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在污水處理中的硝化細(xì)菌

文章來源:發(fā)表時間:2022-05-24 15:14:49

走進(jìn)硝化世界的王國,帶你損開硝化細(xì)菌的面紗。

微生物的世界里面生活著一種貴族菌種,天生嬌貴,禁不起雨,經(jīng)不起浪。它就是污師們又愛又恨的硝化細(xì)菌。生物脫氮的驍將,微生物界的貴族!硝化細(xì)菌屬于化能自養(yǎng)型細(xì)菌,個體游離,需要依靠廣大的異養(yǎng)型微生物而凝聚存活。而且生長繁殖周期長,相對于異養(yǎng)型微生物的繁殖周期滯后一代!這就是貴族的高傲?關(guān)鍵這主天生嬌貴,對于生存環(huán)境敏感,要求苛刻。

接下來關(guān)于影響因素及控制,供大家探討交流。



訂制一∶污泥負(fù)荷Ns



自帶的貴族環(huán)境注定了經(jīng)不起強(qiáng)壓高負(fù)荷的體力工作,不像賤命的異養(yǎng)型微生物,吃屎的玩意,其實(shí)沒有菌膠團(tuán)的擋風(fēng)遮雨,也就沒有硝化細(xì)菌的生存之地!有機(jī)物的去除是先進(jìn)行碳氧氧化,再進(jìn)行氮氧化。有機(jī)物先通過菌膠團(tuán)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(jī)負(fù)荷降低到一定程度,硝化細(xì)菌才開始工作進(jìn)行硝化反應(yīng)。對于這個污泥負(fù)荷,設(shè)計(jì)值及經(jīng)驗(yàn)值一般小于0.15kgBOD5/KgMLss.d。通過介紹相信大家也能知道污泥負(fù)荷對于硝化細(xì)菌,硝化反應(yīng)是尤為重要!



訂制二∶污泥齡(SRT)



品種的優(yōu)良,世代周期變長,導(dǎo)致了較長的污泥齡。首先簡單介紹一下污泥齡∶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(wěn)定運(yùn)行時剩余污泥量就是新增長的活性污泥量。因此,污泥齡也是新增長的活性污泥在曝氣池中的平均停留時間,也可以理解為污泥總量增長一倍也就是繁殖一代所需要的時間。

泥齡ts是活性污泥在曝氣池中的平均停留時間,即曝氣池中的活性污泥量/每天從曝氣池系統(tǒng)排出的剩余污泥量

Ts=(X*Vt)/(Qs*Xr+Q*Xe)

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(shè)計(jì)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(tǒng)的微生物中有足夠的硝化菌,需要增加硝化菌的繁殖數(shù)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,主要工藝為A20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/I,氨氮出水要求 5mg/I。從去除率來看脫氮效果不明顯,幾乎沒有經(jīng)過現(xiàn)場詢問運(yùn)營人員,運(yùn)行管理人員平時運(yùn)行,如果出水 COD 升高,檢測SV30為 85%時,他們就采取排泥措施,還有DO偏高,污泥沉降性能不好,他們也會排泥,基本 1-2d 排一次泥,根據(jù)現(xiàn)場分析判斷,排泥太勤,污泥齡短硝化菌流失,硝化效率低下甚至無去除率。

針對現(xiàn)場情況建議∶

(1)條件允許的情況下投泥。

(2)減少排泥時間,甚至不排。提高污泥齡。



訂制三∶有毒有害物質(zhì)(抑制物)



有毒有害物質(zhì)對于所有微生物,細(xì)菌都是致命的作用。硝化細(xì)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(yīng)酶活性的物質(zhì),比如重金屬及其有機(jī)化合物。盡量防止這些物質(zhì)進(jìn)入系統(tǒng)。

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)的污水時一定要做好預(yù)處理,防止有毒有害物質(zhì)進(jìn)入生化池!



