（環(huán)境工程專業(yè)論文）城市污水脫氮除磷倒置a2o工藝生產(chǎn)性試驗(yàn)及其機(jī)理研究.pdf

青島理工大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文 摘要 水體富營養(yǎng)化是嚴(yán)重威脅城市水環(huán)境正常功能的因素之一，加強(qiáng)污中氮、磷 等營養(yǎng)性物質(zhì)進(jìn)入水體是解決水體富營養(yǎng)化問題的重要措施。倒置a 2 o 工藝具有 流程簡(jiǎn)潔、投資省、能耗低、工藝運(yùn)行穩(wěn)定、管理方便等特點(diǎn)，不僅可用于城市 污水廠及具有相似水質(zhì)條件工業(yè)廢水污水處理廠的建設(shè)，而且適合于傳統(tǒng)活性污 泥法污水處理廠的改造。本課題是在前期試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，在青島市團(tuán)島污水 處理廠現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了生產(chǎn)性試驗(yàn)研究，以積累倒置a 2 o 工藝在生產(chǎn)運(yùn)行中的經(jīng)驗(yàn)， 更好的為工藝的推廣應(yīng)用積累經(jīng)驗(yàn)。 倒置a 2 o 工藝生產(chǎn)性試驗(yàn)結(jié)果表明，倒置a 2 0 工藝針對(duì)以生活污水為主的高 濃度城市污水取得良好的脫氮除磷處理效果。在穩(wěn)定運(yùn)行條件下，其c o d 、t p 去 除率分別達(dá)到9 0 、8 5 以上；低溫是影響倒置a 2 o 工藝脫氮效率的重要因素，在 處理系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)上，通過對(duì)處理系統(tǒng)的運(yùn)行條件的適當(dāng)調(diào)整，可以保證 倒置a 2 o 工藝在低溫條件下的穩(wěn)定運(yùn)行；夏季雨季由于進(jìn)水水質(zhì)的變化幅度較大， 對(duì)系統(tǒng)的脫氮除磷能力也有一定程度的影響：在較低污泥回流比( 1 0 0 1 5 0 ) 條件下，倒置a 2 o 工藝仍取得了較好的脫氮除磷的效果，其較高的生物脫氮效率 與其好氧區(qū)同步硝化反硝化作用有一定程度的關(guān)系。 低溫條件下模擬試驗(yàn)表明，由于硝化細(xì)菌及聚磷菌在低溫條件下其各自處理 功能下降幅度較大，因此，在低溫條件下，根據(jù)生產(chǎn)條件，相應(yīng)地延長生化處理 系統(tǒng)的水力停留時(shí)間是必要的；常溫條件下倒置a 2 0 工藝各種生化反應(yīng)速率與低 溫條件比較均明顯提高，因此，在常溫條件下，可采用較高的負(fù)荷值與較短的水 力停留時(shí)間，即可以保證處理系統(tǒng)達(dá)到較好的脫氮除磷效果；降雨期間模擬試驗(yàn) 表明，由于降雨期間進(jìn)水水質(zhì)發(fā)生較大變化，進(jìn)水有機(jī)物濃度下降，導(dǎo)致反硝化 與厭氧釋磷碳源不足，導(dǎo)致除磷能力下降。且這種影響是一種具有長期性的影響， 即使恢復(fù)了正常水質(zhì)條件，其系統(tǒng)除磷能力的恢復(fù)也需要較長的時(shí)間。 關(guān)鍵詞：城市污水；倒置a 2 o 工藝；生物脫氮；生物除磷：低溫 青島理工大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文 a b s t r a c t e u t r o p h i c a t i o ni s o n eo ft h ei m p o r t a n tf a c t o r st h a tc a na f f e c tu r b a n w a t e r e n v i r o n m e n t t h er e m o v a lo fn & pf r o mw a s t e w a t e ri so n eo ft h em a i nm e t h o d sf o r e u t r o p h i c a t i o nc o n t r 0 1 t h er e v e r s e da 2 op r o c e s sh a st 1 1 ec h a r a c t e r i s t i c so fs i m p l e p r o c e s s ，l o w e ri n v e s t m e n ta n dr u n n i n gf e e ，s i m p l e ro p e r a t i o n i ti sn o to n l yf i tf o rt h e c o n s t r u c t i o no fm u n i c i p a lw a s t e w a t e rp l a n tb u ta l s of i tf o rt h ec o n s t r u c t i o no fi n d u s t r y w a s t e w a t e rt r e a t m e n t p l a n tw i t hs i m i l a rw a s t e w a t e rc o n d i t i o n ，e s p e c i a l l yf i tf o r r e c o n s t r u c t i n gc u r r e n ts e w a g ep l a n t so ft r a d i t i o n a la c t i v a t e ds l u d g ep r o c e s s b a s e do n t h ef o r m e rs t u d y , t h er e s e a r c ho ft h er e v e r s e da 2 o p r o c e s so nt h ef u l ls c a l ei s p r o c e s s e d t h ef u l l s c a l es t u d yo nt h er e v e r s e da 2 op r o c e s ss h o w st h a t ，t h er e v e r s e da 2 o p r o c e s sh a sh i g he f f i c i e n c yo nt h ec o da n dn & pr e m o v a lo fh i g hc o n c e n t r a t i o n m u n i c i p a lw a s t e w a t e r t h ee f f i c i e n c yo nc o d a n dt pr e m o v a lo fr e v e r s e da 2 op r o c e s s s u r