0.5 mg/l以下，最低达到0. 24 mg/l,平均为0.58 mg/l,平均值偏高主要原因是在投加碱度中期出水tp出现 超标的现象，出水tp超标的主要原因是随着碱度的投加，系统污泥量增长速度 加大，而此时为了保持运行参数的前后一致并没有进行调整参数，以致出现系统 活性污泥量过多、泥龄过长，经过分析并调整运行参数后，出水tp恢复了达标 排放。通过以上数据、图表和分析可以看出，y污水处理厂入流污水因碱度不足导致污泥活性较差,在补充碱度进行污泥驯化后，再适、”|补充碱度，大大提高了污 泥活性，同时也增强了系统的穏定性，能保证出水nh3-n和

18、tp分别保持在低于 2 mg/l和0.5 mg/l,补充碱度作用非常明显。3 .结束语 综上所述，对比y污水处理厂与b污水处理厂活性污泥硝化性能，发现y污水处理厂活性污泥硝化能力较差，远不及b污水处理厂，随后进行的投加碱度 小试结果显示，碱度不足是y污水处理厂硝化反应效率不高的重要原因°生产性 试验结果显示，同样是y污水处理厂的活性污泥，经过在儼度充足的进水条件h 驯化并保持进水适wi勺城度，出水氨氮完全可以达到穏定低于2mg/l的水平，旦其它指标也能穏定达标q釆用活性污泥法处理一般城镇生活污水，进水充足的碱度（不低于250mg/l）是保证硝化反应效果的前提之一。污水处理厂污水硝化反应效果不佳时，在考虑iii了溶解氧、碳源、水温等因素仍没有明显改善时，需考虑进水碱度这一常常被忽 视的重要制约因素d参考文献1刘延华，冯生华.对活性污泥过剩摄磷发生条件的新认识.给水排水，1997, 23(10):1矿20l2 matsuo y.