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N、P的投加对活性污泥法处理工业废水的影响孙少龙1,张雁秋1,师静21江苏省资源环境信息工程重点实验室(中国矿业大学),徐州2210082西南林学院,云南昆明
(650224)E-__il:sshaolong2000@
163.com摘要N、P是活性污泥的主体-微生物的重要组成部分,但是成分单一的工业污水中N、P的含量不能够满足微生物生长的需要,因此,在处理污水时应该加入N、P营养元素;但是,N、P投加量的不合理对污水的处理产生的不利影响是非常大的,因此,如何确定N、P营养元素投加量成为了重点本文就如何确定N、P的投加量以及投加量是否过量方面进行研究,从而为活性污泥法处理工业污水实际工程中N、P的投加提供一定的帮助关键词营养元素;氮、磷;微生物;投加量氮、磷等营养元素是维持微生物生长、繁殖的重要因素,如果不能满足微生物对营养元素N、P的需要,微生物就不能正常生长繁殖,那么活性污泥对废水的净化功能也将随着微生物生命的结束而消失
[1],因此,对于成分单一,氮、磷营养元素比较缺乏的工业废水来说,氮、磷营养元素的及时、适量投加就显得尤为重要了
1.N、P对活性污泥的必要性N、P是活性污泥的主体-微生物的重要组成部分,因此,了解微生物营养需要的基础是了解细胞的化学组成细胞的化学分析表明
[2]微生物细胞含有大量水分约80%,其余为干物质约20%,干物质由有机物质约90%和无机物质约10%组成在有机物质中碳占到了首位(约
53.1%),氮位居第三(约
12.4%);在无机物质中磷居首位50%,其余为硫、钠等通常,微生物细胞可表示为C60H87O23N12P
[3],由此可见,N、P对微生物来说是必不可少的另一方面,大多数的废水成分庞杂,一般能提供微生物所需的各种营养成分,但是对于那些成分比较单一的工业污水来说,废水中N、P的相对含量非常的少根据最小因子定律-微生物生长受相对含量最低而不是绝对含量最少的营养物质的限制-可以看出,用生物法处理工业废水的时候,N、P易成为限制性因子因此,在活性污泥法处理成分单一的工业污水时,氮、磷的投加是必要的
2.N、P的投加量对活性污泥法的影响营养元素N、P在活性污泥培菌和正常运行阶段都是非常重要的,因此,氮、磷的投加量对活性污泥法处理成分单一的工业污水产生的影响
2.1N、P投加量的不足在活性污泥法处理污水的过程中,氮、磷的投加不足对污水处理的影响主要表现在以下几个方面1活性污泥絮凝性差活性污泥在分解有机物时需要配合比例的氮、磷营养元素投加,当氮、磷出现不足的时候,就不能产生足量的微生物分解有机物了在缺乏营养剂的状态下,活性污泥合成过程中得不到氮磷的足量的配合,絮凝性随即转差2活性污泥沉降性差由于活性污泥絮凝性较差,过量细小的活性污泥絮团就更不能发挥较好的沉降性了,丝状菌膨胀就是氮、磷营养元素投加不足的一个表现,同样,由于没能合成足够的微生物来应对进流相对高浓度的有机物,活性污泥处于高负荷状态,在污泥负荷较高的状态下,出现活性污泥沉降性差就成了必然现象了活性污泥会发生解体或絮凝不佳,所导致的液面浮渣及泡沫现象也就随之而来3活性污泥处理效率下降处理效率的下降还是因为合成细菌体的时候营养剂的不足而导致,不能有效和足量的合成同时,活性污泥结构的松散和因沉降性差而流失是导致活性污泥处理效率差的另一个原因4二沉池放流出水带呈棕黄色二沉池放流出水呈现棕黄色有多种原因,其中因为活性污泥缺乏氮、磷营养元素的足够补充而导致活性污泥合成和代谢的故障,就会发生活性污泥的解体,当解体的活性污泥溶解到水体中时便发现二沉池放流出水的异常了5活性污泥浓度提升困难在活性污泥法处理污水的前期,对活性污泥的培养、驯化阶段,如果氮、磷营养元素投加不足,就会严重的影响活性污泥的浓度的提升表现为活性污泥的浓度低,很长一段时间后挂膜不成功活性污泥的培菌阶段,营养元素N、P的投加要求和正常培菌一样,需要严格掌握,但是相对于正常运行时投加营养元素的量而言,是需要略高一点的,基本上要高过正常值的15%左右,目的也是在于为活性污泥的快速培菌启动成功提供必要的__条件,同时也为活性污泥的培菌过程中快速增殖的活性污泥浓度提供必要的保证
