在中國現有的生活污水處理工藝包括氮、磷的去除,和常見(jiàn)的除磷方法包括生物和化學(xué)方法?;瘜W(xué)除磷實(shí)踐理論比較成熟,但處理成本很高,產(chǎn)生大量的化學(xué)污泥。生物除磷是仍處于發(fā)展階段,對磷的去除效率是不穩定的,它取決于有機物濃度(BOD5)廢水。因此,在開(kāi)發(fā)新的T型濾磚生物脫氮工藝節省資金和提高廢水脫氮效率具有重大的現實(shí)意義。
下面小編就給大家介紹一下T型濾磚工藝存在的問(wèn)題相關(guān)內容是什么?
T型濾磚工藝存在的問(wèn)題:
傳統生物脫氮除磷工藝都是根據厭氧、缺氧、好氧等池子的排列數量及混合液循環(huán)和回流方式的變化開(kāi)發(fā)出的。此外,還有通過(guò)對曝氣供氧的控制,在空間和時(shí)間上形成厭氧與缺氧環(huán)境的SBR工藝和氧化溝工藝。這些工藝中存在多種問(wèn)題,制約了工藝的高效性和穩定性。
微生物的混合培養
目前的生物脫氮除磷工藝一般都采用單一污泥懸浮生長(cháng)系統,在該系統中有多種差別較大的微生物,不同功能的微生物對營(yíng)養物質(zhì)和生長(cháng)條件的要求都有很大的不同,要保證所有的微生物都達到最佳生長(cháng)條件是不可能的,這就使得系統很難達到高效運行。
?、谀帻g問(wèn)題
由于硝化菌的世代期長(cháng),為獲得良好的硝化效果,必須保證系統有較長(cháng)的泥齡。而聚磷菌世代期較短,且磷的去除是通過(guò)排除剩余污泥實(shí)現的,所以為了保證良好的除磷效果,系統必須短泥齡運行。這就使得系統的運行,在脫氮和除磷的泥齡控制上存在矛盾。
?、厶荚磫?wèn)題
在脫氮除磷系統中,碳源主要消耗在釋磷、反硝化和異養菌的正常代謝等方面。其中,釋磷和反硝化的反應速率與進(jìn)水碳源中易降解的部分, 尤其是揮發(fā)性有機脂肪酸的含量關(guān)系很大。一般說(shuō)來(lái),城市污水中所含的易降解的有機污染物是有限的,所以在生物脫氮除磷系統中,釋磷和反硝化之間存在著(zhù)因碳源不足而引發(fā)的競爭性矛盾。
?、芑亓魑勰嘀械南跛猁}問(wèn)題
在整個(gè)系統中,聚磷菌、硝化細菌、反硝化細菌及其它多種微生物共同生長(cháng),并參與系統的循環(huán)運行。常規工藝中,由于厭氧區在前,回流污泥不可避免地將一部分硝酸鹽帶入該區,一旦聚磷菌與硝酸鹽接觸,就導致聚磷效果下降。這主要是由于反硝化細菌與聚磷菌對底物形成競爭,其脫氮作用造成碳源無(wú)法滿(mǎn)足聚磷菌的充分釋磷所致。
短程硝化反硝化生物脫氮也可稱(chēng)為亞硝酸型生物脫氮,它是通過(guò)控制特殊的環(huán)境條件抑制硝酸菌的生長(cháng),使系統中的亞硝酸菌成為優(yōu)勢菌種,從而將廢水中NH4+-N的氧化控制在NO2-階段,形成NO2-的積累,阻止亞硝酸的進(jìn)一步硝化,然后直接進(jìn)行反硝化,形成NH4+→NO2-→N2的脫氮過(guò)程。其中反硝化菌直接以NO2--N為最終受氫體進(jìn)行反硝化脫氮的過(guò)程。
各水池容積計算:
-第1級脫氮池:根據表2-3的脫氮速度(標準)求得氮容積負荷,計算第1級的氮去除量(流入氮量×第1級去除率)。
-根據硝化池:硝化速度求得氮容積負荷。這時(shí),考慮為了全量硝化對流入氮量進(jìn)行計算。
-第2脫氮池:求得脫氮速度(甲醇?醋酸),對第2級的去除對象氮量(流入氮量-第1級去除量)進(jìn)行計算。
-膜分離池:為了防止由于汚泥分解造成氮的再偏析,膜分離池容量應為可以設置膜分離裝置的最小容量。
2) 流程2(BOD/N≧4)
和流程1一樣、根據第1級脫氮池的脫氮量計算去除率決定硝化液循環(huán)比(R),因為流入BOD高,所以R≧4。根據各池的汚泥濃度設為多少決定返送汚泥比(r)(表2-4)。各池的汚泥濃度減小時(shí)各水池的容量增大、所以最好返送汚泥比(r)≧3。
和流程1相比第1脫氮池的MLSS可以提高,所以有可以減小水池的優(yōu)點(diǎn)。
-第1脫氮池:根據表2-3的脫氮速度(標準)求得氮容積負荷、對第1段的去除對象氮量(R=4的場(chǎng)合 流入氮量×4/5)進(jìn)行計算。
-硝化池:根據硝化速度求得氮容積負荷。這時(shí)、考慮為了全量硝化對流入氮量進(jìn)行計算。
-第2脫氮池:需注入脫氮時(shí)所需要的加氫量。池容量是求得脫氮速度(甲醇?醋酸)、對第2段的去除對象氮量(流入氮量-第1段去除量)進(jìn)行計算。
-膜分離池:為了防止由于汚泥分解造成氮的再偏析、膜分離池容量應為可以設置膜分離裝置的最小容量。
然而并非所有的反硝化菌都可進(jìn)行完整的反硝化反應, 2002), 部分反硝化菌只能完成反硝化反應鏈中的一個(gè)或多個(gè)步驟, 這些微生物在反硝化反應鏈上所承擔的角色取決于其所擁有的反硝化還原酶的種類(lèi)和數量.如在活性污泥中常見(jiàn)的假單胞菌(Pseudomonas), 它同時(shí)具有反硝化呼吸鏈中的全部反硝化還原酶, 可將NO3--N還原為N2, 而埃希氏大腸桿菌(E.coli)及反硝化古菌(Archaea, ANME-2d)僅含有硝酸還原酶, 只能將NO3--N還原為NO2--N.通過(guò)改變反應條件, 富集僅含有硝酸還原酶的反硝化菌, 即可實(shí)現亞硝氮的積累.