p a s s9 5 a n d8 5 u n d e rs t a b l ec o n d i t i o n l o wt e m p e r a t u r ei sa ni m p o r t a n tf a c t o r t h a tc a na f f e c tt h ee f f i c i e n c yo fn i t r o g e nr e m o v a l i tc a r lb es o l v e db ya p p r o p r i a t e r e a d j u s t m e n to ns y s t e m t h en & p r e m o v a lo fs y s t e mw i l li n f l u e n c es o m ec e r t a i nd e g r e e i nr a i n ys e a s o nb e c a u s ew a t e rq u a l i t yc h a n g es e r i o u s l y t h er e s u l t sa l s os h o wt h a t ，t h e r e v e r s e da 2 op r o c e s sl 瑚廿1 es a m eh i g he f f i c i e n c yo fp h o s p h o r u sr e m o v a la n do r g a n i c n u t r i e n tr e m o v a lu n d e rt h ec o n d i t i o no fal o ws l u d g er e t u r nr a t i o ( 1 0 0 - - - 1 5 0 ) t h i s p h e n o m e n o nh a ss o m ek i n d so fr e l a t i o n sb e t w e e nt h ee f f i c i e n c yo fn i t r o g e na n dt h e o c c u r r e n c eo fs i m u l t a n e o u sn i t r i f i c a t i o na n dd e n i t r i f i c a t i o n ( s n d ) i na e r o b i cz o n e b e c a u s et h ef u n c t i o no fb a c t e r i ao nn & pr e m o v a lo fs y s t e mw i l ld r o pi nl o w t e m p e r a t u r e ，t h eh r t o ft h er e v e r s e da 2 op r o c e s sm u s tb ee x t e n d e d t h el o a do f o r g a n i cm a t t e rr e m o v a lo ft h er e v e r s e da 2 op r o c e s ss h o u l db ee n h a n c e d ，a n dt h eh r t o fs y s t e ms h o u l db er e d u c e di nt h ec o n d i t i o no fn o r m a lw a s t e w a t e rt e m p e r a t u r e t h e r e d u c t i o no fc o n c e n t r a t i o no fo r g a n i cm a t t e ri ni n f l u e n tc a nc a u s e dc o n t r a d i c t i o n i n t e n s i f i e do fc a r b o ns o u r c ei nr a i n ys e a s o n ，a n dt h i sp h e n o m e n o ni sal o n g - t e r m i n f l u e n c e t h ef u n c t i o no fn & pr e m o v a lo f s y s t e mr e s t o r e ss l o w l ye v e nt h ew a s t e w a t e r q u a l i t yb e c o m en o r m a l k e y w o r d s ：m u n i c i p a lw a s t e w a t e r ；r e v e r s e da 2 op r o c e s s ；b i o l o g i c a ln i t r o g e nr e m o v a l ； b i o l o g i c a lp h o s p h o r u sr e m o v a l ；l o wt e m p e r a t u r e ； 青島理工大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文 第1 章概述 1 1 城市污水處理技術(shù)的發(fā)展與水質(zhì)目標(biāo) 1 1 1 城市污水處理技術(shù)的發(fā)展 城市污水是由排入城市下水道的生活污水和工業(yè)廢水組成。按城市污水處理 的水質(zhì)凈化對(duì)象演變，城市污水( 生物) 處理技術(shù)經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段。在污水 處理技術(shù)發(fā)展的初期，人們認(rèn)識(shí)到有機(jī)污染物對(duì)環(huán)境生態(tài)的危害，從而把有機(jī)污 染物即碳源生化需氧量( b o d 5 ) 和懸浮固體( s s ) 的去除作為污水處理的主要水 質(zhì)目標(biāo)。到6 0 年代和7 0 年代，隨著常規(guī)二級(jí)生物處理技術(shù)在工業(yè)化國家的普及， 人們發(fā)現(xiàn)僅僅去除b o d 5 和s s 還是不夠的，氨氮( n h 3 - n 和n i - h + - n ) 的存在依 然導(dǎo)致水體的黑臭和溶解氧濃度過低，這一問題的出現(xiàn)使常規(guī)二級(jí)生物處理技術(shù) 從單純的有機(jī)物去除發(fā)展到有機(jī)物和氨氮的聯(lián)合去除，即污水的硝化處理。到7 0 年代和8 0 年代，由于水體富營養(yǎng)化問題的日益嚴(yán)重，污水氮磷去除的實(shí)際需要使 二級(jí)( 生物) 處理技術(shù)進(jìn)入了具有脫氮除磷功能的深度二級(jí)( 生物) 處理階段。 而采用物理、化學(xué)方法對(duì)傳統(tǒng)二級(jí)生物處理出水進(jìn)行除磷除氮處理、去除有毒有 害有機(jī)化合物及某些無機(jī)物質(zhì)的處理過程通常稱為三級(jí)處理或深度處理。 