2.2N、P投加量过多氮、磷营养元素投加过量同样对活性污泥沉降不利的,其在活性污泥法处理污水的过程中对系统的不良影响主要表现在以下几个方面1二沉池滋长青苔或藻类青苔和藻类一样,利用光合作用进行繁殖,需要营养元素N、P作为必要元素当营养剂投加过量时,极易导致在二沉池出水堰口滋生青苔在水质处理较好时也可发现藻类的踪迹其原因是由于投入生化系统的氮、磷过量,活性污泥不能全部利用,就会出现相对的富营养化现象由此也会降低生物滤池的处理效率,通常会降低10%的去除效率,其原因在于滋生的藻类并不具备降解废水中有机物的能力,其只需要营养剂及阳光作为生长繁殖所需的能量2二沉池出现浮泥二沉池发生污泥上浮的原因很多,但由于氮、磷营养元素投加过多导致的活性污泥上浮,多半是活性污泥中存在过量的氮而导致活性污泥在厌氧状态下发生了活性污泥的反硝化现象反硝化过程中产生的气体携活性污泥絮团上浮,其上浮状态常呈雪花样片状上浮3活性污泥系统中生物相的变化氮、磷营养元素投加过量还会导致活性污泥系统中生物相的变化这些变化可以从观察原生动物种类中得到印证,主要表现在爬行类纤毛虫的数量变化上,如累枝虫代替钟形虫占优势等活性污泥原生动物的变化
[3]从这个方面可以发现氮、磷营养元素投加过多,在一定时期内对活性污泥中的微生物影响不大,但是__过量投加,微生物种群将发生变化,对处理的效果也会产生比较严重的影响4出水氮、磷含量过高活性污泥中微生物的量是一定的,微生物生长所需要的营养元素N、P的量也是一定的如果投加的营养元素N、P的量太多,就会有一部分的N、P未被利用,它们就会随着处理过的污水一起排放出二沉池,造成二沉出水中的N、P含量过高,会使污水的处理效果变差,在一定程度上会加剧水体的富营养化
3.N、P投加量的确定氮、磷投加量的不合理对活性污泥带来的影响是非常严重的,为了避免这样的问题,确认氮、磷投加量是否合适成了我们研究的重点
3.1N、P投加量的计算氮、磷营养元素投加量的确定是合理投加营养剂的前提在好氧过程中确认投加氮、磷营养元素的量的时候,通常采用如下的经验比例进行计算,即有机物:氮:磷=100:5:1比例式中,有机物可以用C来表示,氮可以用N来表示,磷用P来表示,表达式可以转变为C:N:P=100:5:1此比值可以理解为每分解100g有机物,对应需要消耗5g氮和1g的磷,才能保证活性污泥分解有机物时对营养剂的需求是平衡的实践中通常用BOD值来代替有机物的值
(1)氮元素的投加量的计算氮元素的投加量的计算公式
(1)式中N1—氮元素的需要量,Kg;Q—每日处理水量,m3/d;C—表示每日所进的污水的有机物的浓度,mg/L;5—有机物氮磷=10051中氮的需求量的比例;100—有机物氮磷=10051中有机物的需求量的比例;1000—单位换算,转化为千克通常,如果选用营养剂A作为氮的提供源的时候,那么A的需要量为:
(2)式中N2—每日投加的营养剂的量,Kg;W—投加的营养剂A中氮的含量
(2)磷元素的投加量的计算磷元素的投加量的计算公式
(3)式中P1—氮元素的需要量,Kg;Q—每日处理水量,m3/d;C—表示每日所进的污水的有机物的浓度,mg/L;1—有机物氮磷=100:5:1中磷的需求量的比例;100—有机物氮磷=100:5:1中有机物的需求量的比例;1000—单位换算,转化为千克通常,如果选用营养剂B作为磷的提供源的时候,那么B的需要量为
(4)式中P2—每日投加的营养剂的量,Kg;W—投加的营养剂B中磷的百分含量
3.2N、P实际投加量在实际的工程应用中往往发现,通过理论计算出的N、P投加量往往较实际需求量大,分析其主要原因是进流污水、废水中或多或少还是含有营养元素的,如果忽略了这部分营养元素的含量,按理论投加量投加,就会出现排放水氮、磷超标了因此,要对进流污水、废水中氮、磷值引起足够重视,将此部分氮磷含量计算出来,从理论计算值中扣除掉,这样投加的氮、磷含量就不会过量了1进流水中氮的含量的计算
