城市污水硝化反硝化及生物脱氮计算李亚新

l卯5年6月第31卷第3期环境工程EN明丑ONMENTALENGI刊旧ERn冲GJune,1卯5V61.13,N心.3家霉盆霉导霉宅写劣J言古摘要关键词城市污水硝化反硝化及生物脱氮计算李亚新(太原工业大学,山西O义刃对)本文论述城市污水硝化反硝化及生物脱氮的设计计算,并用计算示例加以说明.硝化反硝化生物脱氮理染污冶水CALCUL笙1F0NSOFNll卫吓ICATION{DENITRll八CAnONANDBIOLOGICALNnROGENRE竹OVALFROMMIUN]ICI脚止WASI飞WAfERLIY自Xin汀al扒坦nUinversivtofTeChnoI0gy)ABSTRA〔TThispsl~份11拓hl加加d国Thisps详r违汾】s俪ht七igna司司浏ati、of饭itrif以iton,山而itrifcationa川肠d硒口1面t路肥et叭.ter.s~口】浏ationxea扣以sealealso户。即tde.KEYWORI万Nitrifcaiton,D雨itrif以i叭iBd叩cal饰t,罗nR已比。讯l1硝化硝化是氨氮氧化成硝酸盐的生化过程,亚硝酸盐是氨氮氧化成硝酸盐的中间产物,参与此一生化过程的微生物有亚硝化单胞菌属(Nitorsolnonas)和硝化杆菌属(Nltmbacte)raJ硝化过程可用下反应式表示:ZNH犷+302皿醚氢鱼里胆鱼通一补2N02一十ZH户十4H+十新细胞ZNoZ一+02卫兰些赶鱼垦ZNo子+新细胞下面的参数可用于硝化过程的设计计算:硝化过程微生物产率系数.015gNVSSg/NH3一N;每氧化lgNH3一N耗氧.4339;每氧化lgNI」3一N需.0089碳源;每氧化lgNH一N需碱度7.149(以aCCO3计算)。好氧活性污泥中硝化菌(Nitorso卿nas和iNotrba侧etr)所占比例凡为式中:a厂硝化菌产率系数,gNvSSg/NH3一;Na一好氧异养微生物产率系数,gvssg/BOD;凡,BOD去除量,gm瓜;A卜Nll3一N去除量,gm压。为保证硝化菌增殖,系统SRT可用下式计算:sRT二一三匕一内一KNd移)式中:户N一硝化菌比增长速率,d一’;XNd一硝化菌的自分解速率,d一`。保证硝化过程正常进行最小泥令SR几。为:SRT,二一上~气、(3)凡~下罕共aor卞“N入r(l)l卯4一07一二一、`。杯八式中:拜N,~一硝化菌最大比增长速率,d一’。硝化菌的实际增长速度拜N与NH3一N,IX〕浓度有关,可用4式表明:DOI:10.13205/j.hjgc.1995.03.001INH、一州I)9脚一脚,一沃石而丽下两’一天弃石百份)式中:KN一相对NH3一N的半饱和常数,可取0.snlg压NH3一N;0K一相对于Ix〕的半饱和常数,可取.0311〕g压1)O。巧℃硝化菌最大比增长速率脚,~=0·45d一’,脚~与温度T(℃)的关系为:拜N,~(乃=o·45e0咧7”)(5)按式2计算所得的泥令理论值SR毛应乘以安全系数F作为泥令设计值SR毛,即S尺兀=SRT声,(6)sRT与vXt关系可由下式确定废水水温T二10℃,x阴=.0Od5一’,F=2.0a=.055,戈=.064,出水NH3一N浓度l.smg瓜曝气池中】)O二.2OgnI压,BOD去除240吨压,凡=0.ld一’(20℃),气二0.15计算:(l)由式5计算脚,咧,。℃)拜N,州,o℃)二o.45e0娥,o一’匀=o.27d6一,(2)由式4计算瓶;。℃)#N(一。℃)=0.2761.50.5+1.52.00.3+2.0=0.18d0一1(3)由式2计算SRTTsR、一丽采丽一.7d7sR介一扁迎一一“rS一凡戈尤厂(7)式中:vX一曝气池MLVsS,gnt压;艺一曝气时间,d;Xd一MLVSS中生物降解部分分数;凡一自分解系数,d一’;其它符号同上。凡一与温度刀℃关系可表示为:凡(7)=Kb(200)1.o4T一劫(8)硝化比速率QN德NH3一Ng/NVSS·d)可表示为:`qN二拜N/气(9)NH3一N去除速率R、(哪/L·d)可表示为:R、=q、·抵(10)式中:凡一硝化菌浓度,mgL/。NH3一N去除率RN也可用下式表示:R、=守、F、X。(11)式中符号意义同前。计算示例1计算下述条件下硝化过程所需SR工t及Xv值。(4)SRT设计值SR兀为S只兀二2x.77=巧.4d(5)计算条件下凡值凡(10“)二0.1x1.04(,0一珊=o.06d7一’(6)用式7计算vXt,SRT二15.d4SRT=戈t0.55x24()一0.067x0.64vXt当SRT=1.5d4,筑=1225·如t=.0dsXt=2450mg压计算示例2在例1中如进水TKN二30gnI瓜,如出水NH3一N不大于1.smg瓜,计算允许瞬时TKN最大浓度(不考虑氨氮同化)计算:(l)由例1料N=o.18d一’,由式9计算叮N如一会一黑=1.g2NH3一N/gNVSS,d(2)由式1计算活性污泥中硝化菌分数凡FNaNArasr+aNAr0.15X300.55X240+0.15x30=0.033(3)由式11计算Nll3一N去除速率RNRN=qNF内X亏~1.2x0.33x2450=97ing压·d(4)曝气时间t二0.d5时,活性污泥系统硝化能力为RN·r=97x0.5=48.5rI嗯瓜(5)允许瞬时TKN最大值为48.5+1.5=50mg压2反硝化反硝化是生物转化NO3一为凡过程.