1 1 2 水質(zhì)目標(biāo)和水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn) 城市污水經(jīng)過有效處理后，其排放、利用的去向往往因地而異，因此必須根 據(jù)當(dāng)?shù)氐木唧w情況，依據(jù)國家和地方的有關(guān)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和受納水體的等級(jí)劃分水質(zhì) 目標(biāo)，合理確定城市污水處理廠的污水處理程度和水質(zhì)指標(biāo)。目前執(zhí)行的國家標(biāo) 準(zhǔn)主要有以下幾種： a 、城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)( g b l 8 9 1 8 2 0 0 2 ) ，該標(biāo)準(zhǔn)是g b 8 9 7 8 一1 9 9 6 的修訂，鑒于國內(nèi)氮磷污染日趨嚴(yán)重，我國對(duì)原有污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn) ( g b 8 9 7 8 9 6 ) 進(jìn)行了修訂，頒布了針對(duì)所有城鎮(zhèn)污水處理廠的污染物排放標(biāo)準(zhǔn)， 其中對(duì)氮、磷的排放標(biāo)準(zhǔn)都提出了具體要求，見表1 1 。這就意味著，今后城市污 水處理廠都要考慮氮磷的脫除，不具備氮磷脫除功能的污水廠要通過工藝調(diào)節(jié)與改 造提高氮磷的去除效率。 青島理工大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文 表卜1城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)( g b l 8 9 1 8 2 0 0 2 ) ( 摘錄) 一級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 序號(hào)基本控制項(xiàng)目 二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)三級(jí)標(biāo)準(zhǔn) a 標(biāo)b 標(biāo) 1 化學(xué)需氧量( c o d ) 5 06 01 0 0 1 2 0 2生化需氧量( b o d 5 )1 02 03 0 6 0 3懸浮物( s s )1 02 03 05 0 4 動(dòng)植物油 l352 0 5 石油類 l351 5 6陰離子表面活性劑0 5 l 2 5 7 總氮( 以n 計(jì)) 1 52 0 8氨氮( 以n 計(jì)) 5 ( 8 )8 ( 1 5 )2 5 ( 3 0 ) 總磷 2 0 0 5 年1 2 月3 1 日前建設(shè)11 535 9 ( 以p 2 0 0 6 年1 月1 日起建設(shè)的0 5 1 3 5 l o色度( 稀釋倍數(shù))3 03 04 05 0 l l p h 6 一9 1 2 糞大腸菌群數(shù)( 個(gè)l ) 1 0 31 0 41 0 4 注：下列情況下按去除率指標(biāo)執(zhí)行：當(dāng)進(jìn)水c o d 大于3 5 0 m g l 時(shí)，去除率應(yīng)大于6 0 ： b o d 大于1 6 0 m g l 時(shí)，去除率應(yīng)大于5 0 。 擴(kuò)號(hào)外數(shù)值為水溫 1 2 時(shí)的控制指標(biāo)，括號(hào)內(nèi)數(shù)值為水溫1 2 c 時(shí)的控制指標(biāo)。 表1 - 2 地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)( ( ；b 3 8 3 8 8 8 ) ( 摘錄) 序 參數(shù)i 類i i 類類類 v 類 號(hào) 9 硝酸鹽( 以n 計(jì)) ( m g l ) 1 0 以下 1 02 02 0 2 5 l o 亞硝酸鹽( 以n 計(jì)) ( m g l ) o 0 6 o 1o 1 51 o1 0 1 1 非離子氨( m g l ) 0 0 20 0 20 0 20 2 0 2 1 2 凱氏氮( m g l ) 0 5 o 5l22 1 3 總磷( 以p 計(jì)) ( m g l ) o 0 2 0 1 ( 湖庫o 1 ( 湖庫 0 2 0 2 0 0 2 5 )0 0 5 ) 1 6 c o d ( m g l ) 1 5 以下1 5 以下 1 52 0 2 5 1 7 b o d ( m g l ) 3 以下 3461 0 i 類：主要適用于源頭水、國家自然保護(hù)區(qū)。 類：主要適用于集中式生活飲用水水源地一級(jí)保護(hù)區(qū)、珍貴魚類保護(hù)區(qū)、魚蝦產(chǎn)卵場(chǎng)等。 i 類：主要適用于集中式生活飲用水水源地二級(jí)保護(hù)區(qū)、一般魚類保護(hù)區(qū)及游泳區(qū)。 類：主要適用于一般工業(yè)用水區(qū)及人體非直接接觸的娛樂用水區(qū)。 v 類：主要適用于農(nóng)業(yè)用水區(qū)及一般要求水域。 b 、 地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)( g b 3 8 3 8 8 8 ) r 2 。該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于城市污水處理廠出水 2 青島理工大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文 有關(guān)的主要指標(biāo)作了相應(yīng)規(guī)定( 見表1 2 ) 。一般要通過數(shù)學(xué)模型對(duì)環(huán)境容量做出 預(yù)測(cè)后，才能求算出允許的排放總量，從而確定處理程度和工藝流程。 c 、 生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)( c j 2 5 1 8 9 ) 。該標(biāo)準(zhǔn)是城市污水再生后回用于生 活雜用水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。一般城市污水二級(jí)處理廠的出水需要再做深度處理后方能 、-t 達(dá)杯。 d 、 農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)( g b 5 0 8 4 9 2 ) 。當(dāng)出水用于農(nóng)灌時(shí)應(yīng)執(zhí)行該標(biāo)準(zhǔn)。 