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污水處理中硝化細菌生存的影響因素及控制硝化細菌更多的還是在伴隨著(zhù)菌膠團的生存,有機物的去除是先進(jìn)行碳氧氧化,再進(jìn)行氮氧化。有機物先通過(guò)菌膠團分解氧化生成二氧化碳與水,部分作為自身能量消耗。只有有機負荷降低到一定程度,硝化細菌才開(kāi)始工作進(jìn)行硝化反應。對于這個(gè)污泥負荷,設計值及經(jīng)驗值一般小于0.15kgBOD5/KgMLss.d。通過(guò)介紹相信大家也能知道污泥負荷對于硝化細菌,硝化反應是尤為重要! 首先簡(jiǎn)單介紹一下污泥齡:污泥齡是指曝氣池中活性污泥的總量與每日排放的剩余污泥的比值,穩定運行時(shí)剩余污泥量就是新增長(cháng)的活性污泥量。因此,污泥齡也是新增長(cháng)的活性污泥在曝氣池中的平均停留時(shí)間,也可以理解為污泥總量增長(cháng)一倍也就是繁殖一代所需要的時(shí)間。 泥齡ts是活性污泥在曝氣池中的平均停留時(shí)間,即曝氣池中的活性污泥量/每天從曝氣池系統排出的剩余污泥量 式中: tS——泥齡,d X——曝氣池中的活性污泥濃度,即 MLSS,kg/m3 VT——曝氣池總體積,m3 QS——每天排出的剩余污泥體積,m3/d XR——剩余污泥濃度,kg/m3 Q——設計污水流量,m3/d XE——二沉池出水的懸浮固體濃度,kg/m3 為了保證好氧系統的微生物中有足夠的硝化菌,需要增加硝化菌的繁殖數量,為此雖然硝化菌的繁殖周期在5d,但是為了提高硝化菌的濃度,通常將污泥齡控制在繁殖周期的 2 倍。有些資料也顯示是10~15d。 案例分享:某生活污水處理廠(chǎng),主要工藝為A2O工藝,進(jìn)水水量5000m3/d,進(jìn)水 COD300-400mg/l 進(jìn)水氨氮為 20mg/l,出水在16-20mg/l,氨氮出水要求 5mg/l。從去除率來(lái)看脫氮效果不明顯,幾乎沒(méi)有經(jīng)過(guò)現場(chǎng)詢(xún)問(wèn)運營(yíng)人員,運行管理人員平時(shí)運行,如果出水 COD 升高,檢測SV30 為 85%時(shí),他們就采取排泥措施,還有DO偏高,污泥沉降性能不好,他們也會(huì )排泥,基本 1-2d 排一次泥,根據現場(chǎng)分析判斷,排泥太勤,污泥齡短硝化菌流失,硝化效率低下甚至無(wú)去除率。 針對現場(chǎng)情況建議: 1.條件允許的情況下投泥。 2.減少排泥時(shí)間,甚至不排。提高污泥齡。
有毒有害物質(zhì)對于所有微生物,細菌都是致命的作用。硝化細菌也不例外。下面介紹一下有毒有害物質(zhì):有毒有害物質(zhì)是指抗生素等殺菌物質(zhì),也包含影響硝化反應酶活性的物質(zhì),比如重金屬及其有機化合物。盡量防止這些物質(zhì)進(jìn)入系統。 抑制性物質(zhì) : 抑制硝化的物質(zhì)主要有重金屬、酚、硫脲及其衍生物、 游離氨、雙氧水等。有毒有害物質(zhì)對于微生物是致命的,所以在處理一些含有毒有害物質(zhì)的污水時(shí)一定要做好預處理,防止有毒有害物質(zhì)進(jìn)入生化池!
