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COD、氨氮、总磷、总氮处理效果不佳的原因有哪些?

2023-08-03

COD的处理效果不佳

影响化学需氧量(COD)处理效果的主要因素有以下几点:

1.一般情况下,污水中含有过多的氮、磷等营养物质,能够满足微生物的需求。然而,当工业废水的比例较高时,需要注意核算碳、氮和磷的比例是否达到1:5:1的要求。如果污水中缺少氮素,通常可以添加铵盐来补充。如果污水中缺少磷素,通常可以添加磷酸或磷酸盐。

2.中性的pH值一般介于6.5到7.5之间。微小的pH值下降可能是由于污水输送管道中的无氧发酵所导致的。在雨季,城市酸雨经常导致pH值下降,尤其在合流系统中更为明显。pH值的突然变化,不论是上升还是下降,通常是由于工业废水的大量排放所造成的。一般情况下,可以通过加入氢氧化钠或硫酸来调节污水的pH值,但这将大大增加污水处理的成本。

3.当污水中的油脂含量较高时,曝气设备的曝气效率会降低。如果不增加曝气量,处理效率会下降,但增加曝气量必然会增加污水处理成本。此外,污水中高油脂含量也会影响活性污泥的沉降性能,严重时会导致污泥膨胀,使出水中的悬浮物浓度超标。因此,对于油脂含量较高的污水,需要在预处理阶段增加除油设备。

4.温度对活性污泥工艺产生广泛影响。首先,温度会影响活性污泥中微生物的活性。在冬季低温时,若不采取调控措施,则处理效果会减低。其次,温度会影响二沉池的分离性能。例如,温度变化会使沉淀池出现异重流,导致短流;温度降低会增加活性污泥的粘度,降低沉降性能;温度的变化也会影响曝气系统的效能。在夏季气温升高时,由于溶解氧饱和浓度降低,充氧变得困难,导致曝气效率下降,空气密度也降低。

二、氨氮的处理效果不佳

在传统活性污泥法工艺的基础上,为了去除污水中的氨氮,主要采用硝化工艺,即通过延时曝气的方式来降低系统的负荷。

有很多因素会对氨氮的处理效果产生影响,主要包括:

1、低负荷工艺中,污泥负荷和污泥龄对生物硝化起重要作用。一般情况下,负荷的最佳范围是每天0.05~0.15kgMLVSS·d/M~BOD。负荷越低,硝化反应越充分,氨氮向硝酸盐氮的转化效率也越高。由于硝化细菌的代谢周期相对较长,与低负荷工艺相一致,生物硝化系统的污泥停留时间(SRT)通常较长。如果SRT过短,即污泥在生物系统内停留的时间不足,导致污泥浓度较低,硝化细菌无法得到良好培养,从而无法实现硝化反应。SRT的控制程度取决于温度等因素。通常情况下,用于主要去氮目的的生物系统的SRT应设置在11~23天之间。

2.与传统的活性污泥工艺相比,生物硝化系统的回流比较大,主要是因为生物硝化系统中活性污泥混合液中已经含有大量的硝酸盐。如果回流比太小,活性污泥会在二沉池中停留的时间更长,容易导致反硝化反应,进而导致污泥上浮的现象发生。因此,回流比通常控制在50%至100%之间。

3.生物硝化曝气池的水力停留时间比活性污泥工艺长,至少需要8小时。这是因为硝化速率远低于有机污染物的去除速率,因此需要更长的反应时间。

4.BOD5/TKN的含义是水中有机氮和氨氮的总和,该指标是影响硝化效果的重要因素。在活性污泥中,硝化细菌所占比例越小,硝化速率也越慢,即在相同的运行条件下,硝化效率越低;相反,如果BOD5/TKN值越小,硝化效率则会提高。许多污水处理厂的实践证明,BOD5/TKN值在2~3左右是最佳范围。

5.生物硝化系统中一个特殊的工艺参数是硝化速率,即单位重量的活性污泥每天转化的氨氮量。硝化速率受到很多因素的影响,包括硝化细菌在活性污泥中的比例、温度等。典型值为每克生物固体可转化0.02克氨氮,每天。

6.溶解氧对硝化细菌是非常重要的,因为硝化细菌是一种特殊的好氧菌,无氧条件下会停止生命活动。硝化细菌摄氧率远远低于分解有机物的细菌。如果缺乏足够的氧气,硝化细菌将无法获得所需的氧气。因此,生物池中好氧区域溶解氧的浓度需要保持在2毫克/升以上,特殊情况下可能需要增加溶解氧含量。

6.温度变化对于温度硝化细菌来说具有极高的敏感性。当污水的温度低于15℃时,硝化率会明显下降。当污水的温度低于5℃时,温度硝化细菌的生理活动将完全停止。因此,在冬季时,尤其是北方地区的污水处理厂,氨氮超标的情况变得更加明显。

