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COD、总氮高,氨氮低,什么原因?

更新时间:2024-01-20      点击次数:158
在高氨氮废水的硝化调试初期或者恢复阶段,会有维持一段短程硝化的时间,短程硝化,氨氮的转化停留在亚硝酸盐阶段,导致亚硝酸盐积累,那时候的表现就是氨氮低COD高TN高,因为短程硝化产生的亚硝酸盐会贡献COD的!我们来看一下两个的概念和原理就清楚了。



1、什么是COD?



化学需氧量又称化学耗氧量,简称COD。是利用化学氧化剂(如高锰酸钾)将水中可氧化物质(如有机物、亚硝酸盐、亚铁盐、硫化物等)氧化分解,然后根据残留的氧化剂的量计算出氧的消耗量。COD是表示水质污染度的重要指标。它反映了水中受物质污染的程度,化学需氧量越大,说明水中受有机物的污染越严重。


COD以mg/L表示,通过水质监测仪器检测出的COD数值,地表水质可分为五大类,其中一类和二类COD≤15mg/L,基本上能达到饮用水标准,数值大于二类的水不能作为饮用水的,其中三类COD≤20mg/L、四类COD≤30mg/L、五类COD≤40mg/L属于污染水质,COD数值越高,污染就越严重,污水处理一级A及以上的排放标准COD一般大于50mg/L


 

2、什么是短程硝化?

  
废水生物脱氮,一般由硝化和反硝化两个过程完成,而硝化过程分为氨氧化阶段和亚硝酸盐氧化阶段。这两个阶段分别由氨氧化菌(AOB)和亚硝酸盐氧化菌(NOB)独立催化完成。


第一阶段是在AOB的作用下,将氨氮NH3-N氧化为亚硝态氮NO2―N;而第二阶段是在NOB的作用下,将亚硝态氮NO2―N氧化为硝态氮NO3―N。1975年Voets等在处理高浓度氨氮废水的研究中,发现了硝化过程中NO2--N积累的现象,shou次提出了短程硝化反硝化脱氮的概念。
由于硝化反应是由两类生理特性wan全不同的细菌独立催化完成的不同反应,所以需要通过适当控制条件,可以将硝化反应控制在NO2―N阶段,阻止NO2―N的进一步氧化,短程硝化的成功的标准就系统中大量NO2-N累积!随后直接进行反硝化或者厌氧氨氧化,这就是为什么短程硝化如此重要的原因!
 

短程硝化的优点 

  
1、由于硝化和反硝化速率加快,所以缩短了反应时间。 
  
2、由于氨氧化菌(AOB)的周期比亚硝酸盐氧化菌(NOB)短,所以污泥龄短,提高反应器微生物浓度。 
  
3、硝化反应器容积可减少8%,反硝化反应器容积可减少33%,可节省了建筑费用。 
  
4、硝化过程节省约25%供氧量,反硝化过程节省约40%外加碳源(以甲醇计),所以节省了运行费用。 
  
5、硝化过程减少产泥24%一33%,反硝化过程减少产泥50%,明显降低了污泥排放量,进而减少污泥处理处置费用。 

6、亚硝化-厌氧氨氧化所产生的CO2与普通的硝化-反硝化系统相比减少90%。

短程硝化过程中的影响因子 


生物脱氮的硝化过程是由AOB和NOB共同完成的;AOB的真正基质是水溶液中的游离氨,而NOB的真正基质是水溶液中的游离亚硝酸;AOB和NOB的生长还受到温度、pH值、DO、抑制物等因子影响。 
  
1、温度 
  
在4~45℃内,氨氧化细菌和硝化细菌均可进行。但在12~14℃时,此时的温度会严重抑制活性污泥中硝化菌的活性,出现NHO2―的积累;15~30℃时,硝化过程形成的NO2―wan全被氧化成NO3―;当温度超过30℃后又出现NO2―的积累。细菌在高温和低温均可较好地实现亚硝酸盐的积累。 


实验表明,低温也可实现短程硝化。在低温时,亚硝酸盐氧化菌利用氨氮的能力大于硝化细菌利用NO2-N的能力,从而造成NO2―的累积。所以,短程硝化反应器需要在较高温度的季节启动,缓慢降温,使AOB渐渐适应低温环境,保证氨氧化效果;在适宜的条件下实现短程硝化,同时通过实时控制使其稳定并优化污泥种群结构,进而在低温条件下维持短程硝化。要解决实际应用低温的问题,还需要寻找出适应北方低温的氨氧化细菌的菌株来。 

