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水体富营养化是水体衰老的现象,氮、磷元素的大量排放会造成水体的富营养化,因此我国将总氮和总磷作为评价污水厂处理效果的重要考核指标。
总氮和总磷定义
总氮
水中各种形态无机和有机氮的总量,包括NO3-、NO2-和NH4+等无机氮和蛋白质、氨(amino acid)基酸和有机胺等有机氮。
总磷
正磷酸盐、缩合硫酸盐、焦磷酸盐、偏磷酸盐和有机团结合的磷酸盐等形式的总称。其主要来源于生活污水、化肥、有机磷及近代洗涤剂所用的磷酸盐增洁剂等。水体中的磷是藻类生长需要的一种关键元素,过量磷是造成水体污秽异臭,使湖泊发生富营养化和海湾出现赤潮的主要原因。
总氮与总磷的关系
简单来说,总氮和总磷都是反映水体富营养化的主要指标,同种废水中,总氮和总磷都需要处理到一个比较低的浓度。防治水体富营养化首要控制指标就是总磷和总氮。
标准限值
我国地表水环境质量标准
(GB 3838-2002)规定总磷总氮允许值如下(单位mg/L):
总氮总磷超标原因
污水总磷超标的原因
1. 好氧段的聚磷菌,不能大量摄取溶解性磷;
2. 排泥不畅沉淀效果不理想;
3. 因二沉池增大还原,电位增高,造成磷释放,就会产生总磷超标。
污水总氮超标的原因
1. 内、外回流比生物反硝化系统外回流比较单纯生物硝化系统要小。
2. 反硝化系统污泥沉速较快。缺氧区溶解氧 DO过高。
3. 温度调控不当,当低于15℃时,反硝化速率将明显降低,至5℃时,反硝化将趋于停止。
4. BOD5/TKN 因为反硝化细菌是在分解有机物的过程中进行反硝化脱氮的,所以进入缺氧区的污水中必须有充足的有机物,才能保证反硝化的顺利进行。
5. 污泥负荷与污泥龄由于生物硝化是生物反硝化的前提,只有良好的硝化,才能获得高效而稳定的的反硝化。因而,脱氮系统也必须采用低负荷或超低负荷,并采用高污泥龄。
工艺形式
厌氧氨氧化的工艺形式可以分为两段式和一体式。两段式系统的亚硝化和厌氧氨氧化过程分别在2 个反应器中进行,一体式则在同 1 个反应器中进行。一体式的工艺有 DEMON(DEamMONification)、OLAND(Oxygen-limited Autotrophic Nitrificationand Denitrification)、CANON(Completely AutotrophicNitrogen removal Over Nitrite)、SNAP(Single stage Nitrogen removal using Anammox and Partial nitritation) 等。两段式工艺通常有 Partial nitrification- anammox和 SHARON-ANAMMOX(Single reactor High activityAmmonia Removal Over Nitrite-Anaerobic AMMonium Oxidation)等。
一体式工艺占地小,反应器结构简单,由于短程硝化和厌氧氨氧化反应在同一反应器中进行,基质含量较低,因此出现游离氨(FA)、游离亚硝酸(FNA)毒害抑制的可能性稍低一些。但是一体化工艺生物组成更复杂,NOB 在系统中不容易淘汰或抑制,工艺对 pH、水温更为敏感,系统的控制难度更大,出现问题后要很长时间才能恢复。
两段式工艺亚硝化和厌氧氨氧化反应容易实现优化控制,亚硝化反应器中的异养微生物能够降解污水中的有机物及其他有毒有害物质,降低对厌氧氨氧化反应的不利影响,因此系统运行崩溃后容易恢复。但是亚硝化段中亚硝酸盐累积易产生 FNA 抑制,且由于要将亚硝化速率和厌氧氨氧化速率进行匹配,所以系统的设计较为复杂。
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