污水深度处理的硝化与反硝化

活性污泥中
µ (Nitrosmohas ) =0 。

18e 0 。

116 (T - 15) day – 1
µ (Nitrosmohas)=0.322 day – 1 (20O C ) 纯种培养：
µ (Nitrosmohas ) =0 。

41e 0.018 (T — 15) day — 1 河水中
µ (Nitrosmohas)=0 。

79e 0 。

069 (T — 15) day - 1
普通它营养型细菌的比增长速度
µ =1 。

2 day – 1
(5) 泥龄 SRT 硝化菌的比增长速度 μ：
μ=0 。

47e 0.098 (T — 15 ) [N/(N + 100.051T- 1。

158 )] [O 2/( K O +O 2 ) ] N －－－－ 出水氨氮浓度 ㎎/L T －－－－最低温度 15 C O O 2 －－－－好氧区溶解氧浓度 ㎎/L K －－－－K =1.3 T ＝20 C O 、O 2＝2 ㎎/L 、出水氨氮浓度 N ＝10 ㎎/L 时， μ=0 。

433d - 1
SRT=1/µ
当 N=5 ㎎/L T=15C O O 2=2 ㎎/L K O =1 。

3 时, µ=0.28(d - 1 )
SRT=1/µ =1/0.28 (d - 1)=3 。

6 (d ) 安全系数取 2 。

5 设计泥龄为 9 。

0(d) 为污泥稳定，取污泥泥龄 15(d) (6) 硝化污泥负荷及产泥率
0.05 ㎏ NH 3—N ／㎏ MLVS · d
7mgNH 4-N/gVSS · h 即 0 。

168kgNH 4-N/ kgVSS · d ②
硝化产泥率： 亚硝化 0.04~0. 13mgVSS ／mgNH 4—N
硝化 0.02~0 。

07mgVSS ／mgNO -N
硝化全程 0 。

06~0.20mgVSS ／mgNH 4—N 。

二 反硝化
(1) 微生物： 自营养型反硝化菌(以无机盐为基质)
它营养型反硝化菌(以有机物为基质)
(2) 反应： 反硝化反应是指硝化过程中产生的硝酸盐或者亚硝酸盐在反硝化菌的作用下还
原成气态氮的过程.反硝化菌是一类化学能异养兼性缺氧型微生物，反应过程中利用有机物 为碳源，电子供体提供能量并得到氧化降解,利用硝酸中的氧作电子受体。

其反应： NO +1.08CH OH+0.24H CO ——— 0.056C H O N+0.47N +1.68H O+HCO
O O
NO +0.67CH OH+0 。

53H CO —-—0 。

04C H O N+0 。

48N +1.23H O+HCO 2 3 2 3 5 7 2 2 2 3
上述反应也可以用下式表达
2NO 2 +3H 2———N 2 +2OH +2H 2O
2NO +5H ———N +2OH +2H O 3 2 2
当废水中碳源不足时， NO 的浓度远远超过可被利用的氢供体，反硝化生成的N 2 减少,会使 N 2O 增多。

(3)反硝化动力学
上述反应在 NO 浓度高于 0 。

1mg/L 时为零级反应，反硝化反应速率与NO 浓度高低无关， 只与反硝化菌数量有关。

S Ne －S NO ＝q D N (X V )t
S Ne ———进水 NO3 浓度 mg/L ； S NO -—— 出水 NO3 浓度 mg/L ；
q D N ———反硝化速率常数g NO3 — N ／gVSS · d ； X —-—挥发性悬浮固体浓度,mg/L ； t ——-停留时间， h 。

(4)反硝化反应速率
第一反硝化速率：初始快速反硝化阶段，普通为5~15min,消耗易降解的碳源, 约 50mgNO 3/L 。

h
q D 1 =0 。

72×1 。

2 (T －20)gNO3 — N ／gVSS · d
T=20o C
T=25o C T=30o C T=35o C q D 1= 0.72 g NO3 -N ／gVSS · d
q D 1= 1.79 g NO3 — N ／gVSS · d () q D 1= 4 。

46 g NO3 — N ／gVSS · d q D 1 = 11.09 g NO3 — N ／gVSS ·
d 第二反硝化速率：中速反硝化阶段，约16mgNO 3/L 。

h,在此阶段易降解的碳源已经耗尽，只 能利用颗粒状和复杂的可缓慢降解的有机物作为碳源。

q D 2 =0 。

1×1 。

04(T －20)gNO3 - N ／gVSS · d
T=20o C q D 2 =0 。

104gNO3 — N ／gVSS · d
第三反硝化速率:内源代谢反硝化,5.4mgNO 3/L.h,由于外碳源已消耗尽， 反硝化菌只能通过内 源代谢产物作碳源，反应速率更低。

q D 3 =0 。

072×1.03(T －20) gNO3 — N ／gVSS · d T=20o C q D 3 =0.074gNO3 — N ／gVSS · d
综合的反硝化速率约为：
2~8mg NO3 -N /g ML SS · h ②
0.048~0. 192kg NO3 — N /k g ML SS · d 硝化及反硝化的碱平衡 V
NH 4+1 。

