进水总氮和出水总氮均包括各种形态的氮。进水总氮主要是氨氮和有机氮,出水总氮主要是硝态氮和有机氮。
反硝化作用去除的氮与反硝化工艺缺氧池容大小和进水BOD5浓度有关。德国ATV-A131E中提出了反硝化设计参数的概念,将其定义为反硝化的硝态氮浓度与进水BOD5浓度之比,表示为Kde(kgNO3-—N/kgBOD5),由此可算出反硝化去除的硝态氮[NO3-—N]=KdeSi。
从理论上讲,消耗2.86kgBOD5可反硝化1kg硝态氮,即Kde=1/2.86=0.35(kgNO3-—N/kgBOD5),但在实际工程中,进入缺氧池的BOD5不可能都被反硝化菌利用,能被利用的只有几分之一,实际Kde远小于0.35。ATV-A131E标准通过总结实际工程的数据,提出了可实际应用的反硝化设计参数表。为便于读者计算,特将其转录于下,见表2。
表2反硝化设计参数(T=10~12℃)
将上述各项代入图1的氮平衡方程,可表示为:
4计算例
4.1例1:已建污水处理厂算例
某城镇污水处理厂规模Q=1万m3/d,已建成稳定运行,二沉池出水排放标准总氮Ns≤15mg/L,氨氮≤5(8)mg/L,运行数据表明氨氮已达标,而出水总氮Ne超标,经统计分析Ne=20mg/L,求外加碳源量。
解:按式(5)计算:
4.2例2:设计中的污水处理厂算例
某城镇污水处理厂Q=5万m3/d,采用前置缺氧脱氮工艺,缺氧池进水水质为:BOD5(Si)=200mg/L,Ni=56mg/L,设计水温12℃,二沉池出水BOD5排放标准Ss≤10mg/L,总氮排放标准Ns≤15mg/L,计算外加碳源量。
解:首先选定缺氧池容比VD/V,以便确定Kde。根据Ni=56mg/L,属于中等浓度,VD/V宜取0.3或0.4。下面分别按VD/V=0.3和VD/V=0.4计算:
每日需外加COD量
若采用甲醇为外加碳源,需甲醇量:
需甲醇量:
875/1.5=583(kg/d)≈0.58(t/d)
桂丽娟等人以生活污水为对象,研究了SBR工艺中不同碳源种类和投加量对反硝化作用的影响。以乙酸钠为碳源时,最佳COD/N为5.8/1,反硝化过程为零级动力学反应。以乙酸为碳源时,最佳COD/N为6.6/1。从试验结果看,与推荐算式的计算结果相当接近。
5结语
(1)我国污水处理对氮、磷的要求越来越严,为了确保总氮达标,不少污水处理厂都投加外部碳源,但目前还缺乏适用的外部碳源投加量计算方法,本文推荐的简易计算法试图弥补这方面的空缺。
(2)需要注意的是,各种计算式适用的前提是污水已充分硝化,出水氨氮已达到排放标准,否则即使外加碳源也无济于事。
(3)推荐外部碳源计算式主要参照了德国ATV-A131标准,该标准对我国有很强的针对性,计算结果更加符合实际。
(4)计算式中的参数只涉及进出水水质基本参数以及运行的出水TN实测值,均为常规分析项目,监测数据的获得十分便捷,公式具有广泛的推广性。
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