但因農(nóng)灌用水有季節(jié)性，污水處理工藝一般按排入水體的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)確定。 e 、 農(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn)( g b 4 2 8 4 8 4 ) 。該標(biāo)準(zhǔn)適用于城市污水處 理廠污泥用于農(nóng)田時(shí)的控制標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定生污泥須經(jīng)高溫堆肥或消化處理后 才能適用于農(nóng)田。 另外，回用于工業(yè)的水質(zhì)，目前還沒有國家標(biāo)準(zhǔn)?？蓞⒖紘鈽?biāo)準(zhǔn)，結(jié)合回用 水用戶對(duì)水質(zhì)的要求來確定。 1 2 氮磷污染與水體富營養(yǎng)化 1 2 1 水體中氮磷的來源 進(jìn)入水體的氮磷營養(yǎng)來源是多方面的，其中人類活動(dòng)造成的氮磷來源主要 有以下幾個(gè)方面： ( 1 ) 工業(yè)和生活污水未經(jīng)處理直接進(jìn)入河道或水體：這類污水的氮、磷含量 高，如進(jìn)入江、湖和海洋，造成藻類過度生長的危害最大。 ( 2 ) 污水處理廠出水：采用常規(guī)處理工藝的污水處理廠，其排放水都含有 相當(dāng)數(shù)量的氮、磷。這是因?yàn)橛袡C(jī)物被微生物氧化分解產(chǎn)生的氨氮、硝酸鹽和 磷酸鹽，除構(gòu)成微生物細(xì)胞的組分外，剩余部分都隨出水排入受納水體，成為 藻類合適的營養(yǎng)物質(zhì)。 ( 3 ) 面源性的農(nóng)業(yè)污染物，包括肥料、農(nóng)藥和動(dòng)物糞便等：肥料和農(nóng)藥從 農(nóng)田中流失，包括通過雨水沖淋、農(nóng)業(yè)排水和地表徑流帶入河道和水體，成為 水體中氮磷營養(yǎng)元素的主要來源。此外畜禽養(yǎng)殖業(yè)廢料和動(dòng)物的排泄物，氮磷 含量相當(dāng)高，也會(huì)大量進(jìn)入水體。 ( 4 ) 城市來源：隨著城市人口的進(jìn)一步集中，城市來源的營養(yǎng)物排放也越 來越受重視，而目前仍然在大量使用的高磷洗滌劑是城市社會(huì)進(jìn)入天然水體磷 素的重要來源。 青島理工大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文 1 2 2 水體富營養(yǎng)化 “富營養(yǎng)化”是湖泊分類與演化方面的概念。湖泊學(xué)家認(rèn)為天然富營養(yǎng)化是 水體衰老的一種表現(xiàn)。過量的植物性營養(yǎng)元素氮、磷排入水體會(huì)加速水體的富營 養(yǎng)化過程。富營養(yǎng)化水是指富含磷酸鹽和某些形式的氮素的水。在光照和其它環(huán) 境條件適宜的情況下，水中所含的這些營養(yǎng)物質(zhì)足以使水體中的藻類過量生長， 在隨后的藻類死亡和隨之而來的異養(yǎng)微生物代謝活動(dòng)中，水體中的溶解氧很可能 被耗盡，造成水體質(zhì)量惡化和水生態(tài)環(huán)境結(jié)構(gòu)破壞，這就是所謂的水體富營養(yǎng)化 現(xiàn)象【引。 一般來說，造成水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象發(fā)生的主要營養(yǎng)成分有有機(jī)碳、磷、氮、 鉀、鐵等十幾種元素。其中有機(jī)碳物質(zhì)經(jīng)處理后含量已大幅度降低，而除氮與磷 以外的其它物質(zhì)在富營養(yǎng)化發(fā)生過程中的需求量極低，因此，氮和磷成為藻類生 長的限制性因素，其含量通常決定著藻類的收獲量，所以水體中氮、磷營養(yǎng)鹽類 的增加，也就成為藻類過度生長的主要原因。藻類在氮、磷利用上存在一定的相 關(guān)性，從藻類對(duì)氮、磷需要的關(guān)系看，根據(jù)l i e b i g 最小值定律【4 】( l i c b i gl a w o f t h e m i n i m u m ) ，磷的需要更為重要，藻類的生長產(chǎn)量受磷的限制更為明顯。這是因?yàn)?水中氮的缺乏，可以由許多能固氮的微生物( 如某些固氮細(xì)菌和藍(lán)藻) 來補(bǔ)充，尤其 是淺水型封閉水體，光照充足，生物固氮作用活躍。據(jù)估計(jì)，一些湖中通過固氮 微生物從大氣中所固定的氮量，可達(dá)湖中藻類需氮量的5 0 。 研究表明，藻類的過度繁殖程度與磷酸鹽含量之間存在著某些平行關(guān)系，引 起過度繁殖的那些藻類，往往能積累大量正磷酸鹽。藻類對(duì)有機(jī)氮的攝取比無機(jī) 氮緩慢，但有機(jī)物可以作為代謝物或維生素的來源促進(jìn)藻類的生長；有機(jī)氮也可 以通過促進(jìn)細(xì)菌的生長，增加水體中的溶解性c 0 2 量，為藻類光合作用提供充足 的碳源。 總的說來，富營養(yǎng)化是水體受到氮磷污染，營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入水體并造成藻類和 其他微生物異常增殖的結(jié)果。 1 2 3 我國氮磷污染的現(xiàn)狀及水體富營養(yǎng)化的危害 我國湖泊、水庫的總貯水量約為6 2 1 0 億m 3 ，占水資源總量的2 3 ，在國民經(jīng) 濟(jì)中占有重要地位【5 1 。然而，近年來工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展大大增加了氮、磷等營養(yǎng)物 質(zhì)向水體中的排放量，加速了湖泊富營養(yǎng)化進(jìn)程，嚴(yán)重影響了湖泊的使用功能。 4 青島理工大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文 1 9 7 8 一1 9 8 0 年，對(duì)我國3 4 個(gè)主要湖泊、水庫營養(yǎng)狀態(tài)的調(diào)查評(píng)價(jià)結(jié)果表明【7 】： 3 4 個(gè)湖泊中，貧一中營養(yǎng)湖7 個(gè)，占總評(píng)價(jià)數(shù)的2 0 6 ：中營養(yǎng)湖8 個(gè)，占2 3 5 ； 中一富營養(yǎng)湖1 1 個(gè)，占總評(píng)價(jià)數(shù)的3 2 3 ：富營養(yǎng)湖5 個(gè)，占1 4 7 ；重富營養(yǎng)湖 3 個(gè)，占8 8 。其分類統(tǒng)計(jì)如表卜3 所示。 