浅谈A_2_O系统脱氮效果及其相关影响因素_李娟

浅谈A2O系统脱氮效果及其相关影响因素李娟(天津创业环保股份有限公司,天津300060)摘要:结合天津纪庄子污水处理厂A2O工艺系统的脱氮效果,对生物脱氮机理、影响脱氮效果的因素进行研究,着重分析了碳源对污水处理厂A2O工艺系统脱氮效果的影响,为提高A2O工艺系统脱氮效果提供了可靠的指导经验。关键词:生物脱氮;A2O;碳源;硝化;反硝化中图分类号:TU992.3文献标识码:C文章编号:1008-3197(2008)S1-0138-04收稿日期:2008-03-10作者简介:李娟(1980-),女,助理工程师,学士,从事污水处理工艺研究。在自然生态系统中,氮素既是维持生态系统营养物质循环的重要元素之一,也是引起水质恶化、生物多样性降低和生态系统失衡的主要因素。20世纪80年代以后随着氮污染问题的日趋尖锐化以及公众环境意识的加强,越来越多的国家和地区都制定了严格的氮素限值和排放标准。尤其近二三十年间,氮允许排放的数量和浓度越来越低,氮的考核指标也由单一的氨氮指标发展到总氮。为了控制氮素引起的污染,我们必须对污水处理厂的脱氮效果进行研究和有效控制,以减少氮素对水体的污染。1生物脱氮机理生物脱氮是在微生物的作用下,将有机氮和NH3-N转化为N2和NxO气体的过程。污水中的氮主要以有机氮或氨氮形式存在。有机氮可通过细菌分解和水解转化成氨氮。生物脱氮的基本原理是先通过硝化将氨氮氧化成硝酸氮(NO3--N),再通过反硝化将硝酸氮还原成氮气(N2)从水中逸出。生物硝化作用包括两个步骤,第一步是通过亚硝酸菌的作用将氨氮氧化为亚硝酸氮(NO2--N),第二步是通过硝酸菌的作用将亚硝酸氮进一步氧化为硝酸氮。进行硝化作用的两类细菌都是革兰氏阴性无牙孢杆菌,并为严格好氧的专性化能自养菌。反应式如下:55NH4++76O2+109HCO3亚硝酸菌C5H7O2N+54NO2-+57H2O+104H2CO3400NO2-+NH4++4H2CO3+HCO3-+195O2硝化细菌C5H7O2N+3H2O+400NO3-式中,C5H7O2N为亚硝酸细菌和硝酸细菌的细胞。如果不考虑硝化过程中硝化细菌的增殖,可以下式表示硝化过程NH4-+2O2硝化细菌NO3-+2H++H2O由上述反应式计算可知,将1g氨氮氧化为硝酸氮需4.57g氧,并消耗7.14g碱度(以CaCO3计)。另外硝化过程产生酸度,对于碱度低和氨氮浓度高的废水必须外加碱以维持硝化作用所—138—水务环境天津建设科技2008·增刊适宜的pH值。硝化作用的最佳pH值范围为8.0～8.4。生物反硝化作用是反硝化细菌以有机碳为碳源,将硝酸氮还原为氮气而逸入空气中。反硝化细菌是兼性异氧菌。反应式为:5C(有机)+4NO3-+2H2O反硝化菌2N2+5CO2+40H-由上述反应式计算可知,每还原1g硝酸氮可提供3.74g碱度(以CaCO3计)。另外欲去除4个硝酸氮必须提供5个有机碳。1个碳氧化成CO2需2个氧,5个碳折算成BOD值为160(32×5=160),因此理论上反硝化池的BODTN必须>2.86[(32×5)(14×4)=2.86],这样才能满足反硝化细菌对碳源的需要。反硝化反应在缺氧条件下进行,其适宜的pH值为中性或微碱性。如果污水中的有机物可用于反硝化反应,则不需另加有机物,如果不具备这种条件,需另投加有机物,一般投加甲醇,此时反硝化反应可写为:6NO3-+5CH3OH※3N2+5CO2+7H2O+6OH-2NO2-+CH3OH※N2+CO2+H2O+2OH-2生物脱氮效果(1)A2O工艺系统进、出水TN设计标准。进水TN设计值40mgL;出水TN设计值15mgL。(2)纪庄子污水处理厂A2O工艺系统进、出水TN实际值见表1。表1进出水TN实际值项目1月2月3月4月5月6月7月8月9月平均值进水TN(mgL)出水TN(mgL)去除率%42.8924.9741.543.7526.8038.642.1131.3425.045.3832.0929.048.7325.5446.147.2421.6354.543.9925.0842.339.7222.3742.837.9723.7037.643.5325.9540.4由表1可见,纪庄子污水处理厂2007年1～9月份进水TN平均值为43.53mgL,出水TN平均值为25.95mgL,平均去除率为40.4%。3影响因素分析3.1酸碱度(pH值)表2进出水pH值项目1月2月3月4月5月6月7月8月9月平均值进水pH值出水pH值7.307.177.457.227.677.417.587.307.677.307.637.197.647.157.667.177.647.127.587.23酸碱度是影响废水生物脱氮工艺运行的重要因素之一。硝化作用的最佳pH值范围为8.0～8.4