碳源種類(lèi)和碳氮比(COD/NO3--N)也是影響反硝化過(guò)程中NO2--N積累的重要因素.研究表明反硝化反應以乙酸鈉作為碳源時(shí)具有最大比反硝化速率, 且存在NO2--N積累現象.當碳源不足時(shí)(C/N < 3.2), NO2--N會(huì )出現明顯積累, 且積累量隨碳源增加而增加.
本研究以城市污水處理廠(chǎng)營(yíng)養物去除系統中的活性污泥為對象, 乙酸鈉為碳源, 在不同的C/N下, 通過(guò)控制反應時(shí)間, 將反硝化過(guò)程控制在NO3--N還原為NO2--N這一步驟, 以達到為厭氧氨氧化反應提供NO2--N的目的.同時(shí)通過(guò)對比不同C/N下NO2--N積累率, 探究實(shí)現NO2--N穩定積累的最佳C/N, 為現有反硝化系統組成理論提供依據.
接種污泥及富集培養方法
實(shí)驗在3個(gè)平行的SBR反應器中進(jìn)行, 進(jìn)水C/N分別為1、2.5和4.反應器容積均為1 L, 初始污泥濃度為1000 mg·L-1, HRT為12 h, SRT為8 d, 反應溫度為25~27 ℃.接種污泥取自西安市第四污水處理廠(chǎng)A/A/O生物反應池中好氧區末端.
試驗期間, 通過(guò)不斷縮短反應時(shí)間, 達到將NO3--N僅還原至NO2--N的目的.具體操作方式為:進(jìn)水結束后, 監測反應器內的亞硝酸鹽濃度, 當其濃度達到最大值時(shí), 強制沉淀排水, 終止反應, 此后, 反應器處于閑置狀態(tài), 等待下一個(gè)循環(huán).之后維持該反應時(shí)間不變, 待NO2--N積累率降低時(shí), 再次縮短反應時(shí)間, 以此往復.
實(shí)驗用水
實(shí)驗用水采用自來(lái)水人工配制, 進(jìn)水NO3--N濃度均為50 mg·L-1, 乙酸鈉分別按照C/N=1、2.5和4添加, 同時(shí)加入氯化銨和磷酸二氫鉀補充微生物增長(cháng)所需氮磷, 并通過(guò)NaHCO3調節pH, 保持混合液的pH為7.0~8.0.
批次試驗
(1) 反硝化活性測定
定期測定不同C/N下反硝化過(guò)程中NOx--N的濃度變化, 以此考察活性污泥的反硝化活性.具體操作方式為:反應周期結束時(shí)從不同C/N反應器中各取200 mL活性污泥, 經(jīng)淘洗后分別置于3個(gè)400 mL廣口瓶中, 用氮氣吹脫5 min后加入基質(zhì)(NO3--N:50 mg·L-1), 并按照C/N=1、2.5和4分別添加乙酸鈉, 密閉后放入25 ℃恒溫水浴振蕩器中進(jìn)行培養.反應過(guò)程中每間隔5 min定時(shí)取樣, 分析測定樣品中的NO3--N、NO2--N、COD等指標.
(2) 碳源含量對反硝化活性影響
為了探究碳源含量對反硝化過(guò)程中NO2--N積累的影響, 設計實(shí)驗:取C/N=2.5反應器中的污泥進(jìn)行反硝化反應, 在NO2--N積累量達到最大時(shí)停止反應, 之后繼續添加足量COD, 整個(gè)反應過(guò)程中定時(shí)取樣, 取樣結束后立即分析測定水樣的NO3--N、NO2--N、COD等指標.
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