表卜3 1 9 7 8 - - 1 9 8 0 年我國3 4 個(gè)主要湖泊營養(yǎng)狀態(tài)分類統(tǒng)計(jì)表 湖泊營養(yǎng)類型貧中營養(yǎng)中營養(yǎng)中富營養(yǎng)富營養(yǎng)重富營養(yǎng) 湖泊數(shù)( 個(gè)) 78l l5 3 占評(píng)價(jià)數(shù)的比例( ) 2 0 62 3 53 2 31 4 78 8 湖泊面積( k m 2 ) 5 8 7 0 88 9 1 2 5 9 4 3 4 16 6 9 57 3 1 占評(píng)價(jià)面積比例( ) 2 4 13 6 73 8 8o 2 70 0 3 從上表可以看出，當(dāng)時(shí)我國絕大多數(shù)湖泊處于貧中營養(yǎng)或中富營養(yǎng)狀態(tài)，占 調(diào)查面積的9 9 7 ：已經(jīng)達(dá)到富營養(yǎng)和重富營養(yǎng)的湖泊面積只占調(diào)查面積的o 3 ( 多為瀕臨城市的湖泊) ，說明當(dāng)時(shí)富營養(yǎng)化危害只在少數(shù)地區(qū)較為嚴(yán)重。 然而，我國湖泊富營養(yǎng)化的趨勢(shì)發(fā)展很快，僅隔4 年( 1 9 8 4 年) ，3 4 個(gè)湖泊 中的某些湖泊的營養(yǎng)狀態(tài)就發(fā)生了急劇變化，如：北京密云水庫已從貧營養(yǎng)向中 富營養(yǎng)過渡：于橋水庫已從中營養(yǎng)向富營養(yǎng)過渡；巢湖已從富營養(yǎng)向重富營養(yǎng)過 渡，并出現(xiàn)嚴(yán)重的“水華”，幾乎涉及全湖表面。 1 9 9 0 年，“全國主要湖泊、水庫富營養(yǎng)化調(diào)查研究”的調(diào)查資料【6 】，對(duì)我國 2 4 個(gè)主要湖泊水庫的營養(yǎng)狀態(tài)進(jìn)行了評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)，結(jié)果如表1 4 所示。 表1 - 4我國主要湖泊營養(yǎng)狀態(tài)的評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè) 序號(hào)湖泊名稱 營養(yǎng)狀態(tài) 營養(yǎng)狀態(tài)預(yù)測(cè) 1 杭州西湖富富 2 呼倫湖中富 3于橋水庫雖富 4 南四湖 富 富 5 鏡泊湖中富 6 長春南湖重富重富 7蘑菇湖甬富 8 博斯騰湖 中 由 9 洱海貧一中 中 1 0 茂名水庫 由 中一富 續(xù)表1 _ 4 1 l 玄武湖吊重富 1 2甘棠湖吊富一重富 1 3 邛海 貧富 1 4 深圳洪湖重富 重富 1 5 滇池重富重富 1 6 巢湖 昌富 1 7 烏梁素海苗 富 1 8 淀山湖 中富 1 9 墨水湖重富重富 2 0流花湖重富重富 2 1 荔灣湖重富 重富 2 2東山湖重富重富 2 3麓湖雖重富 2 4 同城湖 中富 從表1 - 6 可以看到，9 0 年代我國2 4 個(gè)主要湖泊中，除洱海和邛海尚處于貧營 養(yǎng)狀態(tài)外，其他湖泊均已達(dá)到中營養(yǎng)狀態(tài)或富營養(yǎng)狀態(tài)。而n - 十世紀(jì)末，富營 養(yǎng)化將出現(xiàn)進(jìn)一步加重的趨勢(shì)，貧營養(yǎng)及中營養(yǎng)的湖泊將由九十年代初的8 個(gè)減 少到2 個(gè)，其余全部處于富營養(yǎng)或重富營養(yǎng)化狀態(tài)，可見我國湖泊污染現(xiàn)狀相當(dāng) 嚴(yán)重，發(fā)展令人擔(dān)憂。 1 2 4 水體富營養(yǎng)化的危害 ( 1 ) 降低水體的透明度 在富營養(yǎng)化的水體中生長著以藍(lán)藻、綠藻為優(yōu)勢(shì)種群的大量水藻。由于表層 水體懸浮著密集的水藻，使水質(zhì)變得渾濁，水體透明度明顯下降，水質(zhì)感官性能 大大降低。藻類死亡后沉入水底，在細(xì)菌作用下分解，使水體的懸浮物和有機(jī)物 的濃度增加。 ( 2 ) 消耗水體的溶解氧 由于表層密集的藻類，使陽光難以射入湖泊深層；而且陽光在穿射過程中被 藻類吸收而衰減，因而溶解氧的來源也就隨之減少。另外，藻類死后不斷地腐爛 分解，消耗深層水體中的大量溶解氧，使水體中溶解氧降低。 ( 3 ) 向水體釋放有毒物質(zhì) 某些藻類能夠分泌和釋放有毒物質(zhì)，如藍(lán)藻門的不定腔球藻 6 青島理工大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文 ( c o c l o s p h a e r i u m ) 、銅銹微囊藻( m i c r o c y s t i s a e r u g i n o s a ) 等分泌的藻毒素( p h y c y a n ) ， 這類物質(zhì)被人畜飲用后會(huì)引發(fā)消化道炎癥【7 1 。 ( 4 ) 使水體變得腥臭難聞 現(xiàn)已知道，藍(lán)藻門的束絲藻屬( a p h a n i z o m e n o n ) 和魚腥藻屬( a n a b a e n a ) 、 腔球藻屬( c o e l o s p h a e r i u m ) 、綠藻門的空球藻屬( e u d o r i n a ) 、硅藻門的針桿藻 屬( s y n e d r a ) 均會(huì)散發(fā)出惡臭氣味【8 】。 ( 5 ) 影響供水水質(zhì)并增加制水成本 藻類胞內(nèi)及胞外有機(jī)物會(huì)妨礙混凝過程。藻類的大量繁殖，會(huì)堵塞或穿透濾 池濾層，易造成處理過程中細(xì)菌的重新生長。藻類有機(jī)物滯留在管網(wǎng)中，為細(xì)菌 提供營養(yǎng)，形成生物粘膜，引起管道腐蝕，使飲水水質(zhì)下降。 ( 6 ) 對(duì)水生生態(tài)的影響 一旦水體出現(xiàn)富營養(yǎng)狀態(tài)，水體正常的生態(tài)平衡就會(huì)被擾亂，生物種群顯示 出劇烈的波動(dòng)，這種生物種類的演替會(huì)導(dǎo)致水生生物的穩(wěn)定性和多樣性的降低。 1 2 5 氮對(duì)水環(huán)境質(zhì)量的其它危害 地面水體和地下水體中氮污染物的增加會(huì)引起生態(tài)以及健康方面的有害影 響，最直接的有害影響是城市污水處理廠出水所含的氨氮，由于硝化作用而消耗 地面水體中的溶解氧。此外氨還對(duì)水生動(dòng)物有毒性。 ( 1 ) 氨氮消耗水體的溶解氧 含氨氮的污水排入水體后，在硝化細(xì)菌的作用下氧化成亞硝酸鹽和硝酸鹽， 完全氧化l m g 氨氮約需要4 6 m g 溶解氧。在典型的含氮化合物以氨氮為主要存在 形式的城市污水二級(jí)處理出水，將消耗水體中的大量溶解氧，這對(duì)水體質(zhì)量的改 善和保證，以及魚類的生存是十分不利的。 ( 2 ) 游離氨對(duì)魚類是有毒物質(zhì) 水體中游離氨與銨離子的化學(xué)平衡可以用下式表示： n h 4 + - t - o h - _ n h 3 + h 2 0 ( 1 1 ) 水中游離氨的濃度是p h 值的函數(shù)，p h 值的變化會(huì)引起游離氨百分?jǐn)?shù)的變化。 由于魚類對(duì)游離氨非常敏感，即使水體中游離氨的含量很低，也會(huì)影響魚鰓中氧 的傳遞。對(duì)于大部分魚類而言，水體中游離氨對(duì)魚的死亡量為l m g l ，美國環(huán)境保 護(hù)局對(duì)淡水生物的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定水體中游離氨的含量不應(yīng)超過o 0 2 m g l 。表1 5 青島理工大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文 列出了不同p h 值條件下游離氨濃度為0 0 2 m g l 時(shí)的總氨濃度【9 】，天然水體的p h 值為7 0 8 0 ，因此需要對(duì)城市污水的氨氮排放加以限制，以避免游離氨對(duì)魚類的 毒性作用。 表1 - 52 0 c 時(shí)游離氨濃度為0 0 2 m g l 時(shí)的總氨濃度 p h 值 總n h 3 - n ( m g l )p h 值總n h 3 n ( m g l ) 6 05 0 o7 5 1 6 6 51 6 08 o0 5 2 7 05 1 8 50 1 8 ( 1 ) 硝酸鹽的公共衛(wèi)生問題 硝酸赫! 竺竺堡竺墮 亞硝酸鹽 nz 十 血紅蛋白( f e 2 + ) 二氧合血紅蛋白( 正常情況下) l 存在有亞硝酸鹽 ( 紅色) 高鐵血紅蛋白( f e 2 + ( 褐色) ( 4 ii e 常，不能帶氧) ( 1 - 2 ) 若飲用n 0 2 - - n 含量超過1 0 m g l 的水( 或n 0 3 - n 5 0 m g l ) ，可引起高鐵血紅 蛋白癥。硝酸鹽中毒原理研究表明嬰兒胃內(nèi)酸度低于成年人，這一條件有利于硝 酸還原細(xì)菌的發(fā)展，使硝酸鹽還原成有害的亞硝酸鹽【l o 】。 當(dāng)血中高鐵血紅蛋白的含量達(dá)到7 0 時(shí)，即發(fā)生窒息現(xiàn)象。亞硝酸與胺作用 生成的亞硝胺有致癌、致畸作用： n 。2 + r - n h 3 一r r - 一c c h h 2 ， n - n = o ( 亞硝胺) ( 1 _ 3 ) 1 2 6 氮、磷對(duì)污水再生利用的影響 ( 1 ) 氮、磷是藻類和水生植物的營養(yǎng)源，會(huì)造成城市水體的富營養(yǎng)化； ( 2 ) 氨氮的氧化會(huì)造成水體中溶解氧濃度的降低和堿度的消耗； ( 3 ) 回用水中的氮磷可導(dǎo)致輸水管道、用水設(shè)備繁殖生物垢、霉菌以及藻類等微 生物，形成的生物群體中摻和著粘土、金屬氧化物等雜物形成污泥狀的粘性物質(zhì)， 附著在輸水管道和熱交換器表面上，易造成堵塞或傳熱效率下降： ( 4 ) 氨氮會(huì)增加消毒所需的投氯量，向含有氨的水中加入氯氣時(shí)氨氮能與氯反應(yīng) 8 青島理工大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文 生成氯胺，增加氯的用量，化學(xué)反應(yīng)為： n h 4 + + h o c i n h 2 c l + h 2 0 + i - i +( 1 _ 4 ) n h 2 c 1 + h o c l n h c l 2 + h 2 0 ( 1 5 ) n h c l 2 + h o c i 圳c 1 2 + h 2 0 ( 1 ) ( 5 ) 氨對(duì)銅具有腐蝕性，若用含一定濃度氨氮的再生水作為冷卻水回用時(shí)，對(duì)以 銅為主要材料的冷卻設(shè)備有腐蝕損害作用。 因此，當(dāng)城市污水作為城市第二水源開發(fā)時(shí)，對(duì)于某些回用對(duì)象，必須對(duì)氮和 磷的含量加以控制。 9 青島理工大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文 第2 章生物脫氮除磷原理與工藝 2 1 城市污水中氮磷污染物的來源 氮是生物生長的重要營養(yǎng)物質(zhì)，是合成蛋白質(zhì)的主要原料，蛋白質(zhì)是細(xì)胞的 主要組成部分，是維持生命的基本物質(zhì)。在自然界中，氮以有機(jī)和無機(jī)兩類物質(zhì) 形式存在，氮的有機(jī)形式主要為蛋白質(zhì)、多肽、氨基酸和脲等，氮的無機(jī)形式則 為氨氮( n h 3 - n 或n h 4 + - n ) 、硝態(tài)氮( n o - n ) 、氮?dú)? n 2 ) 、氮氧化物( n 。o y ) 等【l l 】。其 中n h 3 n 、n 2 及n x o v 在常溫常壓下為氣態(tài)。在城市污水生物脫氮工藝中，也正是 設(shè)法將各種形態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為氣態(tài)的氮( n 2 ) 排入大氣。城市污水中的氮的一個(gè)重要來 源是工業(yè)生產(chǎn)中排放的污水，特別是化肥、焦化、洗毛、制革、印染、食品、肉 類加工、石油精練及煤加工工業(yè)廢水，氮含量較高。城市生活污水中所含有的有 機(jī)氮和氨態(tài)氮主要來自于人的食物中蛋白質(zhì)代謝的廢棄產(chǎn)物。新鮮生活污水中有 機(jī)氮約占6 0 ，氨氮占4 0 ，而硝態(tài)氮僅微量或無。陳舊的生活污水或在輸往污 水處理廠的管道中滯留時(shí)間過長，廢水中細(xì)菌可將蛋白質(zhì)和尿素水解，使有機(jī)氮 轉(zhuǎn)化成氨氮，從而使氨氮比例上升。據(jù)美國研究統(tǒng)計(jì)1 0 1 ，每人每天平均產(chǎn)生1 6 克 氮廢棄物，生活污水中氮的濃度與耗水量成反比，實(shí)測(cè)結(jié)果表明，美國城市污水 含氮量為2 0 8 5 m g 1 ，由于生活方式與飲食結(jié)構(gòu)的差異，我國城市人e 1 人均日產(chǎn)生 的污水含氮量低于美國的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。而且我國城市污水中工業(yè)廢水的比重較歐美 國家高，往往占6 0 以上，因此我國城市污水中氮的含量及其變化情況也與歐美 國家的統(tǒng)計(jì)值有所不同，不同地區(qū)問的差異也較大。 磷作為生物生長所需的主要礦物元素，在生物化學(xué)過程中起著重要的主導(dǎo)作 用，是重要的調(diào)控中心。磷作為微生物細(xì)胞的重要成分，主要存在于核酸、核苷 酸、磷脂及其它磷化合物之中，磷也是許多重要輔酶的組成成分。