生活污水脫氮除磷的影響因素

袁 鷹，劉明源

（泰州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇泰州225300）

1 實驗部分

1.1 試劑與原料

5%過硫酸鉀溶液，鉬酸銨（NH4）6MO7O24·4H2O，10%抗壞血酸溶液，氯化銨（NH4Cl），碘化鉀，碘化汞，堿性過硫酸鉀溶液，硝酸鉀均為分析純；實驗污水（泰州市紫光水業(yè)污水處理廠初沉池出水），實驗污泥（泰州市紫光水業(yè)污水處理廠曝氣池的活性污泥，不需要馴化，可以直接使用）。

1.2 實驗儀器

HH-2數(shù)顯恒溫水浴鍋，常州國華電器有限公司；TU-1800S紫外可見分光光度計，北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；FA2104A分析天平，上海精天電子儀器有限公司；SARTORIOUSpH計，一套50mL具塞比色管。

2 脫氮除磷影響因素分析

2.1 停留時間對污水處理效果的影響

2.1.1 停留時間對COD去除率的影響

分別為0.10、0.15、0.20、0.25、0.30kgCOD/（kgMLSS·d）污泥負(fù)荷時在 4、6、8、12、24、36h停留時間對 COD去除效果的影響，結(jié)果見圖1。

由圖1可以得出：曝氣時間是影響COD處理效果最主要的因素。若曝氣4h，COD去除率則高達(dá)80%以上，這說明好氧對COD去除效果非常明顯，能在較短的曝氣時間內(nèi)去除。COD隨著曝氣時間增加而逐漸下降，可以明顯看出在0～4h這段時間COD呈直線下降趨勢，之后COD下降變得緩慢，原因是開始時大量有機物已經(jīng)被污泥所吸附和好氧微生物所降解，此時微生物處理有機物的能力已接近飽和，之后，COD的下降也變的很緩慢了。在曝氣36h后，COD<30mg/L，達(dá)到國家一級標(biāo)準(zhǔn)，去除率在90%以上。但考慮投入使用處理時間過長，處理成本會增加，因此我們選定8h為最佳處理時間，處理8h后污水的COD=36.7mg/L，處理效率達(dá)88.4%。

2.1.2 停留時間對TP去除率的影響

分別在0.10、0.15、0.20、0.25、0.30kgCOD/（kgMLSS·d）污泥負(fù)荷下 4、6、8、12、24、36h時觀察 TP去除效果的影響，結(jié)果見圖2。

由圖2可知：TP在0～8h這個時段內(nèi)迅速下降，在8～12h這個時段內(nèi)略有上升，在12～24h這個時段內(nèi)又略有下降，然后在24～36h這個時段內(nèi)又略有上升。但我們可以明顯看出，在0.10～0.30kgCOD/（kgMLSS·d）污泥負(fù)荷時，最佳處理時間為8h，TP=0.96mg/L，去除率達(dá)到80%，達(dá)到國家二級標(biāo)準(zhǔn)，但沒有達(dá)到國家一級標(biāo)準(zhǔn)，原因是沒有進(jìn)行厭氧反應(yīng)（厭氧時間也是影響TP去除效果最主要的因素）。磷的去除是通過聚磷菌在厭氧時釋磷，在好氧時過量吸磷來實現(xiàn)的，磷的厭氧釋放是好氧吸磷和除磷的前提條件，吸磷能力的大小取決于磷的厭氧釋放情況，厭氧釋磷越充分，聚磷菌貯存的能量就越多，到了好氧階段吸磷效果就越好，磷的釋放量越大，出水的磷濃度就越低，處理效果就越好。

2.1.3 停留時間對NH3-N去除率的影響

分別在0.10、0.15、0.20、0.25、0.30kgCOD/（kgMLSS·d）污泥負(fù)荷下 4、6、8、12、24、36h時觀察 NH3-N去除效果的影響，結(jié)果見圖3。

由圖3可知：NH3-N在0～8h這個時段內(nèi)先迅速下降，之后繼續(xù)曝氣，NH3-N也不會下降。開始時NH3-N迅速下降，主要是因為NH3-N發(fā)生亞硝化和硝化作用。生物硝化反應(yīng)包括兩個步驟：第一步由亞硝酸細(xì)菌將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽（NO2-）；第二步由硝酸細(xì)菌進(jìn)一步將亞硝酸鹽氧化成硝酸鹽（NO3-）。這兩類細(xì)菌都是自養(yǎng)型好氧菌，統(tǒng)稱為硝化細(xì)菌，它們利用無機碳化物如CO32-、HCO3-或 CO2作為碳源，從 NH3、NH4+或 NO2-的氧化反應(yīng)中獲取能量。因為所用的是好氧污泥，并沒有專門去除硝化污泥，污泥里面的硝化細(xì)菌是有限的，所以8h后再曝氣NH3-N也不會下降。