訂制四∶PH值



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(yīng)很敏感,在pH中性或微堿性條件下(pH為8~9的范圍內(nèi)),其生物活性最強(qiáng),硝化過程最迅速。

關(guān)于PH值,污師們都知道硝化反應(yīng)會消耗堿度,致使PH值會降低。但是PH降低不一定就是因?yàn)橄趸磻?yīng)引起。接下來分析一下關(guān)于PH降低的原因∶PH下降的原因可能有兩個∶

一是進(jìn)水中有強(qiáng)酸排入,導(dǎo)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NH3-N被轉(zhuǎn)化成NO3-N,會產(chǎn)生部分酸度H+,這部分酸度將消耗部分堿度,每克NH3-N轉(zhuǎn)化成NO3-N約消耗7.14g堿度(以CaCO3計(jì))。因而當(dāng)污水中的堿度不足而TKN負(fù)荷又較高時,便會耗盡污水中的堿度,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。



如果無強(qiáng)酸排人,正常的城市污水應(yīng)該是偏堿性的,即PH一般都大于7.0,此時的pH則主要取決于污水中堿度的大小。

而對于工業(yè)廢水,PH波動較大,所以進(jìn)入好氧池中的PH要時常監(jiān)測。硝化菌的最佳 PH值范圍是7.5-8.0,PH太高或者太低都會影響。硝化菌的生長,從我們的運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)來看PH低于6.8時硝化菌的生長就會收到抑制。同時不能高于8.9。



案例分享∶某城市污水處理廠(生活+工業(yè))日處理量2萬m3/d,工藝;水解酸 化+A2/O進(jìn)水指標(biāo)COD∶200~300mg/L,氨氮 NH3-N∶15~20mg/L,TN∶25mg/L,TP∶1mg/L。排放標(biāo)準(zhǔn)一級A。



情況描述;系統(tǒng)一直運(yùn)行正常,忽然一夜之間氨氮升高,直到基本無去除率,曝氣池污泥顏色不正常發(fā)暗,無土腥味,二沉池飄泥。COD出水指標(biāo)升高。由于事故發(fā)生在第二天才發(fā)現(xiàn)指標(biāo)異常。經(jīng)詢問當(dāng)班人員頭天沒有發(fā)現(xiàn)異常。唯一不正常就是發(fā)現(xiàn)旋流沉砂池表面有大量泡沫。由于系統(tǒng)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 通過分析得出由于工業(yè)酸性廢水進(jìn)入,導(dǎo)致系統(tǒng)PH降低,微生物得到抑制,菌膠團(tuán)趨于解體。硝化細(xì)菌死亡,氨氮無去除率,COD超標(biāo)。為了盡快恢復(fù)系統(tǒng)決定停止進(jìn)水,排空水解池,調(diào)節(jié)進(jìn)水PH,開大污泥回流系統(tǒng)稀釋中和生化系統(tǒng)PH,提高曝氣池污泥濃度。投加部分污泥,5天左右系統(tǒng)恢復(fù)正常。同時向環(huán)保局報(bào)告排查異常水質(zhì)來源。



訂制五∶溫度(T)



溫室里的花朵,對于溫度的要求也是至關(guān)重要!

硝化菌的比生長速率u∶

μ=0.47*1.103 (T-15)

由上面式子可以看出硝化菌的生長速率和溫度成正比關(guān)系,溫度高于15℃,隨著溫度的升高,硝化速率也會增長,小于 15℃,隨著溫度的降低,硝化速率也會急劇下降。根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn),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℃,會出現(xiàn)亞硝酸氮的積累會導(dǎo)致亞硝酸化的進(jìn)行速度。



所以溫度很重要∶

a)每個菌種都有一個最適生長溫度,溫度過高或者過低都會影響菌種活性,硝化菌的最適生長溫度為 25-30℃。

b)一般情況現(xiàn)場出現(xiàn)的問題是水溫過低,那么水溫過低我們該如何運(yùn)營?我們通常采取如下措施∶

Ø提高外回流比,適當(dāng)增加污泥濃度,提高硝化菌濃度。

Ø適當(dāng)延長好氧池曝氣時間,(曝氣也會產(chǎn)生熱量雖然微弱)。需要注意曝氣時間,防止曝氣過量污泥解絮。



訂制六∶溶解氧(DO)



首先介紹下溶解氧很多人認(rèn)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)過微生物氧化反應(yīng)利用后水中剩余的氧量。

溶解氧過高或者過低對硝化反應(yīng)的影響?

