污水处理技术工艺

高标准排放下市政污水处理厂反硝化脱氮影响因素及优化分析

发布日期:2019-08-08 / 发布者:鸿淳环保科技 / 点击:

近年来,我国城市污水处理厂的污水排放标准越来越严格。特别是总氮(TN)指标,有些地方要求出水排放标准从原来的15 mg/L到10 mg/L甚至更为严格,本研究结合实际经验和实验验证,指出了该指标存在的主要问题和对策。讨论了污水处理厂异养反硝化和反硝化的过程。分析和讨论了碳源、内回流比、内回流溶解氧(DO)和搅拌条件等影响脱氮的主要因素,为城市污水处理厂高效稳定的脱氮提供技术依据。蚂蚁。指南。

污水处理厂脱氮、脱氮的主要影响因素

随着我国经济的发展,污水排放量不断增加。污水处理厂的数量和处理能力也逐年增加,从2009年底到2018年底,污水处理厂的数量从1958年增加到5362个,处理规模从1.03增加到108 m/d,污水处理厂的污水排放标准也逐步严格,城市污水处理厂的污染物排放标准定为10/15 mg/L,征求意见稿TN。一些区域标准甚至要求达到5mg/L,因此,高效、稳定的脱氮是大多数污水处理厂最迫切需要解决的问题。

中国城市污水处理厂的反硝化过程主要基于生物方法。经过调查,异养反硝化是最终去除总氮,但由于各种因素,反硝化作用是大多数污水处理厂面临的主要问题。通过对全国58个污水处理厂全过程的过程分析,发现碳源,内部回流比,DO和搅拌是影响反硝化和反硝化的主要因素(表1)。其中,碳源是制约反硝化和反硝化过程的最重要因素,占85.5%;其次是内回流比,占16.4%;此外,DO,搅拌和其他一些因素在实际操作中也是相反的。硝化和反硝化具有一定的效果。

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碳源对反硝化和反硝化的影响及优化

因碳缺乏而降低脱氮性能在污水处理厂中很常见

在生物反硝化系统中,以小分子有机物为主的碳源是反硝化的主要电子供体。在实际的生物反硝化过程中,系统中可降解有机物含量低往往导致电子供体相对短缺,反硝化反应不完全。当进水中的碳源不足以为反硝化提供电子供体时,必须补充额外的碳源。去除硝酸盐所需的有机物量以BOD 5/TN为特征。为了保证反硝化的顺利进行,必须提供足够的碳源。根据传统的生物反硝化理论,1mg/L硝态氮对氮的BOD 5当量为2.86mg/L。考虑到生物合成、溶解氧消耗、污泥排放等因素的影响,结合研究和工程经验,一般要求BOD 5/TN>4。以太湖流域污水处理厂为例,BOD 5/TN比值范围为3.345≤3.468。对太湖流域城市污水处理厂2007~2017年的进水BOD 5/TN数据进行了研究和调查。

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从实验结果可以看出,太湖流域城市污水处理厂进水BOD5 / TN维持在3.5~4.3左右,平均为3.87,对生物氮需求略有不足。 。不同城市的进水水BOD5 / TN值不同。南京和镇江城市污水处理厂的进水BOD5 / TN相对较低。在2至3之间,碳源严重不足,需要额外的碳源来促进脱氮。氮气效应确保出水水质符合标准。

反硝化速率可以用来表征活性污泥在进水中仅使用碳源的反硝化性能,反硝化潜力可以用来表征活性污泥在充分和充分的条件下反硝化的最佳效果。优质碳源。通过比较,分析了进水中碳源对反硝化的影响。研究了58个污水处理厂活性污泥的反硝化速率和反硝化潜力。结果如下:表2(未给出部分植物的数据):

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在所调查的58个污水处理厂中,活性污泥的平均反硝化率仅为1.4毫克的氮-N/gvss·h,平均反硝化潜力为7.2毫克的氮-N/gvss·h,污水处理厂的理论反硝化率为3-5毫克的氮-N/g vss·h。也就是说,由于碳源不足,污水处理厂的反硝化性能没有得到充分发展,这是一个普遍存在的问题。如何选择碳源的类型和添加点,确定碳源的最优量,对提高污水处理厂的脱氮效果具有重要意义。

碳源优化反硝化的实例研究。

目前,城市污水处理厂使用的额外碳源主要包括工业级小分子有机物质,如冰醋酸,果糖和醋酸钠,一些污水处理厂使用葡萄糖,白糖或外围啤酒厂和食品加工厂。 。高BOD5 / TN废水。

理论上,可降解有机物可以作为反硝化的碳源,但在实际应用中,不同碳源作为电子供体对反硝化的促进作用不同,最佳投加比例也存在一定差异。因此,选择了污水处理厂常用的碳源冰醋酸、果糖和醋酸钠作为碳源进行碳源对比实验,寻找最佳碳源。