86O 2+1.98HCO ——— (0。

0181+0。

0025) C 5 H 7 O 2 N+1.04H 2 O+0 。

98NO 3 +1.88H CO
2 3
根据上式每氧化 1 mgNH 4—N 为 NO3 -N 需消耗碱 7 。

14 mg(以 CaCO 3 )
如果没有足够的碱度,硝化反应将导致 pH 下降，使消化反应减缓。

硝化最佳 pH7。

0~7.8;亚硝化最佳 pH7。

7~8. 1;生物脱氮过程硝化段，pH 值普通控制在7.2~ 8 。

0 之间。

反硝化时， 还原 1mgNOi —N 生成 3.57mg 碱度(以 CaCO 3 )，消耗 2.74 mg 甲醇 (3.7 mgCOD 约 3 。

0mgBOD )，产生 0 。

45 mg 反硝化细菌.实际工程设计 K ＝ΔCOD ／ΔNO —N ＝6.3。

反硝化的适宜pH 值 6.5~7.5; 6.0＜适宜pH 值＜8 。

0 。

四 硝化菌最适宜的温度 最佳温度为 30O C
高于 35O C ，亚硝化菌占优势，硝化菌则受抑制.
五 溶解氧 DO
硝化过程 DO 普通维持在 1.0~2.0mg/L 每氧化 1 mg NH 4—N 为 NO -N 需 4 。

57 mg O 2
六 有效的硝化和彻底的除去硝酸盐所允许的最大TKN ／COD 比值① 当 SRT6~20d; T14~25O C; 回流比 α 0~4； S 0 。

5~2 时， (N ti /S ti )＝最大 TKN ／COD ＝0 。

15
反硝化过程需要有机物: K ＝ΔCOD ／ΔNO —N ＝6.3
①废水的厌氧生物处理 265 页 贺延龄著
活性污泥中硝化菌所占比例与 BOD 5／TKN 的关系：
BOD 5／TKN 0 。

35
0 。

21 0.12 0 。

086 0.064 0 。

054 0 。

043 0.037
0 。

033
0.5
1.0 2 。

0 3 。

0 4.0 5 。

0 6.0 7.0 8 。

0
活性污泥中硝化菌所占比例
七.活性污泥工艺中的活性污泥量、泥龄R S (SRT )、剩余污泥量(①p260) 泥龄 R S (SRT) ：存在于系统中的污泥量与每日排放污泥量之比。

R ＝MX ／ME R ——泥龄 V
V 系统中的污泥量与泥龄 R 等因素的关系 m X V ＝MX V ／MS t i
m X ——系统中的污泥量与每日进入系统的COD 总量之比 1/m X V -—污泥有机负荷， gCOD/1gVSS 。

d
MX V ——系统中的污泥量, 以 VSS 计。

MS t i ——每日进入系统的 COD 总量。

系统中的活性污泥量与每日进入系统的COD 总量之比 m X a ＝MX a ／MS t i =( 1－f US － f UP )C r
m X ——系统中的活性污泥量与每日进入系统的COD 总量之比
a
MX —-系统中的活性污泥量
a
C ——泥龄依赖常数
r
C r ＝Y a R S ／(1＋B h R S )＝MX a ／MS t i (1－ f US －f UP ) ( 1－ f US －f UP ) —-进水中可生化降解的 CO
D 占总 COD 的比例
1／C ＝每日进入系统的可生化降解的 COD 总量／系统中的活性污泥量
r
1／C r ＝(1＋B h R S )／ Y a R S
1 ／m X ——活性污泥有机负荷， gCOD/1gMLVS Sd
活性污泥浓度 2~3gMLVSS ／L 或者 3~5gMLSS
已知：(COD 总量、 、 )或者(BOD 总量)、 B h ＝0 。

24×1 。

04t —20 、
Y a ＝0.45gVSS/gCOD ； 选取： R ； 求得:m X V 、MX V 、m X a 、 MX a ；
选取： MLVSS 或者 MLSS; 求得：反应池总容积 V 。

已知： MX V 、R S ；
求得:ME V —-每日排放污泥量(每日剩余污泥量)。

例题计算：巴陵石油化工
已知： COD2000mg/L, BOD 5800mg/L ， NH 3—N 150mg/L, MLSS11000mg/L, SRT(R S )100d ， Q150m 3/h (3600 m 3/d )
S
MX ——系统中的污泥量 ME ——每日排放污泥量(每日剩余污泥量) S V V
V S S
a
求： m X V 、MX V 、m X a 、 MX a ；反应池总容积 V 。

m X a ＝MX a ／MS t i = (1－ f US － f UP ) C r (1－ f US － f UP ) =0 。

97
C r ＝Y a R S ／(1＋B h R S ) B h ＝0 。

24×1.04t-20 、 Y a ＝0.45gVSS/gCO
D ；
R =100d S
C 0.45×100／(1＋0 。

24×1 。

0430－20×100)=45/36.53=1。

23
m X ＝0.97×1.23 =1 。

193 gVSS.d/gCOD
1/m X ＝0 。

838 (kgCOD /kgVSS.d)
反硝化消耗的 COD=0. 15×0 。

8×3600×6.3=2721.6kg/d
硝化段 BOD/NH 3－N= (7200－2721 。

6)×0 。

35/540=2.9
硝化菌占生物量的比例 硝化菌／ MLVSS ＝10%
硝化速率＝7mgNH 3－N/g 硝化菌· h(0 。

168 kgNH 3－N/kg 硝化菌· d )
硝化速率=0.017kgNH 3-N/kgLMVSS.d
MLVSS=7 。

0kg/m 3
氨氮硝化容积负荷=0.017×7＝0.119 kgNH 3—N/ m 3 .d
硝化容积 V n =0. 15×3600÷0 。

119=4537 。

8m 3
反硝化速率＝0.07kgNO 3—N/kgLMVSS · d
反硝化容积负荷＝0 。

07×7＝0.49 kg NO 3—N/ m 3 .d
反硝化容积 V DN =0. 15×0.8×3600÷0 。

49 =881.6 m 3
r ＝
a
a
COD 容积负荷＝0 。

838×7＝5.87
去除COD 所需容积＝(2 。

0－0 。

150) 3600÷5.87＝1134.6m3。