分段进水生物脱氮工艺最高脱氮率的探讨

Posted 2023-01-12 工艺

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根据物料平衡方程重新推导了分段进水生物脱氮工艺的最高理论脱氮率公式，试验考察了不同进水C/N比条件下，各段等比例进水和非等比例进水时的脱氮率.在C/N比为6、8.25和10.5(COD恒定为330mg/L)、各段等比例进水条件下，得出脱氮率分别为80.1%、79.8%和81.3%，与公式计算得出的脱氮率相符.在C/N比为10.5、13和17.5(NH一N恒定为38mg/L)的情况下，进行了各段非等比例进水条件下的试验研究.试验结果表明在进水流量分配系数入分别为2.5、3和4的情况下，总氮去除率分别为92.4%、93.8%和96.4%，远高于已有文献的最高理论脱氮率，与推导的最高脱氮率公式相符.
分段进水活性污泥工艺是国外近年来新开发并广泛研究的生物脱氮除磷工艺[1-4].相对于传统活性污泥工艺，采用分段进水具有如下优点：1)有机底物沿池长均匀分布，负荷均衡，缩小了供氧速率与耗氧速率之间的差距，有利于降低能耗，又能够充分发挥活性污泥微生物的降解功能.2)污水分段进人，提高了反应器对水质水量冲击负荷的适应能力.3)混合液中活性污泥浓度沿池长逐步降低，出流混合液浓度较低，减轻了二沉池的负荷，有利于提高二沉池的固液分离效果.4)污水沿池分段进入而回流污泥在首端进入，系统的SRT(SolidRetentionTime)比相同容积的推流系统长.分段进水系统在不增加反应池出流MLSS浓度的情况下，使污泥龄得以增加.5)硝化液从各段的好氧区直接流人下一段的缺氧区，从而简化了工艺流程[5-6].
1关于分段进水工艺最高理论脱氮率的分析
文献中给出了分段进水生物脱氮工艺的最高理论脱氮率公式：

工艺采用分段进水，每一段硝化产生的硝酸盐完全反硝化所需要的碳源由下一段进水提供，因此工艺达到最高脱氮率应该满足上一段硝化产生的硝酸盐在下一段完全反硝化掉，即不产生硝酸盐的积累且最后一段的进水流量最小.分段进
水生物脱氮工艺的脱氮率受进水流量分配比和进水水质的影响.工艺达到最高脱氮率时并非各段等比例进水，而是进水流量分配的函数，各段完全反应时，出水总氮由最后一段进水产生，且出水总氮仅为硝态氮.根据反应器中总氮物料守恒得：

文献推导的分段进水生物脱氮工艺的最高理论脱氮率公式是在各段等比例进水的前提下推导的.但是根据工艺达到最高脱氮率的条件可知工艺达到最高脱氮率时并不一定各段等比例进水，而是进水流量分配的函数.
2试验材料与方法
2.1试验装置
试验采用4段进水形式，反应装置示意图见图1.反应器总容积80L，各段等容.沿池长方向设置若干成对的竖向插槽，配以相应大小的插板用于调整缺氧好氧区容积比，本实验采用V缺：V好=1：3.根据缺氧区所占比例，安放若干搅拌器用于保持泥水混合均匀.在距池底20em的高度设置若干取样口.采用鼓风曝气，由转子流量计控制曝气量，控制好氧区DO质量浓度为2.0±0.1mg/L.由温控仪控制温度为20±1.采用竖流式沉淀池，沉淀区呈圆柱形，直径为35em；污泥斗为截头倒锥体，倾角为60。.采用中心管进水、周边三角堰出水方式，水力停留时间为2h.采用水力控制SRT的方法控制SRT为20d.进水和回流污泥分别由5台恒流泵调节，污泥回流比恒定为50%.

2.2试验水质、分析项目和方法
试验所用污水为啤酒废水、NH4C1、MgSO4、CaC12、KH2PO4和NaHCO3与自来水配制的模拟生活污水.分析检测项目有DO、温度、pH、MLSSCOD、氨氮亚硝酸盐氮、硝酸盐氮和总氮，均采用国标检测方法.
3结果与讨论
1低和中C/N比、各段等比例进水条件下脱氮率
试验维持进水COD恒定为330mg/L，通过调节NH3一N以达到不同进水C/N比.试验考察了进水C/N比为6、8.25、10.5、各段等比例进水时的脱氮率，试验结果见表1.其中进水流量分配系数定义为每相邻两段间进水流量之比.