对NO3一浓度而言,反硝化反应可认为是零级反应.当碳源浓度不受限制时,缺氧池中硝酸盐去除速率RND饱NO3一N/Ngvss·d)可用下式表示:〔NO3一N〕。一〔N03一N〕e=R,价}(12)式中:〔NO3一N〕。,〔NO3一N〕。一进,出水N03一N浓度,mg压;RoN与温度T/℃及IX〕关系为:几试T)=尺DN(20“)KT一改l一以〕)(13)K=1.03一1.1,可取1.09。aBmadl发现反硝化过程有三个不同速率阶段。第一阶段速率在5一巧而n之内为50mg瓜·h,用厌氧发酵产物作碳源;第二阶段速率为16gnI瓜·h,用不溶或复杂的可溶有机物作碳源,至外部碳源用尽为止;第三阶段速率为.54rI嗯压·h,用内源代谢产物作碳源。Eakaln和Maaris给出上述三个不’同RND计算公式RDN(l)=0·72凡vXol汀一勒尺nN(2)=0.1010厂一溯戈vX尺n试3)=0.0720厂一独毛vX式中:8:=1.20;82=1.03:83=1.03。计算示例3根据下述条件计算缺氧池反硝化所需水力停留时间t进水N03一N二25gm瓜出水NO3一smg瓜T二IOoCvX=2450哩瓜RdN(20“)=o.ld一’Do=0.lmg瓜K=1.09计算:(l)由13式计算RDN(10“)R,(10“)=RnN阴尽T一改l一Do)=0.1X1.09`,0一伙l一0.1)=.0O38gNO3一Ng/vss·d(2)由式12计算t困()3一州。一侧03一州evXRDN25一52450x0.038=0.215d3单级污泥回流生物脱氮活性污泥法该系统可用下图表示:混合液回流、。:寸仄工几二二工刁爪二几二万丁门}~厂二二二丁}进,犷~-一愕一击`匕_恻吧色____』附图单级污泥回流生物脱氧活性污泥系统假设在系统中混合液回流进人缺氧池(区)的NO3一完全反硝化生成凡,则包括混合液回流和污泥回流在内的总回流比R可用式14计算:_困H3一N工〕一「NH3一州。R=一一一l(14、困03一州。式中:困H3一阅。、困H3一州。一进出水NH3书浓度,gm压;【NO3一闻。一出水N()3一N浓度,mg压。因为硝化菌只能在好氧池(区)生长,硝化所需最小SRT河用式15计算sRT`二遏丝{仁,(15)式中SRT七系统中硝化所需泥令,d;SRT一普通活性污泥法硝化所需泥令,(2)(4)(5)(6)计算。U〕一系统中的好氧池(区)与系统总体积之比系统中总的水力停留时间t(d)可用下式计算:【NH3一州。一【NH3一叽【N03一阅30一1.55=.47_“5万RT’万l刀+凡凡SRT’了(16)式中rS一系统中去除的BOD,grn瓜,(近似等于进水BOD);Xd一MLVSS中可生物降解部分分数,用式17计算:(2)从例1计算得,普通活性污泥法硝化SRT=15.4d(3)假定V0=.07,系统中总泥令SRT`用式15计算:SRT二2d2(4)由式17戈0.81十.02凡5尺T’=0.68(17)凡0.8l一十0.2X0.04x22缺氧池(区)水力停留时间oxt为NtD=(l一均t(18)缺氧池(区)为达到反硝化所需水力停留时间t`D形)可用式19计算:(5)留时间用式16计算缺氧、好氧区总水力停:=一止笙巡里一-vXll十Kb凡5尺T`J0.55x240x22_N6卜乙DN一爪哥一下7一、i,)八DN人v2450[l+0.04x0.68x22】(6)用式18计算喻二.07d4式中NDN一反硝化的NO3一N浓度,grn瓜;其它符号意义同上。如计算得owt二t’ND,计算可以结束,否则假定新V0,计算至oxt二t`D、止。计算示例4根据下述条件计算好氧区和缺氧区水力停留时间和回流比:BOD去除240rr堪瓜,进水TKN二3()mg瓜,出水N壬13一N=1.sgm瓜,出水NO3一N=sgnr瓜,T=10oC,a=0·55gvssg/BOD,凡(100)=O.Od4一’,R,(10“)=o.o4d2一’,好氧区lx)=2.Omg压,vX=2450mg瓜。计算(l)由式14计算总回流比RNtD=(l一V0)件(l一0.7)x0.74=0.22d(7)缺氧区反硝化所需水力停留时间ND用式19计算_凡N_RDN30一1.5一50.42x2450=0.23d协澎=0.5d2ND不必计算。好氧区.074x.07(参考文献略)作者李亚新,男,1941年10月出生。l%5年本科毕业于哈尔滨建筑工程学院给水排水专业,1968年研究生毕业于天津大学给水排水专业。1987年获美国南卡罗来纳大学博士学位。教授。现从事水污染控制工程的教学和研究工作。