8.pH值为8时,硝化细菌对pH值的变化非常敏感。在pH值为6.0至9.6的范围内,硝化细菌的生物活性最强。当pH值小于6.0或大于9.6时,硝化细菌的生物活性会受到抑制,并逐渐停止。因此,在生物硝化系统中,混合液的pH值应尽量保持在7.0以上。

三、总氮处理效果不佳

在生物硝化工艺的基础上,添加生物反硝化工艺,该工艺是指在缺氧环境下通过微生物将氧化态氮化合物还原为氮气的生化反应过程。

影响总氮处理效果的原因有很多,主要包括以下几点:

1.为了获得高效稳定的反硝化,必须先保证良好的生物硝化。因此,脱氮系统应使用低负荷或超低负荷,并采用高污泥年龄,这是生物反硝化的前提。

2.与生物反硝化系统相比,生物硝化系统的外回流较为简单且规模较小。这主要是因为入流污水中的大部分氮气已经被去除,导致二沉池中的NO3-N浓度较低。相对而言,由于反硝化引起的污泥上浮风险在二沉池中已经很小。另一方面,反硝化系统的污泥沉积速度较快,在满足回流污泥浓度要求的前提下,可以降低回流比例,从而延长污水在曝气池中的停留时间。对于正常运行的污水处理厂来说,外回流比例一般控制在50%以下,而内回流比例一般控制在300~500%之间。

3.反硝化速率指的是单位活性污泥每日反硝化硝酸盐的数量。反硝化速率受温度等因素影响,典型值为0.06~0.07克NO3--N/克MLVSS×天。

4.对于反硝化过程来说,希望缺氧区域的溶解氧浓度尽量低,最好是零,这样反硝化细菌才能充分进行反硝化,提高脱氮效率。然而,根据污水处理厂的实际运行情况来看,控制缺氧区域的溶解氧浓度在0.5毫克/升以下仍然存在困难,从而影响了生物反硝化过程,进而影响出水总氮指标。

5.BOD5/TKN在分解有机物的过程中进行反硝化脱氮,因此进入缺氧区域的污水必须含有足够的有机物,以确保反硝化顺利进行。目前,由于许多污水处理厂的配套管网建设滞后,进厂BOD5低于设计值,而氮、磷等指标却达到甚至高于设计值,导致进水中碳源无法满足反硝化对碳源的需求,从而导致出水总氮超标。

6.反硝化细菌对pH变化不像硝化细菌那样敏感,其生理代谢在pH为6~9的范围内正常进行,但生物反硝化的最佳pH范围是6.5~8.0。

7.尽管温度对于反硝化细菌的敏感程度不如硝化细菌高,但反硝化效果仍会因温度变化而改变。随着温度升高,反硝化率也会增加。在30℃到35℃之间,反硝化率达到最大化。当温度低于15℃时,反硝化率明显下降。当温度降至5℃时,反硝化则接近停止。因此,为了确保冬季的脱氮效果,增加SRT、增加污泥浓度或增设运输池是必要的。

TP处理效果差

聚磷菌在厌氧状态下通过生物除磷释放磷,在好氧状态下过量摄取磷。通过排放剩余的富磷污泥来去除磷!

影响总磷处理效果的原因有很多,主要有:

1.温度对除磷效果的影响不如对生物脱氮过程的影响明显。在一定温度范围内,当温度变化不是很大时,生物除磷可以成功运行。实验表明,由于聚磷菌在低温下生长速度会减慢,因此生物除磷的温度应大于10℃。

2.当pH值为6.5-8.0时,聚磷微生物的磷含量和磷吸收率保持稳定。当pH值低于6.5时,磷吸收率急剧下降。当pH值突然下降时,好氧区和厌氧区的磷浓度急剧上升。pH值下降幅度越大,释放量越大。环保蜜蜂表明,pH值下降引起的磷释放不是聚磷菌本身对pH值变化的生理和生化反应,而是纯化学的“酸溶性”效应。此外,pH值下降引起的厌氧释放量越大,有氧磷吸收能力越低,这表明pH值下降引起的释放具有破坏性和无效性。

3.溶解氧可以消耗每毫克分子氧容易生物降解的COD1.14mg,抑制聚磷生物的生长,难以达到预期的除磷效果。厌氧区域应保持较低的溶解氧值,以便更有利于厌氧细菌的发酵和产酸,从而更好地释放聚磷细菌的磷。此外,较少的溶解氧更有利于减少易降解有机物的消耗,从而使聚磷细菌合成更多的PHB。在好氧区域,需要更多的溶解氧来吸收污水中的溶解磷酸盐合成细胞聚磷,这更有利于聚磷细菌的分解和储存。厌氧区域的DO控制在0mg/l以下,好氧区DO控制在2mg/l以上,才能保证厌氧释磷好氧吸磷的顺利进行。