三磷酸腺苷( a t p ) 上的磷酸酯鍵可以貯存高水平的能量，高能磷酸鍵在生物體的能量貯存與傳遞過 程中起著重要作用l 。城市污水中所存在的含磷物質(zhì)基本上都是不同形式的磷酸 鹽，根據(jù)物理特性可將污水中的磷酸鹽類物質(zhì)分成溶解性和顆粒性兩類；根據(jù)化 學(xué)特性則可分成正磷酸鹽、聚合磷酸鹽和有機(jī)磷酸鹽。城市污水所含的磷主要來 源于：人類活動(dòng)的排泄物及廢棄物、工商企業(yè)、合成洗滌劑和家用清潔劑。生活 污水中含有相當(dāng)量的磷，每人每天的代謝廢物中含磷2 克，由于人類自5 0 年代初 開始大量使用洗滌劑，目前每人每天因洗滌劑來源排放的磷也已達(dá)2 克。隨著無 l o 青島理工大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文 磷洗滌劑的應(yīng)用，生活污水中的磷含量將有所下降。工業(yè)廢水中的磷是在生產(chǎn)過 程中產(chǎn)生的，如食品加工、發(fā)酵、魚品加工、化肥工業(yè)、洗滌劑、金屬拋光等工 廠的廢水中含有大量的磷。 2 2 生物脫氮除磷原理 2 2 1 生物脫氮基本原理 自然界氮素蘊(yùn)藏量豐富，以三種形式存在：分子氮，占大氣的7 8 ；有機(jī)氮 化合物：無機(jī)氮化合物( 氨氮和硝態(tài)氮) 。污水中的氮主要以氨氮( n h 3 - n ) 、硝態(tài) 氮( n 0 3 - n ) 、亞硝態(tài)氮( n 0 2 - n ) 以及有機(jī)氮( 以氨基酸、蛋白質(zhì)為主) 等形式存在。 污水進(jìn)入生化反應(yīng)器后，進(jìn)水中的總氮可有三種出路( 見圖2 1 ) ：一部分轉(zhuǎn)化為n 2 ， n x o v 等氮的氣體形態(tài)從反應(yīng)器的上方逸入大氣；另一部分在反應(yīng)過程中被結(jié)合入 細(xì)胞或被微生物吸附，隨剩余污泥排除；余者則隨出水排出。生物脫氮的目的在 于盡可能降低出水中總氮，而努力增加另外兩種途徑的除氮量。 在活性污泥法的揮發(fā)性懸浮固體中，氮的含量通常以n v s s 表示，在9 , - - - 1 2 之間，平均為1 0 左右。因此由排除剩余污泥實(shí)現(xiàn)的脫氮途徑不是生物脫氮的主 要途徑。 以氣態(tài)氮逸出是目前生物脫氮的主要途徑。通常這需要涉及以下過程： 有機(jī)氮i _ 望坐n h 3 墅絲一n 0 2 。n 盟l n 0 3 。- n 西墜l n 2 t n x o yf j 隨剩余污泥排除 圖2 - 1 氮的生物脫除途徑 圖2 2 磷的生物脫除途徑 ( a ) 氨化作用 氨化是一種普遍存在的生化反應(yīng)。污水中以蛋白質(zhì)和氨基酸形式存在的有機(jī) 氮轉(zhuǎn)化為氨氮，幾乎所有的異養(yǎng)型細(xì)菌都具有氨化功能。所以在生物脫氮工藝中， 氨化階段的生化效率很高，通常不作為生化反應(yīng)的控制階段考慮。 ( b ) 硝化作用 青島理工大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文 亞硝化和硝化常常合并在一起統(tǒng)稱為硝化。生物硝化過程是由自養(yǎng)型的亞硝 酸細(xì)菌和硝酸細(xì)菌完成的。兩類細(xì)菌都具有強(qiáng)烈的好氧性，它們的作用是把氨氮 轉(zhuǎn)化為亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮，同化過程所需的還原力 h 依靠逆呼吸鏈電子傳遞得到， 消耗大量的a t p ，因此生物合成量較小。如果采用c 5 h 7 0 2 n 作為硝化茵的細(xì)胞組 成，則硝化過程的化學(xué)計(jì)量方程可用下式表示： 5 5 n h 4 + + 7 6 0 2 + 1 0 9 h c 0 3 c 5 島g u 忡5 4 仍+ 5 7 h 2 0 + 1 0 4 h 2 c 0 3 ( 2 1 ) 4 0 0 n 0 2 。+ m 礦+ 4 仍c d 3 + 朋0 3 + 19 5 0 2 ! 竺譬c s h 7 0 2 n + 4 0 0 n 0 3 + 3 h 2 0 ( 2 2 ) 式( 1 1 ) ，( 1 2 ) 合并得： m 十+ 1 8 6 d 2 + 1 9 8 h c 0 3 - - ( 0 0 1 8 1 + 0 0 0 2 5 ) c 5 h 7 d 2 + 0 9 8 n 0 3 + 1 0 4 h z 阱1 8 8 h 2 c 0 3 ( 2 - 3 ) 上述方程式是重要的。第一，它表明，轉(zhuǎn)化l g 氨氮可產(chǎn)生o 1 4 6 9 亞硝酸茵和 0 0 2 9 克硝酸菌，硝酸菌的產(chǎn)率僅為亞硝酸菌的1 7 。第二，氧化1 9 氨氮為硝酸鹽 氮將消耗7 1 4 9 堿度( 以c a c 0 3 計(jì)) 。如污水中堿度不足，硝化反應(yīng)將導(dǎo)致p h 值下 降，進(jìn)而影響硝化反應(yīng)的進(jìn)行。第三，轉(zhuǎn)化l g 氨氮將消耗4 5 7 9 氧，故硝化過程 的需氧量是很大的。 需要指出的是，上面公式中所采用的細(xì)胞組成表達(dá)式并不是唯一的。實(shí)際上， 細(xì)胞的組成是隨迸水水質(zhì)和工藝條件的改變而改變的。 ( c ) 反硝化作用 反硝化主要是由兼性異養(yǎng)型細(xì)菌完成的。這類細(xì)菌種類繁多，世代時(shí)間通常 較短，廣泛存在于水體、土壤以及污水生物處理系統(tǒng)中。當(dāng)污水中存在游離氧時(shí)， 它們利用分子氧進(jìn)行呼吸，氧化分解有機(jī)物。當(dāng)污水中沒有游離氧時(shí)，它們利用 硝酸鹽或亞硝酸鹽離子中的氧進(jìn)行呼吸，氧化分解有機(jī)物，而使硝態(tài)氮還原為n 2 或n x o v 。少量硝態(tài)氮可通過同化作用被還原成氨氮，用以微生物的合成。假定硝 態(tài)氮可以被徹底還原為n 2 ，則反硝化過程可用下式描述： n o i + 3 h 一o 5 n e + h 2 0 + o i t ( 2 - 4 ) n 0 3 。+ 5 h 一0 5 n 2 + 2 h 2 0 + o h ( 2 - 5 ) 上述公式表明：( 1 ) 由于2 h 】+ 【o 卜一h 2 0 ，故還原l g n 0 2 - n 或n 0 3 - n 分 別需要1 7 1 9 或2 8 6 9 可生物降解c o d 作為氫供體。換句話說，在這一過程的有 機(jī)物降解中相當(dāng)于分別節(jié)省了1 7 1 9 和2 8 6 9 氧。( 2 ) 還原l g n 0 2 。- n 或n 0 3 - n 均 青島理工大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文 可得到3 5 7 9 堿度，硝化過程消耗的堿度可以在這里得到部分補(bǔ)償。 