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 行業新聞

清泉知識課堂-污水處理反硝化中外部碳源投加量簡易計算方法

       多段活性污泥法脫氮工藝將氧化去除BOD5、硝化、反硝化分別在幾段反應池中單獨進行。先氧化去除BOD5,再進行硝化反應,最后進行反硝化反應。每一段有自己單獨的反應池和沉淀池,有單獨的回流污泥和菌種,功能單一,便于調節到最佳工況,獲得最高的反應速率。但其構筑物多,投資大,污水中的碳源不能利用于脫氮,藥耗、能耗大,運行費用高,所以逐漸被單段活性污泥法脫氮工藝所取代。

       多段活性污泥法甲醇投量計算公式為:

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這個計算式存在以下局限性:

(1)式(1)中的系數2.47和1.53(以COD表示時為3.7和2.3)是根據反硝化反應式理論計算得出,見式(2)、式(3),而在實際污水處理過程中,情況要復雜得多,不僅污水中有很多對反硝化有利和不利的物質,同時工藝過程也受工程環境條件的限制,很難達到理想的反應條件,這種理論和工程實踐的差異如果不予考慮,將會造成較大的誤差。

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(2)式(1)是在多段活性污泥法脫氮流程中得出的,而當前的主流工藝是單段活性污泥脫氮工藝,其生態系統更為復雜,影響因素更多,如果生搬硬套多段活性污泥脫氮工藝的數據,也會出現明顯的誤差。

(3)式(1)中有需要反硝化的硝態氮濃度[NO3-N]和亞硝態氮濃度[NO2-N]兩個參數對于多段活性污泥脫氮工藝來說,可以通過監測反硝化池進水中的NO3-N和NO2-N得到。但對于單段活性污泥脫氮系統來說,情況就要復雜得多。如果測量前置缺氧池進水中的NO3-N和NO2-N,代入式(1)中得到的不僅是外部碳源,還包含原污水中的內部碳源,計算起來相當麻煩,很難操作。

式(1)的局限性使其很難應用于單段活性污泥脫氮工藝實際工程。為此本文參照德國ATV標準,修正式(1)的局限性,推薦一種適用于單段活性污泥脫氮流程的外加碳源簡易計算方法。

推薦外部碳源投加量簡易計算方法

統一的計算式為:

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式(4)的主要修正表現在:

(1)將式(1)中的甲醇量改用COD表示,這樣有利于計算各種外加碳源量。當前使用的外部碳源除甲醇外,還有乙酸、乙酸鈉、葡萄糖等。甲醇最經濟,但屬于易燃易爆的危險化學藥品,適用于長期使用且用量大的污水處理廠,偶爾使用或用量較小時,宜采用其他較安全的碳源。

常用的外部碳源參數值見表1

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(2)對式(1)中的系數值2.47(以COD表示為3.7)進行修正,把理論計算值修正為實際工程檢驗后的數值。德國ATV標準是針對單段活性污泥法污水處理廠設計的指導性文件,其中規定反硝化1kgNO-3-N需投加外部碳源(以COD計)5kg,(相當于甲醇3.33kg),這是從大量工程實踐中得出的經驗值,應該更接近實際情況。

(3)所有反硝化的氮均按硝態氮計算,忽略亞硝態氮的積累,從而簡化計算。生物脫氮工藝處于穩態運行時,系統中不會產生亞硝酸鹽積累,通常在反應池中亞硝酸鹽濃度很低,往往可以忽略不計。只有在特殊情況下,系統按短程硝化反硝化運行時,才需要考慮亞硝酸鹽的積累,一般情況下不予考慮。

(4)反硝化池中溶解氧很低,所需要的碳源量極少,可以忽略不計,以簡化計算。如A/O工藝的A池通常控制DO<0.5mg/L,所需的外加碳源量為0.5×0.87×1.5=0.65[(COD)mg/L],只相當于0.13mg/L氮所需的外加碳源量,比檢測和計算誤差還小,省去該項對結果基本無影響。

需用外部碳源反硝化去除的氮量計算


1、已經運行的污水處理廠

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2、設計中的污水處理廠

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圖1中氮平衡是將整個系統看成一個封閉系統,進入這個系統的氮等于排出這個系統的氮,質量守恒,而系統內的內回流因為不涉及進出系統,所以一概不考慮,從而簡化計算。同化作用進入污泥中的氮按BOD5去除量的5%計,即0.05(Si-Se),Si、Se分別為進水和出水的BOD5濃度。

進水總氮和出水總氮均包括各種形態的氮。進水總氮主要是氨氮和有機氮,出水總氮主要是硝態氮和有機氮反硝化作用去除的氮與反硝化工藝缺氧池容大小和進水BOD5 濃度有關。

德國ATV-A131E中提出了反硝化設計參數的概念,將其定義為反硝化的硝態氮濃度與進水BOD5 濃度之比,表示為Kde(kgNO-3—N/kgBOD5),由此可算出反硝化去除的硝態氮[NO-3-N]=KdeSi。從理論上講,消耗2.86kgBOD5可反硝化1kg硝態氮,即Kde=1/2.86=0.35(kgNO-3—N/kgBOD5),但在實際工程中,進入缺氧池的BOD5不可能都被反硝化菌利用,能被利用的只有幾分之一,實際Kde遠小于0.35。

ATV-A131E標準通過總結實際工程的數據,提出了可實際應用的反硝化設計參數表,見表2。

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將上述各項代入圖1的氮平衡方程,可表示為:

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