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反硝化浮泥产生的原因及预防措施

2019年07月24日 14:28:56

 

二沉池内由反硝化引起的浮泥现象在城市污水处理厂和工业废水处理站中普遍存在,其直接后果是增加了出水中的悬浮物含量,同时BOD、COD、TN、TP等指标的含量也相应增加,严重时还会造成污泥流失而使系统运行不稳定。
 

1 、反硝化浮泥产生的因素 
 

沉淀池底部的高固体浓度以及废(污)水需在池内停留一定时间(缺氧条件)增加了反硝化产生氮气的可能性。当氮气的溶解度超过临界值(一定水压下的饱和浓度)时就会释放出来。在泥水混合液向沉淀池底层压缩沉淀的过程中,氮气的饱和程度取决于水深(其增加会导致氮气溶解度增加)和反硝化反应(使氮气浓度增加)程度。在池中一定水深下,影响氮气浓度的因素有许多,泥水混合液中的氮气浓度达到临界值将会增加浮泥出现的几率。
 

1 氮气的溶解度
 

氮气在水中的溶解度取决于特定温度、压强下的气液相平衡,随着温度的升高水中氮气的饱和浓度将下降。在曝气池中,氧气的消耗导致气相中的氮组分所占比例增加,这促使液相中的氮组分也增加,最终气、液两相中的氮组分达到平衡。
 

2 停留时间
 

沉淀池中的污泥浓度高而DO低,这极大地促进了反硝化的进行,且停留时间越长产生的氮气越多。沉淀池的深度影响氮气的饱和浓度(随水深的增加饱和浓度相应增大),因此沉淀池底部氮气的饱和浓度最高。在出水排出沉淀池的过程中,随着压力的减小氮气的饱和浓度将下降,这导致氮气释放出来而产生浮泥。
 

3 反硝化速率
 

沉淀池中的氮气主要是由反硝化产生的,而反硝化速率主要取决于四个因素:沉淀池进水的硝酸盐浓度、温度、可利用的碳源、沉淀池中的污泥浓度。
 

rv=rx?x

式中:

rv——单位体积的反硝化速率;

rx——微生物的反硝化速率,是温度及可利用碳源的函数;

x——微生物浓度,是污泥浓度、沉淀池操作方式、SVI等的函数。
 

对于有硝化工艺的活性污泥系统来说,到达沉淀池的碳源是缓慢降解的,因此反硝化速率相对较低。温度对反硝化过程有重要的影响,随着温度的升高则内源碳的反硝化速率将大幅上升。
 

4 进水溶解氧浓度
 

氧气对反硝化过程有抑制作用(O2接受电子的能力远远高于NO2-和NO3-),沉淀池进水中一定量的氧气将延迟反硝化过程和抑制沉淀池中氮气的产生。
 

2 、避免反硝化浮泥的措施 
 

1 优化运行
 

首先应尽可能地降低进入二沉池的硝酸盐浓度,这可通过将硝化过程控制在低负荷下运行或设置缺氧池(单独或合建)使反硝化在前序构筑物内完成来实现。另外,也可延长污泥龄以稳定污泥(降低活性部分)和可生化的有机质,从而降低沉淀池中的反硝化速率。
 

2 增加池深
 

温度对不同池在水温较低的情况下由沉淀池深度增加所引起的饱和浓度差异较显著(深度为3.5m和5m时的饱和浓度相差近6mg/L),但当水温上升到20℃以上时,其浓度的差异显著减小,在30℃时饱和浓度之差<2mg/L。
 

随着沉淀池深度的增加,氮气的临界饱和浓度也相应增加,但在温度高时不足以抵消因水力停留时间延长而产生的那部分氮气,反而更易产生浮泥,故只能适当增加设计池深。
 

3 减少污泥停留时间
 

温度上升时,反硝化速率上升是导致浮泥产生的主要原因。在不影响泥水分离效果的前提下,适当减少二沉池中的污泥停留时间以降低反硝化生成的氮气量,有助于解决由反硝化引起的浮泥问题。
 

4 增加进水溶解氧浓度
 

沉淀池进水中一定量的氧气将延迟反硝化过程,但氧气对大部分反硝化细菌本身却并不抑制,而且这些细菌呼吸链的一些成分甚至需要在有氧的情况下才能合成。当温度>20℃时,进水中的溶解氧(浓度很低)对反硝化过程的延迟极为有限,试验中可投加H2O2作为氧源,但在工程上很难实现。
 

综上所述,在温度较低时采取增加二沉池池深、适当减少污泥停留时间及增加进水的溶解氧浓度等措施来避免浮泥产生都是可行的,但当温度高时这些措施收效甚微,其原因一方面是水中氮气的饱和浓度明显下降,另一方面是硝化细菌活跃而使得硝化作用加强,造成沉淀池进水硝态氮浓度升高。


来源:水处理部落
 

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