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反硝化池脫氮效率差 是什么原因?

2022-09-29信息來源 : 環保工程師

【社區案例】缺氧池反硝化看著還可以啊,產生的小氣泡很多,打上來觀察一下,一會就浮著一層泥,但是總氮還是非常高,是什么原因?

缺氧池脫氮效率差,其實和TN超標的問題重合度很高,顏胖子之前寫過很多氨氮和TN的文章,反硝化脫氮效率低的問題并也不是很復雜,對照文內原因一一對應就行了,本文增加了一些公式的推導,讓小伙伴們能更深刻的理解所寫的內容!

一、缺少碳源

對于脫氮系統,反硝化池中理論上只要CN比為2.86時,就可以完全脫氮,如果再加上微生物自身生長,CN比為3.70時可以完全脫氮公式如下:

假設C為甲醇,甲醇氧化的過程可用(1)式所示,

CH3OH+1.5O2→CO2+2H2O(1)

1、反硝化的時候,如果不包含微生物自身生長,方程式非常簡單,通常以甲醇為碳源來表示。

6NO3-+5CH3OH→3N2+5CO2+7H2O+6OH-(2)

由(1)式可以得到甲醇與氧氣(即COD)的對應關系:1mol甲醇對應1.5mol氧氣,由(2)式可以得到甲醇與NO3-的對應關系,1mol甲醇對應1.2molNO3-,兩者比較可以得到,1molNO3--N對應1.25molO2,即14gN對應40gO2,因此C/N=40/14=2.86。

2、反硝化的時候,如果包含微生物自身生長,如(3)式所示。

NO3-+1.08CH3OH→0,065C5H7NO2+0.47N2+1.68CO2+HCO3-(3)

同樣的道理,我們可以計算出C/N=3.70。

但是理論終究是理論,并沒有考慮內回流所攜帶的氧氣。正常情況下,反硝化菌只有在消耗完內回流攜帶的氧氣之后才進行反硝化,所以,這一部分的氧氣也是消耗了碳源,所以在一些手冊中也給予了規定,要求AO脫氮工藝的CN比控制大于4,實際運行中CN(COD:TN)比一般控制在4~6,缺少碳源,是我目前遇到很多朋友TN不達標的最多的原因之一!

解決辦法:按CN比4~6,投加碳源

二、回流比過小

其實在反硝化脫氮中,回流比與碳源都是站C位的!

反硝化效率的公式η=(r+R)/(1+ r+R),其中R是外回流比,r是內回流比。公式推導:

推導這個公式之前,咱們需要設置一些前提條件!假設進水硝態氮是0,反硝化脫氮完全,而硝化液回流中TN(硝態氮)含量與出水的TN(硝態氮)含量是相同的,那么反硝化脫氮的量為進入反硝化池的氮的總量為(r+R)QTN出,根據物質守恒定律:進水TN等于出水TN+反硝化脫氮+細菌同化消耗的氮源的和!公式如下:

QTN進=QTN出+(r+R)QTN出+TN同化

對于細菌同化消耗的氮源,我們忽略不計!那么公式就變為:

QTN進=QTN出+(r+R)QTN出↓TN出/TN進=1/(1+r+R)~①將公式①帶入脫氮效率公式:

η=(TN進-TN出)/TN進

↓η=1-TN出/TN進↓η=[(1+r+R)-1]/(1+r+R)↓η=(r+R)/(1+r+R)

因為外回流比控制的比較?。?0-50%),所以我們一般會省略為η=r/(1+ r)!

根據公式來看,在碳源充足的情況下,反硝化的脫氮效率只和內回流有關系!內回流的大小決定了脫氮效率。

目前的脫氮工藝,我們應用的都是前置反硝化及變種,但是內回流再大,都會有部分硝態氮隨著水流走的,并不能達到100%的硝化液回流!所以我們會將其控制在一個合適的范圍!

過低的內回流比會導致脫氮效率下降,出水TN超標,但是過高的內回流,一方面會攜帶更多的DO,消耗碳源和破壞缺氧環境,并且導致電費增長,在內回流比大于600%時,內回流的提高,脫氮效率并不會提高很多,導致性價比比較差!

解決辦法:

在保證脫氮效率的情況下結合DO影響及性價比的關系,一般控制在200~400%,有的脫氮工藝是內外回流合并在一起的,內外回流比也要控制在這個范圍,這個范圍既保證了污泥的回流,也保證了硝化液的回流,保證反硝化的脫氮效率!

三、反硝化池環境破壞

這種情況的出現的標志是,反硝化池DO大于0.5,破壞了缺氧環境,使兼性異養菌優先利用氧氣來代謝,硝態氮無法脫除,整體導致TN的升高,反硝化池缺氧環境破壞,后面往往帶來的可能是氨氮的超標,原因是硝化細菌無法形成優勢菌種,不過曝氣池足夠大,還是沒有問題的!

解決辦法:

1、內回流過大,導致攜帶DO過多的,調小內回流比或者關小內回流處曝氣。

2、其他問題導致的DO高,例如進水與水面相隔過高,導致跌落充氧,要減少高度差等。

四、反硝化反應時間不夠

在設計規范中反硝化池的水力停留時間(HRT)要求在2~10h,也就是最低的HRT要控制在2h以上,低于最低停留時間反硝化會進行的不徹底!

解決辦法:

1、超出設計標準的進水量導致的HRT縮短,可以考慮增加反硝化池的容積,例如新建或者將一些過余的建筑改成反硝化池。

2、污泥回流導致的HRT縮短,在實際中水力停留時間的計算需要算上污泥回流的量,污泥回流比越大反硝化的HRT越短,過大的污泥回流會導致反硝化的HRT不足,這一點很少有人去考慮,其實污泥回流并不需要控制很大,控制的越大,回流污泥濃度越小,回流中水越多!這種情況可以適當控制污泥回流比來解決。

五、脫氮效率過高

在設計規范中脫氮效率一般在60~85%,問題中一級AO脫氮效率已經超過了90%,對于市政污水來說已經很不錯了,但是在高氨氮的工藝廢水中,要求TN達到一級A,對一級AO工藝來說有點強人所難了。

解決辦法:

采用二級或者多級AO的工藝來解決。

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