污水處理中PH至關(guān)重要,同理pH值酸堿度也是影響硝化作用的重要因素。硝化菌對pH反應很敏感,在pH中性或微堿性條件下(pH為8~9的范圍內),其生物活性最強,硝化過(guò)程最迅速。 關(guān)于PH值,污師們都知道硝化反應會(huì )消耗堿度,致使PH值會(huì )降低。但是PH降低不一定就是因為硝化反應引起。接下來(lái)分析一下關(guān)于PH降低的原因:PH下降的原因可能有兩個(gè): 一是進(jìn)水中有強酸排入,導致人流污水pH降低,因而混合液的pH也隨之降低。 二是由硝化方程式可知,隨著(zhù)NH3-N被轉化成NO3-N,會(huì )產(chǎn)生部分酸度H+,這部分酸度將消耗部分堿度,每克NH3-N轉化成NO3-N約消耗 7.14g堿度(以CaC03計)。因而當污水中的堿度不足而TKN負荷又較高時(shí),便會(huì )耗盡污水中的堿度,使混合液中的pH 值降低至7.0 以下,使硝化速率降低或受到抑制。 如果無(wú)強酸排人,正常的城市污水應該是偏堿性的,即PH一般都大于 7.0,此時(shí)的pH則主要取決于污水中堿度的大小。 而對于工業(yè)廢水,PH波動(dòng)較大,所以進(jìn)入好氧池中的PH要時(shí)常監測。硝化菌的最佳 PH值范圍是 7.5-8.0,PH太高或者太低都會(huì )影響。硝化菌的生長(cháng),從我們的運營(yíng)經(jīng)驗來(lái)看PH低于6.8時(shí)硝化菌的生長(cháng)就會(huì )收到抑制。同時(shí)不能高于8.9。 案例分享:某城市污水處理廠(chǎng)(生活+工業(yè))日處理量2萬(wàn)m3/d,工藝;水解酸化+A2/O進(jìn)水指標COD:200~300mg/L,氨氮NH3-N:15~20mg/L,TN:25mg/L ,TP:1mg/L。排放標準一級A。 情況描述;系統一直運行正常,忽然一夜之間氨氮升高,直到基本無(wú)去除率,曝氣池污泥顏色不正常發(fā)暗,無(wú)土腥味,二沉池飄泥。COD出水指標升高。由于事故發(fā)生在第二天才發(fā)現指標異常。經(jīng)詢(xún)問(wèn)當班人員頭天沒(méi)有發(fā)現異常。唯一不正常就是發(fā)現旋流沉砂池表面有大量泡沫。由于系統惡化比較快,初步懷疑有毒有害物資進(jìn)入,有大量異常工業(yè)廢水進(jìn)入。通過(guò)檢測水解池出口PH:4.5~5.0 曝氣池PH:5.5~5.8 溶解氧:5.0~5.8 通過(guò)分析得出由于工業(yè)酸性廢水進(jìn)入,導致系統PH降低,微生物得到抑制,菌膠團趨于解體。硝化細菌死亡,氨氮無(wú)去除率,COD超標。為了盡快恢復系統決定停止進(jìn)水,排空水解池,調節進(jìn)水PH,開(kāi)大污泥回流系統稀釋中和生化系統PH,提高曝氣池污泥濃度。投加部分污泥,5天左右系統恢復正常。同時(shí)向環(huán)保局報告排查異常水質(zhì)來(lái)源。
對于溫度的要求也是至關(guān)重要! 硝化菌的比生長(cháng)速率u:
由上面式子可以看出硝化菌的生長(cháng)速率和溫度成正比關(guān)系,溫度高于15℃,隨著(zhù)溫度的升高,硝化速率也會(huì )增長(cháng),小于 15℃,隨著(zhù)溫度的降低,硝化速率也會(huì )急劇下降。根據我們的經(jīng)驗,溫度低于 15℃, 硝化速率下降 30%,溫度低于 10℃,硝化速率下降 70%。在 10-15℃, 會(huì )出現亞硝酸氮的積累會(huì )導致亞硝酸化的進(jìn)行速度。 所以溫度很重要: 1.每個(gè)菌種都有一個(gè)最適生長(cháng)溫度,溫度過(guò)高或者過(guò)低都會(huì )影響菌種活性,硝化菌的最適生長(cháng)溫度為 25-30℃。 2.一般情況現場(chǎng)出現的問(wèn)題是水溫過(guò)低,那么水溫過(guò)低我們該如何運營(yíng)?我們通常采取如下措施: 提高外回流比,適當增加污泥濃度,提高硝化菌濃度。 適當延長(cháng)好氧池曝氣時(shí)間,(曝氣也會(huì )產(chǎn)生熱量雖然微弱)。需要注意曝氣時(shí)間,防止曝氣過(guò)量污泥解絮。