溶解氧過高∶溶解氧過高對硝化反應(yīng)沒有明顯的抑制,但是好氧池是個大家庭,溶解氧過高會導(dǎo)致污泥老化,菌膠團(tuán)解體,硝化菌流失。同時也是對能源的一種浪費(fèi)。

溶解氧過低∶好氧菌與硝化菌惡性競爭,硝化菌如此嬌貴,如何競爭的過強(qiáng)大的好氧軍團(tuán)。根據(jù)多年經(jīng)驗(yàn)溶解氧低于1.5mg/I,硝化細(xì)菌便會收到抑制,低于0.5mg/l,硝化反應(yīng)基本停止。一般把溶解氧控制在 2-3mg/l左右為佳。



訂制七∶營養(yǎng)物質(zhì)



民以食為天,微生物的生長繁殖也離不開營養(yǎng)物質(zhì)。營養(yǎng)物質(zhì)的均衡決定了微生物的生長情況。關(guān)于營養(yǎng)物質(zhì)也就是碳,氮,磷等物質(zhì)。硝化細(xì)菌是自養(yǎng)菌,需要無機(jī)碳源,水中自帶的碳酸根及碳酸氫根以及曝氣和異養(yǎng)菌代謝產(chǎn)生的CO2完全可以滿足硝化細(xì)菌的需要,而有機(jī)碳源(BOD)對硝化卻是一個威脅,有機(jī)碳源過多,導(dǎo)致異養(yǎng)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(tǒng)不缺N源,不需要考慮,磷酸鹽的話,硝化細(xì)菌在菌膠團(tuán)中比例很小,而且合成慢,基本上都可以滿足需要。



訂制八∶進(jìn)水氨氮的濃度



硝化反應(yīng)是將氨態(tài)氮轉(zhuǎn)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(dāng)氨氮濃度較低時,隨著濃度的增加,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較快,當(dāng)濃度增大到一定程度,反應(yīng)速率均減小。

平常運(yùn)營過程中,總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)為氨氮起始濃度(好氧池前端)市政高于 100mg/I 硝化反應(yīng),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回流稀釋等避免起始濃度的影響,比如養(yǎng)殖,垃圾滲濾液等)



訂制九∶鹽分



在生物法處理高鹽含氮廢水的過程中,鹽分能夠直接影響溶解氧濃度及氧氣轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)改變,導(dǎo)致生物絮體或胞外聚合物解體從而影響硝化效率。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)∶硝化反應(yīng)的氯小于2000mg/I的情況下正常進(jìn)行;當(dāng)然如果進(jìn)水比較穩(wěn)定,可以馴化耐鹽,耐氯,氯在5000mg/L也能正常進(jìn)行。氯的影響在于波動性,如果進(jìn)水波動大,硝化受的影響就大,很容易流失!



訂制十∶堿度



在硝化過程中需要消耗一定量的堿度,如果污水中沒有足夠的堿度,硝化反應(yīng)將導(dǎo)致pH值的下降,使反應(yīng)速率減緩,所以硝化反應(yīng)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(jì))左右。

在硝化反應(yīng)中每硝化1gNH3-N 需要消耗7.14g堿度,所以硝化過程中需要的堿度量可按下式計(jì)算∶

堿度=7.14×QΔCNH3-N×10-3

式中∶

Q為進(jìn)入濾池的日平均污水量,m3/d;

△CNH3-N 為進(jìn)出NH3-N濃度的差值,mg/L;

7.14為硝化需堿量系數(shù),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(bǔ)充堿度才能使硝化反應(yīng)器內(nèi)的pH值維持在7.2~8.0之間。計(jì)算公式如下∶

堿度=Kx7.14×Q△CNH3-N×10-3

式中∶K為安全系數(shù),一般為1.2~1.3。

實(shí)際工程中進(jìn)行堿度核算應(yīng)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(yīng)保持的剩余堿度。要使生物硝化順利進(jìn)行,必須滿足下式∶

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(yīng)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(bǔ)充堿度。

投加的堿量可按下式計(jì)算∶

補(bǔ)充堿度=(硝化消耗的堿度+混合液應(yīng)保持的堿度)-(原水總堿

度+BOD5分解產(chǎn)生的堿度

式中∶

系統(tǒng)應(yīng)補(bǔ)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(jì)算。(以CaCo3);

混合液應(yīng)保一般按曝氣池排出的混合液中剩余 50mg/L 堿度(以CaCO3計(jì))計(jì)算;

BOD5 分解過程中產(chǎn)生的堿量與系統(tǒng)的 SRT 有關(guān)系∶

當(dāng) SRT>20d 時,可按降解每千克 BOD5產(chǎn)堿0.1kg計(jì)算;

當(dāng) SRT=10~20d 時,按 0.05kgALK/kgBOD5;

當(dāng) SRT<10d 時,按 0.01gALK/kgBOD5。




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