活性污泥法污泥浓度(MLSS)的高低与系统生物脱氮能力的关系

洒家是环境人 2019-10-15 PM 166℃ 0条
我们都知道,活性污泥生物脱氮是通过硝化反硝化反应完成的,而硝化反硝化过程中,硝化作用的程度往往是生物脱氮的前提,其控制相对比较简单;反硝化作用是生物脱氮的关键,这个过程受诸多因素影响较大。下面我来分析一下,污泥浓度分别对硝化反应和反硝化反应的影响。

1、污泥浓度对硝化反应的影响


影响硝化反应的环境因素有很多包括:PH、温度、SRT、DO、BOD/TKN、污泥浓度、有毒物质等。而实际污水处理厂在工艺的运行中往往通过对SRT、DO、BOD/TKN、污泥浓度等参数进行控制。通过控制污泥浓度来提高硝化反应的原理如下:
  • a. 在好氧硝化过程中较高的污泥浓度其硝化细菌的浓度相对较高,因此好氧硝化反应的速率在高污泥浓度条件下较高。
  • b. 一定污泥泥龄是保证生物污泥中的硝化细菌存在的条件,同时创造良好的硝化细菌生存条件更能提高其在微生物菌群中所占比例,从而提高硝化细菌浓度。高污泥浓度下在厌氧阶段会有更多的BOD被消耗,进入好氧阶段其BOD/TKN也就相对更低些。一些研究表明活性污泥中硝化细菌所占的比例,与BOD/TKN呈反比关系。由于硝化菌是一类自养菌,有机基质的浓度并不是它的生长限制因素,但若有机基质浓度过高,会使生长速率较高的异氧菌迅速繁衍,争夺溶解氧,从而使自养菌的生长缓慢且好氧的硝化菌得不到优势,结果降低硝化速率。
  • c. DO值一般是污水处理厂硝化阶段的重要重要指标,一般情况下DO值在2mg/L以上。在大多数氧化沟工艺中其沟内平均DO值都很难达到2mg/L,一般维持在1mg/L或更低水平,但其硝化效果仍然良好,分析原因为氧化沟特有的相对较高污泥浓度虽然其沟内DO值较低,但其它有利于硝化的因素增强。污泥浓度增高,也就增大生物处理池的的有效容积,同时降低了负荷等。从另一角度分析提高污泥浓度其微生物好氧量也相应增加,在同等曝气量条件下,溶解氧仪显现出来的数值也应该较低。以上几点说明提高污泥浓度,生物池中的DO值可适当降低,硝化效果仍可维持良好水平。
  • d. 为保证活性污泥中硝化细菌的正常生长繁殖,泥龄一般应控制在8天以上。但为了使硝化细菌与其它异氧细菌有相对平衡的生存竞争力,应在污泥不发生严重老化前提下提高泥龄,相应也就是增大生物系统的污泥浓度。

2、污泥浓度对反硝化反应的影响


生物反硝化反应即为在缺氧条件下反硝化细菌利用硝酸盐中的离子氧分解有机物的过程,硝酸盐即被还原为N2,完成脱氮过程。反硝化过程中的反硝化细菌是大量存在于污水处理系统中的异氧型兼性细菌,在有氧存在条件下,反硝化细菌利用氧进行呼吸、氧化分解有机物。

在无分子氧的条件下,同时存在硝酸和亚硝酸离子时,它们能用这些离子中的氧进行呼吸,使有机质氧化分解。反硝化细菌能够利用各种各样的有机基质作为反硝化过程中的电子供体,其中包括:碳水化合物、有机酸类、醇类以及甚至像烷烃类、苯酸盐类和其它的苯衍生物这些化合物,它们往往是废水的主要组分。影响反硝化速率的因素较多,包括PH值、温度、DO、碳氮比、污泥浓度等,实际污水处理厂在工艺的运行中只能对DO、污泥浓度等参数进行控制。碳氮比虽然是反硝化反应中最重要的影响因素但其和来水水质有很大关系一般实际运行中很难控制。

通过控制污泥浓度来提高反硝化反应的原理如下:

  • a. 反硝化反应过程中要求在无分子氧存在的条件下反硝化细菌才能利用硝酸盐及亚硝酸盐中的离子氧分解有机物。之前提到,高污泥浓度的生物系统在硝化过程中可适当降低溶解氧值,同时保持硝化效果,因此使硝化末端降低溶解氧可以有效的减少硝酸盐回流液中所携带的溶解氧含量,降低分子氧在缺氧区对反硝化进程的影响,提高反硝化菌利用碳源的反硝化能力。同时高污泥浓度自身内源代谢好氧量也相对较强,可以进一步消耗回流及缺氧段中的溶解氧。再有非常高的污泥浓度会改变混合液的粘滞性,增大扩散阻力,从而也使回流携带的溶解氧降低,在一些使用明渠作为回流通道的处理工艺中可以减小回流跌落的充氧量。总之高污浓度对于降低实际工艺运行中反硝化阶段的DO值有较大作用。
  • b. 由于反硝化细菌是异氧型兼性细菌在污水处理系统大量存在,提高系统中的污泥浓度可有效的提高反硝化细菌的浓度。反硝化反应速度与硝酸盐亚硝酸盐浓度基本无关,而与反硝化细菌的浓度呈一级反应。因此在实际工艺运行中高污泥浓度可以缩短反硝化的时间减小缺氧段的有效容积。在缺氧段有效容积一定的件下,高污泥浓度的反硝化反应可以更好的利用有机基质中相对较难降解的有机物作为碳源进行反硝化反应。这一点对于脱氮除磷工艺,尤其C源不足的情况尤为重要。
  • c. 高污泥浓度其微生物菌胶团直径相对较大,在硝化反应过程中受溶解氧低的影响,氧的压力梯度较小,菌胶团内部容易形成缺氧环境从而发生反硝化反应。所以高污泥浓度可以促进同程反硝化。

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