2.1.4 停留時間對TN去除率的影響

分別在0.10、0.15、0.20、0.25、0.30kgCOD/（kgMLSS·d） 污泥負(fù)荷下 4、6、8、12、24、36h時觀察 TN去除效果的影響，結(jié)果見圖4。

由圖4可知：總氮在0～8h這個時段內(nèi)呈下降趨勢，之后緩慢上升一點后，TN基本上保持不變。總氮包括有機氮、氨氮、無機氮，在好氧時只是有機氮轉(zhuǎn)化為氨氮，因此總氮在單純的好氧條件下，去除是有限的。

2.2 泥齡對污水處理效果的影響

2.2.1 泥齡對COD去除率的影響

由圖 5可知：污泥濃度為 1500、2000、2500、4000mg/L的趨勢基本相同，在每天進(jìn)行不同排泥量后，COD在第一天時去除效果最好，第2、3天基本保持不變，第4、5天會有上升，在第5天時特別是污泥濃度為1500mg/L和2000mg/L時，COD的去除效果已經(jīng)非常微弱。系列4污泥濃度為3000mg/L在每天排泥量1/15的情況下，對COD的去除效果一直在增加。

2.2.2 泥齡對TP去除率的影響

由圖6可知：系列4污泥濃度為3000mg/L在每天排泥量1/15的情況下，對TP的去除效果一直在增加，因此我們得出最佳污泥濃度為3000mg/L，泥齡為15天。

2.2.3 泥齡對NH3-N去除率的影響

系 列 1、2、3、4、5污 泥 濃 度 分 別 為 1500、2000、2500、3000、4000mg/L。

由圖7可知：系列4污泥濃度為3000mg/L在每天排泥量1/15的情況下，對NH3-N的去除效果一直在增加，因此我們得出最佳污泥濃度為3000mg/L，泥齡為15天。

2.2.4 泥齡對TN去除率的影響

由圖8可知：系列4污泥濃度為3000mg/L在每天排泥量1/15的情況下，對TN的去除效果一直在增加，因此我們得出最佳污泥濃度為3000mg/L，泥齡為15天。

由圖5、6、7、8總體分析可知：污泥齡表示活性污泥在曝氣池內(nèi)平均停留時間，也反映了曝氣池中污泥全部更新一次需要的時間。生物脫氮除磷主要矛盾之一，生物除磷泥齡越短，污泥含磷量越高，因而希望在高負(fù)荷下運行;但除磷的同時又希望脫氮，而硝化只能在泥齡長的低負(fù)荷系統(tǒng)中才能運行，因而是有矛盾的，運行中應(yīng)兼顧三個指標(biāo)，即TN、TP和NH3-N，努力控制好回流污泥與排放污泥的量，可較好地實現(xiàn)除磷的同時也脫氮的目的。一般泥齡控制在10d以下，能較好脫氮，也能除去一定量的磷。

2.3 pH對污水處理效果的影響

實驗進(jìn)水pH為7.3～7.6，實驗出水pH為8.2～8.4。生物除磷系統(tǒng)合適的pH范圍與常規(guī)生物處理相同，為中性和微堿性，生活污水的pH通常在此范圍內(nèi);硝化菌對pH值的變化非常敏感，最佳pH值是在8.0～8.4，在這一最佳pH值條件下，硝化菌最大的比增殖速度可達(dá)最大值。而硝化反應(yīng)大量停留在形成亞硝酸鹽階段，可減少需氧量，也減少反硝化時所需碳源。氨氮的處理效果與出水pH值密切相關(guān)。本實驗所取的生活污水pH值在7.5左右，經(jīng)過處理后污水的pH為8.4左右。在最佳pH值范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)化為過程，溶液中[H+]會升高，水的pH值保持在8以上可保證中和水中的H+，加速的降解轉(zhuǎn)化，所以，pH>8時，的硝化能順利進(jìn)行。

3 結(jié)論

筆者以泰州市紫光水業(yè)污水處理廠初沉池出水和曝 氣 池 的 活 性 污 泥 制 作 了 1500、2000、2500、3000、4000mg/L污泥濃度的污泥混合液，探討了停留時間、泥齡、pH值對生活污水脫氮除磷的影響。通過0.10、0.15、0.20、0.25、0.30kgCOD/（kgMLSS·d）污泥負(fù)荷時在4、6、8、12、24、36h進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)整體趨勢為在0～8h這個時段內(nèi)氮磷迅速下降，在8～36h這個時段內(nèi)比較平緩，波動不是很大；泥齡第1天時COD去除的效果最好，第2、3天基本保持不變，第4、5天會有上升，之后一直有微弱處理；而對TN、TP和NH3-N，一般泥齡控制在10d以下，能較好脫氮，也能除去一定量的磷；pH值在中性和微堿性條件下脫氮除磷效果較好。

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