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同时,以乙酸钠作为碳源活性污泥去除NO3-n较好,其次是冰乙酸,但考虑到这两种碳源的价格和实际反硝化作用,添加冰乙酸的操作成本较低,冰乙酸可以选择作为额外的碳源(表3)。

除这类碳源外,碳源添加点的选择对反硝化反应充分利用外部碳源的能力具有重要意义。污水处理厂外碳源主要用于解决反硝化问题,碳源浓度主要集中在进水、预缺氧池、厌氧池和缺氧池。本研究以污水处理厂为研究对象,研究了碳源对反硝化的影响。

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注:设置了如下全流程位点:①进水 ②厂内循环水(污泥处置除臭喷淋水) ③细格栅出水 ④曝气沉砂池出水 ⑤前缺1廊道⑥前缺2廊道 ⑦厌氧1廊道 ⑧厌氧2廊道 ⑨缺氧1廊道 ⑩缺氧2廊道 ⑪缺氧3廊道 ⑫缺氧4廊道 ⑬好氧1廊道前段 ⑭好氧1廊道后段 ⑮好氧2廊道后段 ⑯好氧3廊道 ⑰好氧4廊道后段 ⑱外回流液 ⑲二沉池出水 ⑳高效沉淀池出水 ㉑V型滤池出水

污水处理厂主要工艺流程为A2/O,设计进水COD为550 mg/L,实际进水COD仅为318.2 mg/L,进水有机负荷低于设计值,不利于反硝化和反硝化。为了了解污水处理工艺的反硝化和反硝化性能,分析了污水处理厂生化段硝酸盐浓度的变化(图2)。

在上一次试运转期间,该厂在缺氧池4号走廊添加了碳源,但硝态氮的去除效果不明显。原因是缺氧池4走廊是内部回流走廊,确实是0.5毫克/升。内部回流携带的溶解氧会消耗高质量的碳源。为了避免碳源的无效消耗,碳源输入位点将改为缺氧池1走廊,做为0.11 mg/l,并对过程中的氮成分进行分析。

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图3和图3。4测定了碳源添加点调整前后生化阶段硝酸盐浓度的变化。从图中可以看出,调整碳源添加部位后,反硝化效果明显提高。好氧池末端的硝酸盐氮浓度显著降低到10 mg/L左右,有利于TN在高排放标准下的稳定排放。

总之,碳源和加料点的类型对反硝化和反硝化具有更大的影响。

(1)在本研究选择的三种碳源中,醋酸钠效果最好,价格适中。它可以作为额外的碳源。但各污水处理厂的实际情况不同,应根据实际情况选择相应的附加碳源,并考虑周边高BOD5/TN废水,实现物料循环利用。

(2)建议加入点选择高硝态氮、低氮化度、良好搅拌效果的原理。

内回流比对反硝化的影响及优化

内部流速过大或不足会影响反硝化和反硝化

内回流一般指传统的a2/o(图5)过程中,由需氧段的硝化反应产生的含氮混合物输送到次氧段的过程。其目的是为次氧段的反硝化反应提供氮。改进反硝化和反硝化性能。

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回流比对生化系统的治疗效果有重要影响。例如,传统的a2/o过程中,脱氮率与内部回流(r)和外部回流(r)的关系如下:

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因此,提高内回流比有利于提高反硝化效果。但是,过大的内回流速率容易将大量的溶解氧带入缺氧池,影响缺氧环境,造成反流泵能耗的浪费,内部回流的缺乏也会导致缺氧段硝酸盐氮含量不足,从而限制反硝化效率。因此,选择合适的内回流比可以有效地提高生物反硝化的反硝化性能。

调整内部回流比以优化脱氮情况分析

污水处理厂的主要工艺是A2/O,出水总氮偏高。为了了解植物的反硝化性能,对植株生化剖面中的硝酸盐氮浓度进行了分析(图6-图6)。7)。

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图6显示了生化部分氮-氮的浓度。从图中可以看出,当氧气池反流回到内回流点时,在内回流点有大量的not-n。厌氧池实际上是一个缺氧环境,反硝化和反硝化。效果很明显。氧气罐中的氮浓度大于氧气罐中的氮浓度,可提高内回流比,进一步提高除氮效果。将内回流比由原来的100<垃圾>提高到200<GT;,并测量了沿路径氮的变化。

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FIG.7显示了工艺调整前后生化池中氮浓度的变化趋势。从图中可以看出,6月28日二级沉淀池出水硝酸盐浓度仅为9.2mg/L,低于6月27日工艺调整后的11.43mg/L和6月25日工艺调整前的13.6mg/L。工艺调整后二沉池出水硝酸盐氮浓度也明显降低,说明改善内回流有利于去除硝酸盐氮,保证出水TN的排放。

在实际操作中,需氧池中氮态氮浓度较高,缺氧区氮态氮浓度较低。因此,建议污水处理厂:

(1)内回流泵安装时,留有调整余地;

(2)在污水处理厂运行期间,可将缺氧端和氧端的硝态氮列入每日检测指标,并定期进行检测,及时调整内回流比,提高反硝化和反硝化性能;

(3)AAAO工艺可考虑提高脱硝性能。

内部回流溶解氧对反硝化的影响及优化

内回流中过多的溶解氧会影响脱氮效果

内回流溶解氧专指传统的a2/o过程中,在氧池中携带到缺氧池中的单质氧分子。因为反硝化细菌是兼性细菌,根据游离氧(o2)和硝酸盐(not 3-)作为电子受体的氧化能力数据,o2作为电子受体的容量大约是not 3-的1.2倍,所以当池中含有溶解氧时,微生物会优先将游离氧作为电子受体,用于氧化碳衍生的有机物。

城市污水处理厂缺氧池中的溶解氧主要来源于内回流混合夹带。在此基础上,建立了在碳源不足的条件下,内回流混合氧对缺氧池反硝化作用的理论预测模型,其计算公式如下:

△TN = 0.35·k·r·DO内回流/ 100

其中,TN内回流携氧导致污水系统TN去除量降低,mg/L;

0.35-o2去除N3-n影响的等效因子,mg No3-n/mg o2;

K影响常数,根据仿真实验,工程中1.2≤1.4;

r—内回流比,%;

在DO中DO - 进入缺氧罐的内部回流混合物的DO值,mg / L.

通过减少内部回流溶解氧优化反硝化的案例研究

污水处理厂的主要工艺是a2/o+mbr工艺(图8,mbr是指膜生物反应器)。水的设计要优于国家标准。

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装置中的回流直接从膜池回流到缺氧池。膜池中的溶解氧一般大于7mg/L,直接回流到缺氧池会携带大量的溶解氧,从而影响缺氧池的反硝化作用。

为了研究高溶解氧回流对缺氧反硝化的影响,设计了减少溶解氧中硝酸盐浓度变化的设计。实验结果如下:

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图9表示不同内回流DO条件下缺氧反硝化硝态氮浓度变化。高溶解氧条件下,即初始溶解氧为7 mg/L时,在实验前10 min内NO3--N有上升的现象,而后NO3--N开始下降,下降量为1.4 mg/L。降低溶解氧后,即初始溶解氧控制为3 mg/L时,在实验初始阶段NO3--N基本保持恒定,而后NO3--N开始下降,下降量为3.2 mg/L。

实验结果表明,高溶解氧对反硝化作用的影响较大,降低内部回流溶解氧可有效提高not-n降解,可提高1.8mg/l的not-n降解。

通过内部回流将高硝酸盐氮气从好氧罐输送至缺氧段,进一步开发脱氮的潜力。针对回流液中溶解氧问题,建议污水处理厂:

(1)好氧池可设计成梯度曝气结构,以降低内回流中溶解氧的溶解度。

(2)在有氧泳池中,通过加壁将分离的氧消除区分开,通过氧消除区后将内部回流输送到缺氧区。

搅拌对脱氮影响及优化

混合不均匀或强度不足会导致污泥沉积和污泥水分离。

活性污泥法处理污水过程中,如何使活性污泥与水体混合接触是提高处理效果的关键因素之一。但本研究在实际调查中发现,部分出水总氮存在超标风险的污水处理厂存在搅拌不均匀或搅拌强度、范围不够等情况,以致出现污泥沉积、泥水分离现象。

改善搅拌条件优化脱氮的实例研究

对某污水处理厂进行了sbr工艺调查,发现该处理厂进料阶段存在严重的泥浆分层现象。

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图10显示了不同搅拌条件下硝酸盐浓度的变化。在搅拌不足的情况下,反硝化性能明显下降。在反应时间为2h时,硝酸氮仅下降了9.3 mg/L,而在全搅拌条件下,1h内硝酸盐氮下降了25.8 mg/L。在全搅拌条件下,污水与活性污泥完全接触,提高了反硝化效果。

建议污水处理厂通过以下方式改善混合效果:

(1)设计时,选择合理的搅拌流量装置,建议有条件的人进行水力模拟试验确定;

(二)保证搅拌器正常运行。

建议

针对调查中发现的影响污水处理厂反硝化的主要因素,如碳源、内回流比、内回流溶解氧、搅拌等,在较高的排放标准下,提出了以下建议:

(1)通过选择合适的碳源类型和碳源加料点可以优化碳源添加。

(2)生化池硝酸盐氮浓度常规检测,及时调整内回流比,可优化内回流比。

(3)内部回流溶解氧可以通过在氧箱末端设置隔离的氧消除区来优化,以降低回流液的做值。

(4)通过选择合理的搅拌推力器,保证搅拌推进器的正常有效运行,实现搅拌的优化。

高标准排放下市政污水处理厂反硝化脱氮影响因素及优化分析

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