2、DO浓度 
  
对DO的控制实现短程硝化是将该技术应用于实际的一种较为理想的方法。它比较适合作为未来实际工程的控制参数,因为控制好曝气量、曝气频率以及曝气方式,就可较好地实现短程硝化。 
  
在生物膜反应器中,当DO的浓度控制在0.5mg/L以下时,就可以使出水中亚硝酸氮占总硝态氮的90%以上。 
  
使用间歇曝气,阶段曝气等方法,来改变曝气方式以及曝气频率也可实现短程硝化。这些方法的共同点是使反应器内的DO值按一定规律周期性地升高降低,指示在一段时间内反应器处于厌氧状态。 
 
DO浓度是AOB和NOB生长的重要影响因素之一,AOB和NOB的氧饱和常数分别为:0.3和1.1mg/L。可见AOB对氧的亲合力较NOB强,在低DO浓度下NOB的活性会显著减弱,使AOB生长速率大于NOB;虽然低DO浓度会使微生物代谢活动减弱,但硝化过程的氨氧化作用未受到明显影响,从而实现NO2――N的大量积累。 

3、FA及FNA的影响 
  
实验表明,FA(游离氨)对NOB和AOB产生抑制作用的浓度分别为0.1~1.1mg/L和10~15mg/L。而最新研究结果表明,FA浓度达到6 mg/L 时可wan全抑制NOB的生长;FNA(游离亚硝酸)wan全抑制NOB和AOB生长的浓度分别为0.02 mg/L和0.4 mg/L。因此可以利用FA或FNA的选择抑制作用使系统中的NOB受到抑制而AOB不受抑制,从而将硝化控制在亚硝化阶段;但NOB对FA的抑制具有适应性,若反应器长期运行短程硝化会被破坏。有相关研究者提出利用FA与FNA联合控制实现稳定的短程硝化过程,即在反应器启动初期利用废水中较高的FA浓度使NOB受到抑制之后,由于NO2――N大量积累,较低的pH值会导致较高的FNA浓度,从而可利用反应器前期较高浓度的FA和后期较高浓度的FNA共同维持短程硝化过程。 

4、PH值 
  
由于硝酸菌和亚硝酸菌适宜生长的pH值范围不同,所以可以利用控制PH值的方法实现短程硝化。亚硝酸菌的适宜PH值在7.0~8.5,而硝酸菌的适宜PH值在6.0~7.5。只要将PH值控制在7.5~8.5就可较好地抑制硝酸菌,实现亚硝酸的累积。 
  
PH虽然是实际中较容易控制的,但它也存在一定的缺点。它的缺点是需要PH的实时监控,和相配套的药剂自动投加设备及搅拌设备,并且药剂费用也增添了反应器运行费用,这些在一定程度上抵消了短程硝化本身的优势。 

5、SRT(污泥停留时间,也就是泥龄)
  
通过SRT的控制是无法实现亚硝酸的积累的,SRT却是反应器短程硝化稳定运行的重要控制参数。泥龄控制偏低会导致硝酸菌和亚硝酸菌的流失,导致反应器处理能力的降低;泥龄过高会提高硝酸菌的数量,在低负荷下,反应器容易向全程硝化转化。选择适宜的SRT值是稳定实现短程硝化的关键参数。 

6、抑制剂

对硝化反应有抑制作用的物质有:过高质量浓度的游离氨、重金属、有毒有害物质以及有机物。重金属会对硝化反应产生抑制,如Ag、Hg、Cr、Zn等,其毒性作用由强到弱;当pH由高到低时,毒性由弱到强.锌、铜和铅等重金属对硝化反应的两个阶段都有抑制,但抑制程度不同。某些有机物如苯胺、邻甲酚和苯酚等对硝化细菌具有毒害或抑制作用,因为催化硝化反应的酶内含Cu I一Cu II电子对,凡是与酶中的蛋白质竞争Cu或直接嵌入酶结构的有机物,均会对硝化细菌发生抑制作用。这些有机物对硝化菌的抑制作用要比亚硝化菌强,所以会在对含这类物质的污水生物脱氮中产生亚硝酸盐积累现象。 



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