4.厌氧池硝酸氮厌氧区硝酸氮消耗有机基质,抑制PAO对磷的释放,从而影响聚磷菌在好氧条件下对磷的吸收。另一方面,硝酸氮的存在会被气体单胞菌作为电子受体反硝化,从而影响发酵产酸作为电子受体的发酵中间产物,从而抑制PAO的磷释放和磷摄取能力以及PHB的合成能力。每毫克硝酸盐氮可以消耗容易生物降解的COD2.86mg,导致厌氧磷释放受到抑制,通常控制在1.5mg/l以下。

5.由于生物除磷系统主要通过排放剩余污泥来实现除磷,因此剩余污泥的数量决定了系统的除磷效果,而污泥的年龄对剩余污泥的排放和污泥对磷的摄入有直接影响。污泥年龄越小,除磷效果越好。这是因为降低污泥年龄可以增加系统中剩余污泥的排放量和除磷量,从而降低二沉池出水中的磷含量。然而,对于同时除磷脱氮的生物处理过程,为了满足硝化和反硝化细菌的生长要求,污泥年龄往往得到更大的控制,这就是为什么除磷效果不令人满意的原因。

6.COD/在TP污水生物除磷过程中,厌氧段有机基质的种类、含量和微生物所需的营养物质与污水中磷的比率是影响除磷效果的重要因素。当不同的有机物是基质时,磷的厌氧释放和好氧摄入效果是不同的。聚磷菌容易利用分子量小的可降解有机物(如挥发性脂肪酸),将体内储存的多聚磷酸盐分解释放出磷,具有较强的诱导磷释放的能力,而聚合物难降解有机物诱导聚磷菌释放磷的能力较差。厌氧磷释放越充分,好氧磷的摄入量越大。此外

7.RBCOD(易降解COD)研究表明,当乙酸、丙酸和甲酸等易降解碳源被用作磷释放基质时,磷释放速率较大,其释放速率与基质浓度无关,只与活性污泥浓度和微生物组成有关。这种基质引起的磷释放可以用零级反应方程式表示。为了使用聚磷菌,其他类型的有机物必须转化为这种小分子的易降解碳源,聚磷菌可以使用其代谢。

8.糖原糖原是一种由多种葡萄糖组成的带分支的大分子多糖,是细胞内糖的储存形式。如上图所示,聚磷菌中的糖原是在好氧环境中形成的,储存的能量在厌氧环境中代谢,形成合成PHAS的原料NADH,并为聚磷菌的代谢提供能量。因此,当曝气延迟或过氧化时,除磷效果会很差,因为过度曝气会在好氧环境中消耗聚磷菌中的部分糖原,导致PHAS原料NADH在厌氧过程中缺乏形成。

9.对于运行良好的城市污水生物脱氮除磷系统,HRT通常需要1.5分别释磷和吸磷~2.5小时和2.0~3.0小时。总的来说,磷释放过程似乎更为重要。因此,我们更加关注厌氧区域污水的停留时间。厌氧区域的HRT太短,无法保证磷的有效释放。此外,污泥中的兼性酸化细菌不能将污水中的大分子有机物充分分解为聚磷菌摄入的低级脂肪酸,这也会影响磷的释放;HRT太长,不需要,这不仅会增加基础设施的投资和运营成本,还会产生一些副作用。简言之,磷释放和磷吸收是两个相互关联的过程。只有经过充分的厌氧磷释放,聚磷菌才能在好氧段更好地吸收磷。只有吸收磷的良好聚磷菌才能在厌氧段释放过多的磷。适当的控制将形成良性循环。我们工厂在实际操作中探索的数据是:厌氧段HRT1小时15分钟~1小时45分钟,HRT好氧段2小时~3小时10分比较合适。10.回流比(R)A/O工艺确保除磷效果的一个非常重要的方面是使系统污泥“携带”足够的溶解氧进入曝气池中的二沉池。其目的是防止污泥因厌氧而在二沉池中释放磷。但是,如果不能快速排泥,二沉池中的泥层太厚,无论DO有多高,都不能保证污泥不会厌氧和释放磷。因此,A/O系统的回流比不宜过低,应保持足够的回流比,尽快排出二沉池内的污泥。然而,过高的回流率会增加回流系统和曝气系统的能耗,缩短污泥在曝气池中的实际停留时间,影响BOD5和P的去除效果。怎样在保证快速排泥的前提下,尽量降低回流比,需要在实际操作中反复探索。一般认为,R可以在50~70%的范围内。