首先介紹下溶解氧很多人認為是溶解在水中的氧,其實(shí)不然我們將它定義為溶解在水中的氧經(jīng)過(guò)微生物氧化反應利用后水中剩余的氧量。 溶解氧過(guò)高或者過(guò)低對硝化反應的影響? 溶解氧過(guò)高:溶解氧過(guò)高對硝化反應沒(méi)有明顯的抑制,但是好氧池是個(gè)大家庭,溶解氧過(guò)高會(huì )導致污泥老化,菌膠團解體,硝化菌流失。同時(shí)也是對能源的一種浪費。 溶解氧過(guò)低:好氧菌與硝化菌惡性競爭,硝化菌如此嬌貴,如何競爭的過(guò)強大的好氧軍團。根據多年經(jīng)驗溶解氧低于1.5mg/l,硝化細菌便會(huì )收到抑制,低于0.5mg/l,硝化反應基本停止。一般把溶解氧控制在 2-3mg/l 左右為佳。
微生物的生長(cháng)繁殖也離不開(kāi)營(yíng)養物質(zhì)。營(yíng)養物質(zhì)的均衡決定了微生物的生長(cháng)情況。關(guān)于營(yíng)養物質(zhì)也就是碳,氮,磷等物質(zhì)。硝化細菌是自養菌,需要無(wú)機碳源,水中自帶的碳酸根及碳酸氫根以及曝氣和異養菌代謝產(chǎn)生的CO2完全可以滿(mǎn)足硝化細菌的需要,而有機碳源(BOD)對硝化卻是一個(gè)威脅,有機碳源過(guò)多,導致異養菌爭奪氧氣和優(yōu)勢菌種的地位,所以,一般進(jìn)硝化池BOD不大于80PPM,而脫氮系統不缺N源,不需要考慮,磷酸鹽的話(huà),硝化細菌在菌膠團中比例很小,而且合成慢,基本上都可以滿(mǎn)足需要。
硝化反應是將氨態(tài)氮轉化為亞硝態(tài)氮,再亞硝酸菌氧化為硝態(tài)氮。有研究表明當氨氮濃度較低時(shí),隨著(zhù)濃度的增加,氨氧化速率和亞硝酸氧化速率均增加,而且亞硝酸氧化速率增長(cháng)較快,當濃度增大到一定程度,反應速率均減小。 平常運營(yíng)過(guò)程中,總結的經(jīng)驗為氨氮起始濃度(好氧池前端)市政高于 100mg/l 硝化反應,工業(yè)高于 150mg/l 將受到一定程度抑制。(高氮氮廢水可以通過(guò)回流稀釋等避免起始濃度的影響,比如養殖,垃圾滲濾液等)
在生物法處理高鹽含氮廢水的過(guò)程中,鹽分能夠直接影響溶解氧濃度及氧氣轉移到液相的能力,引起硝化微生物新陳代謝功能、活性污泥沉降性、顆粒污泥以及生物膜結構改變,導致生物絮體或胞外聚合物解體從而影響硝化效率。 根據經(jīng)驗:硝化反應的氯小于2000mg/l 的情況下正常進(jìn)行 ;當然如果進(jìn)水比較穩定,可以馴化耐鹽,耐氯,氯在5000mg/L也能正常進(jìn)行。氯的影響在于波動(dòng)性,如果進(jìn)水波動(dòng)大,硝化受的影響就大,很容易流失!
在硝化過(guò)程中需要消耗一定量的堿度,如果污水中沒(méi)有足夠的堿度,硝化反應將導致pH值的下降,使反應速率減緩,所以硝化反應要順利進(jìn)行就必須使污水中的堿度大于硝化所需的堿度。 對于典型的城市污水,進(jìn)水中NH3-N濃度一般為 20~40mg/L。TKN 約 50~60mg/L,堿度約200mg/L(以Ca2CO3計)左右。 在硝化反應中每硝化1gNH3-N 需要消耗7.14g堿度,所以硝化過(guò)程中需要的堿度量可按下式計算: 式中: Q 為進(jìn)入濾池的日平均污水量,m3/d; ΔCNH3-N 為進(jìn)出NH3-N濃度的差值,mg/L; 7.14 為硝化需堿量系數,kg 堿度/kgNH3-N。 Ø 對于含氨氮濃度較高的工業(yè)廢水,通常需要補充堿度才能使硝化反應器內的pH值維持在7.2~8.0之間。計算公式如下: 式中:K 為安全系數,一般為 1.2~1.3。 實(shí)際工程中進(jìn)行堿度核算應考慮以下幾部分:入流污水中的堿度,生物硝化消耗的堿度,分解 BOD5 產(chǎn)生的堿度,以及混合液中應保持的剩余堿度。要使生物硝化順利進(jìn)行,必須滿(mǎn)足下式: 原水總堿度+BOD5 分解產(chǎn)生的堿度>硝化消耗的堿度+混合液應保持的堿度如果堿度不足,要使硝化順利進(jìn)行,則必須投加純堿,補充堿度。 投加的堿量可按下式計算: 補充堿度=(硝化消耗的堿度+混合液應保持的堿度)—(原水總堿度+BOD5 分解產(chǎn)生的堿度 式中: 系統應補充的堿度,mg/L; 硝化消耗的堿度一般按硝化每kgNH3-N消耗 7.14kg堿計算。(以 CaCo3); 混合液應保一般按曝氣池排出的混合液中剩余 50mg/L 堿度(以 CaCO3 計)計算; BOD5 分解過(guò)程中產(chǎn)生的堿量與系統的 SRT 有關(guān)系:
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