2 2 2 生物硝化過程的影響因素 ( 1 ) 堿度與p h 值 p h 值對(duì)硝化菌的活性影響很大，根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)提供的資料表明，最佳p h 值 范圍為7 5 8 5 ，但經(jīng)過馴化后，硝化菌能夠適應(yīng)低p h 值的環(huán)境，而較低的p h 值對(duì)硝化菌只是抑制微生物的活性而不是對(duì)微生物發(fā)生毒害作用。由于硝化反應(yīng) 會(huì)產(chǎn)生酸，在污水的緩沖能力( 堿度) 較低時(shí)，則會(huì)因其p h 值的下降對(duì)硝化反應(yīng) 產(chǎn)生抑制作用，同時(shí)對(duì)活性污泥的絮凝性能產(chǎn)生不良影響f 1 2 1 。 影響到氮平衡的化學(xué)反應(yīng)均會(huì)影響到堿度平衡。其包括硝化反應(yīng)、反硝化反 應(yīng)、氨化反應(yīng)以及活性污泥的同化作用。生物同化作用和硝化反應(yīng)均消耗堿度， 而氨化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)均會(huì)產(chǎn)生堿度。在有機(jī)氮完全經(jīng)過氨氮氧化成硝酸鹽氮， 再經(jīng)過反硝化生成氣態(tài)氮時(shí)，則基本能達(dá)到自身的堿度平衡。 ( 2 ) 抑制物質(zhì) 有一系列抑制劑能抑制硝化菌的繁殖。例如烯丙基硫尿( a t h ) 的濃度達(dá)到 0 s m g l 時(shí)就能完全抑制亞硝酸菌。有研究表明，污水處理廠污泥消化產(chǎn)生的返回 污泥消化液對(duì)硝化反應(yīng)有抑制作用，其可使硝化反應(yīng)速度降低約2 0 。較高濃度 的n h 3 n 和n 0 2 - n 也會(huì)對(duì)硝化反應(yīng)產(chǎn)生抑制作用，甚至產(chǎn)生完全抑制，但其抑 制作用與p h 值有關(guān)。一些重金屬也對(duì)硝化菌有抑制作用，對(duì)硝化菌有抑制作用的 重金屬有：z n 、c u 、h g 、c r 、n i 、a g 、c o 、c d 和p b 等，有研究表呀1 3 1 ，當(dāng)p h 值為7 5 8 0 時(shí)，由于離子濃度較低，硝化菌可以忍受1 0 - 2 0 m g l 的重金屬濃度。 對(duì)硝化菌有抑制作用的無機(jī)物有：c n - 、c 1 0 4 、硫氰酸鹽、h c n 、疊氮化鈉、k 2 c 的4 、 三價(jià)砷和氟化物等。 ( 3 ) 溫度 生物硝化反應(yīng)可以在4 4 5 的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。亞硝酸菌最佳生長溫度為 3 5 0 ，硝酸菌的最佳生長溫度為3 5 4 2 ，溫度不但影響硝化菌的比增長速率， 而且影響硝化菌的活性。有關(guān)研究資料表明，在8 3 0 條件下，硝化菌最大比增 長速率關(guān)系式【1 2 】。 亞硝酸菌：u 腑。= 0 4 7 1 1 0 仃叫神 硝酸菌：u 聃。= o 7 8 1 0 6 0 叫神 1 3 ( 2 - 6 ) ( 2 - 7 ) 青島理工大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文 值。 表2 1 所示為有關(guān)研究得出的不同溫度條件下硝化菌的最大比增長速率u 艙。 表2 一l不同溫度下硝化菌的最大比增長速率 最大比增長速率u 。，( 1 d ) 溫度( ) 弧硝酸菌硝酸菌 1 0 0 2 9o 5 8 1 50 4 7o 7 8 2 00 7 6 1 0 4 2 5 1 2 31 4 0 3 0 1 9 71 8 7 在小于3 0 c 時(shí)，亞硝酸菌的增長速率要低于硝酸菌的增長速率，這就可以解 釋為什么亞硝酸菌產(chǎn)生的亞硝酸鹽幾乎可以完全被硝酸菌氧化成硝酸鹽。 ( 4 ) 基質(zhì)一氨氮與溶解氧 nd o = n , m a x 麗。瓦面 2 8 在活性污泥系統(tǒng)中氨氮和溶解氧是制約硝化菌增長的兩個(gè)重要因素，可以用 m o n o d 方程關(guān)系式來描述硝化菌增長速度與氨氮和氧含量之間的關(guān)系1 3 1 ： 式中一氨氮濃度( m g l ) 楊一相對(duì)于溶解氧的飽和常數(shù)，其值在0 1 5 一- 2 0 m g l 范圍內(nèi)； 硒一相對(duì)于氨氮的飽和常數(shù)，其值在0 5 , - - , 1 0 m g l 范圍內(nèi)，有關(guān)文獻(xiàn)給 出了亞硝酸菌和硝酸菌的幽與溫度的關(guān)系式： 硒= o 7 3 x 1 1 2 5 ( t 。2 0 ) 和 嘶= 1 0 x 1 1 2 3 ( t - 2 0 ) ( 2 9 、1 0 ) 對(duì)于k o 的數(shù)值目前還存在爭(zhēng)議。但對(duì)于同時(shí)去除有機(jī)物和進(jìn)行硝化反硝化的 工藝中，溶解氧濃度對(duì)硝化菌比增長速率的影響不容忽視。一般認(rèn)為當(dāng)溶解氧濃 度大于2 0 m g l 時(shí)則不會(huì)制約硝化反應(yīng)。 ( 5 ) c n 比 城市污水中可生物降解含碳有機(jī)物與含氮物質(zhì)濃度之比是影響生物硝化速率 和過程的重要因素。由于與異樣微生物相比，硝化菌的比增長速率小，產(chǎn)率低， 使硝化菌在活性微生物中所占的比例很小，約為5 左右。為了避免硝化菌被從活 1 4 青島理工大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文 性污泥系統(tǒng)中淘汰掉和使活性污泥系統(tǒng)得到良好的硝化效果，就必須保持較長的 活性污泥泥齡。之所以活性污泥中硝化菌的比例與污水的c n 比值有關(guān)，這是因 為硝化菌產(chǎn)率低，以及活性污泥系統(tǒng)中異養(yǎng)菌與硝化菌競(jìng)爭(zhēng)底物和溶解氧，使硝 化菌的生長受到抑制。有人認(rèn)為，只有b o d 。低于2 0 m g l 時(shí)硝化反應(yīng)才能完成。 一般認(rèn)為處理系統(tǒng)的b o d 負(fù)荷小于o 1 5 k g b o d s k g m l s s d 時(shí)，處理系統(tǒng)的硝化反 應(yīng)才能正常進(jìn)行。 2 2 3 生物反硝化過程的影響因素 ( 1 ) 溫度 溫度對(duì)反硝化速率的影響可以通過a r r h e i u s 方程式進(jìn)行估算，其表達(dá)式為1 2 】： q d , t = q d 挪0 m 2 0 1 ( 2 1 1 ) 式中 q d , t ：溫度t 下的反硝化速率，g n 0