N、P的投加對(duì)活性污泥法處理工業(yè)廢水的影響.doc

精品論文n、p 的投加對(duì)活性污泥法處理工業(yè)廢水的影響孫少龍 1，張雁秋 1，師靜 21 江蘇省資源環(huán)境信息工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（中國(guó)礦業(yè)大學(xué)），徐州(221008)2 西南林學(xué)院，云南昆明（650224）e-mail: 摘要： n、p 是活性污泥的主體-微生物的重要組成部分，但是成分單一的工業(yè)污水中 n、p 的含量不能夠滿足微生物生長(zhǎng)的需要，因此，在處理污水時(shí)應(yīng)該加入 n、p 營(yíng)養(yǎng)元素；但 是，n、p 投加量的不合理對(duì)污水的處理產(chǎn)生的不利影響是非常大的，因此，如何確定 n、p 營(yíng)養(yǎng)元素投加量成為了重點(diǎn)。本文就如何確定 n、p 的投加量以及投加量是否過(guò)量方面進(jìn)行 研究，從而為活性污泥法處理工業(yè)污水實(shí)際工程中 n、p 的投加提供一定的幫助。關(guān)鍵詞： 營(yíng)養(yǎng)元素；氮、磷；微生物；投加量氮、磷等營(yíng)養(yǎng)元素是維持微生物生長(zhǎng)、繁殖的重要因素，如果不能滿足微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)元 素(n、p)的需要，微生物就不能正常生長(zhǎng)繁殖，那么活性污泥對(duì)廢水的凈化功能也將隨著微 生物生命的結(jié)束而消失1，因此，對(duì)于成分單一，氮、磷營(yíng)養(yǎng)元素比較缺乏的工業(yè)廢水來(lái)說(shuō)， 氮、磷營(yíng)養(yǎng)元素的及時(shí)、適量投加就顯得尤為重要了。1.n、p 對(duì)活性污泥的必要性n、p 是活性污泥的主體-微生物的重要組成部分，因此，了解微生物營(yíng)養(yǎng)需要的基礎(chǔ)是 了解細(xì)胞的化學(xué)組成。細(xì)胞的化學(xué)分析表明2：微生物細(xì)胞含有大量水分(約 80%)，其余為 干物質(zhì)(約 20%)，干物質(zhì)由有機(jī)物質(zhì)(約 90%)和無(wú)機(jī)物質(zhì)(約 10%)組成。在有機(jī)物質(zhì)中碳占 到了首位（約 53.1%），氮位居第三（約 12.4%）；在無(wú)機(jī)物質(zhì)中磷居首位(50%)，其余為硫、 鈉等。通常，微生物細(xì)胞可表示為 c60h87o23n12p3，由此可見(jiàn)，n、p 對(duì)微生物來(lái)說(shuō)是必不 可少的。另一方面，大多數(shù)的廢水成分龐雜，一般能提供微生物所需的各種營(yíng)養(yǎng)成分，但是 對(duì)于那些成分比較單一的工業(yè)污水來(lái)說(shuō)，廢水中 n、p 的相對(duì)含量非常的少。根據(jù)最小因子 定律-微生物生長(zhǎng)受相對(duì)含量最低而不是絕對(duì)含量最少的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的限制-可以看出，用生物 法處理工業(yè)廢水的時(shí)候，n、p 易成為限制性因子。因此，在活性污泥法處理成分單一的工 業(yè)污水時(shí)，氮、磷的投加是必要的。2.n、p 的投加量對(duì)活性污泥法的影響營(yíng)養(yǎng)元素(n、p)在活性污泥培菌和正常運(yùn)行階段都是非常重要的，因此，氮、磷的投加 量對(duì)活性污泥法處理成分單一的工業(yè)污水產(chǎn)生的影響：2.1 n、p 投加量的不足在活性污泥法處理污水的過(guò)程中，氮、磷的投加不足對(duì)污水處理的影響主要表現(xiàn)在以下 幾個(gè)方面：(1)活性污泥絮凝性差 活性污泥在分解有機(jī)物時(shí)需要配合比例的氮、磷營(yíng)養(yǎng)元素投加，當(dāng)?shù)?、磷出現(xiàn)不足的時(shí)候，就不能產(chǎn)生足量的微生物分解有機(jī)物了。在缺乏營(yíng)養(yǎng)劑的狀態(tài)下，活性污泥合成過(guò)程中 得不到氮磷的足量的配合，絮凝性隨即轉(zhuǎn)差。