(5)式中N3—进入生化系统的污水的含氮量,Kg;Q—日处理水量,m3/d;C1—进入生化系统的污水中氮的浓度,mg/L;1000—单位换算,克转化为千克实际上A的投加量应为62进流水中磷的含量的计算
(7)式中P3—进入生化系统的污水的含磷量,Kg;Q—日处理水量,m3/d;C1—进入生化系统的污水中磷的浓度,mg/L;1000—单位换算,克转化为千克实际上B的投加量应为
84.如何确认N、P投加量是否过量要确认N、P营养元素投加量是否过量,通常有两种方法一是通过理论计算并扣除进流污水、废水在进入生化池后的氮磷含量,由此得出的氮、磷投加需求量,即由式
6、式8计算而得到的投加量即为需求量,按照此量进行投加;另一种方法为通过检测放流出水的氮、磷含量在实际的工程应用中,通常是两种方法结合使用来确认氮、磷营养元素投加量是否过量理论上,检测到放流出水的氮磷值越小越好,因为检测值越小,代表微生物对投加补充的氮磷有效利用率越高,也越不浪费但是,并不是检测到的氮、磷的含量越小越好,有资料研究表明
[4]当检测到的磷含量低于
0.1mg/L,氨氮低于1mg/L时,这样的氮、磷浓度是不支持活性污泥浓度进一步提升的通常氮磷排放满足国家排放标准即可,这个检测值在氮磷投加是否适量方面的指导作用是明显的大量的研究表明
[5],控制出水磷
0.4mg/L,氨氮4mg/L即可,这样的出水监测到的含量就可以保证活性污泥增长所需的营养剂需求了
5.结论
(1)氮、磷营养元素的投加量应该是由理论的计算量去除进水中所含的那部分氮、磷的量,这样才能够实现营养元素的合理的投加,以免造成营养元素的投加过量,对系统造成不良影响,以及营养元素资源的浪费2氮、磷营养元素的不合理投加,对活性污泥法的影响是比较严重的氮、磷营养元素不足会引起活性污泥絮凝性差、活性污泥沉降性差、活性污泥处理效率下降、二沉池放流出水带呈棕黄色、活性污泥浓度提升困难等现象;氮、磷营养元素投加过量会引起二沉池滋长青苔或藻类、二沉池出现浮泥、活性污泥系统中生物相的变化等现象3对于营养元素是否过量,通常采用投加量理论计算以及出水检测两种方法结合的方法检测.____1任南琪马放.污染控制微生物学原理与应用[M].北京:化学工业出版社.
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08.EffectofNutrientsNPontheactivatedsludgetreatmentofindustrialwastewaterSunShao-long1ZhangYan-qiu1Shi___g21JiangsuKeyLaboratoryofResour__sandEnviro__entalInfor__tionEngineeringChinaUniversityofMiningTechnologyXuZhou2210082SouthwestForestryUniversityKunMing650224AbstractNutrientsNPplayanimportantpartofmicro-organi__sthataretheprincipalpartsofactivatedsludge.ButtheindustrialsewagelackingNParenotabletomeettheneedsofmicrobialgrowth.ThereforeweshouldaddinNPnutrientsintheindustrialsewage.ButnutrientunreasonabledosageandthewaysarethenegativeimpactstosewagedepuratedsohowtodetermineNPnutrientdosagebecomestheemphases.Thisdissertationdosomestu___sfromthedosageinordertooffersomehelpsforusintheproject.Keywords:Nutrient;N、P;Microbial;Dosage。