(2)活性污泥沉降性差 由于活性污泥絮凝性較差，過(guò)量細(xì)小的活性污泥絮團(tuán)就更不能發(fā)揮較好的沉降性了，絲- 1 -狀菌膨脹就是氮、磷營(yíng)養(yǎng)元素投加不足的一個(gè)表現(xiàn)，同樣，由于沒(méi)能合成足夠的微生物來(lái)應(yīng)對(duì)進(jìn)流相對(duì)高濃度的有機(jī)物，活性污泥處于高負(fù)荷狀態(tài)，在污泥負(fù)荷較高的狀態(tài)下，出現(xiàn)活 性污泥沉降性差就成了必然現(xiàn)象了。活性污泥會(huì)發(fā)生解體或絮凝不佳，所導(dǎo)致的液面浮渣及 泡沫現(xiàn)象也就隨之而來(lái)。(3)活性污泥處理效率下降 處理效率的下降還是因?yàn)楹铣杉?xì)菌體的時(shí)候營(yíng)養(yǎng)劑的不足而導(dǎo)致，不能有效和足量的合成。同時(shí)，活性污泥結(jié)構(gòu)的松散和因沉降性差而流失是導(dǎo)致活性污泥處理效率差的另一個(gè)原 因。(4)二沉池放流出水帶呈棕黃色 二沉池放流出水呈現(xiàn)棕黃色有多種原因，其中因?yàn)榛钚晕勰嗳狈Φ?、磷營(yíng)養(yǎng)元素的足夠補(bǔ)充而導(dǎo)致活性污泥合成和代謝的故障，就會(huì)發(fā)生活性污泥的解體，當(dāng)解體的活性污泥溶解 到水體中時(shí)便發(fā)現(xiàn)二沉池放流出水的異常了。(5)活性污泥濃度提升困難在活性污泥法處理污水的前期，對(duì)活性污泥的培養(yǎng)、馴化階段，如果氮、磷營(yíng)養(yǎng)元素投 加不足，就會(huì)嚴(yán)重的影響活性污泥的濃度的提升。表現(xiàn)為：活性污泥的濃度低，很長(zhǎng)一段時(shí) 間后掛膜不成功?；钚晕勰嗟呐嗑A段，營(yíng)養(yǎng)元素(n、p)的投加要求和正常培菌一樣，需要 嚴(yán)格掌握，但是相對(duì)于正常運(yùn)行時(shí)投加營(yíng)養(yǎng)元素的量而言，是需要略高一點(diǎn)的，基本上要高 過(guò)正常值的 15%左右，目的也是在于為活性污泥的快速培菌啟動(dòng)成功提供必要的外圍條件， 同時(shí)也為活性污泥的培菌過(guò)程中快速增殖的活性污泥濃度提供必要的保證。2.2n、p 投加量過(guò)多氮、磷營(yíng)養(yǎng)元素投加過(guò)量同樣對(duì)活性污泥沉降不利的，其在活性污泥法處理污水的過(guò)程 中對(duì)系統(tǒng)的不良影響主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：(1) 二沉池滋長(zhǎng)青苔或藻類 青苔和藻類一樣，利用光合作用進(jìn)行繁殖，需要營(yíng)養(yǎng)元素(n、p)作為必要元素。當(dāng)營(yíng)養(yǎng)劑投加過(guò)量時(shí)，極易導(dǎo)致在二沉池出水堰口滋生青苔。在水質(zhì)處理較好時(shí)也可發(fā)現(xiàn)藻類的蹤 跡。其原因是由于投入生化系統(tǒng)的氮、磷過(guò)量，活性污泥不能全部利用，就會(huì)出現(xiàn)相對(duì)的富 營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象。由此也會(huì)降低生物濾池的處理效率，通常會(huì)降低 10%的去除效率，其原因在 于滋生的藻類并不具備降解廢水中有機(jī)物的能力，其只需要營(yíng)養(yǎng)劑及陽(yáng)光作為生長(zhǎng)繁殖所需 的能量。(2)二沉池出現(xiàn)浮泥 二沉池發(fā)生污泥上浮的原因很多，但由于氮、磷營(yíng)養(yǎng)元素投加過(guò)多導(dǎo)致的活性污泥上浮，多半是活性污泥中存在過(guò)量的氮而導(dǎo)致活性污泥在厭氧狀態(tài)下發(fā)生了活性污泥的反硝化現(xiàn) 象。反硝化過(guò)程中產(chǎn)生的氣體攜活性污泥絮團(tuán)上浮，其上浮狀態(tài)常呈雪花樣片狀上浮。(3)活性污泥系統(tǒng)中生物相的變化 氮、磷營(yíng)養(yǎng)元素投加過(guò)量還會(huì)導(dǎo)致活性污泥系統(tǒng)中生物相的變化。這些變化可以從觀察原生動(dòng)物種類中得到印證，主要表現(xiàn)在爬行類纖毛蟲(chóng)的數(shù)量變化上，如：累枝蟲(chóng)代替鐘形蟲(chóng) 占優(yōu)勢(shì)等活性污泥原生動(dòng)物的變化3。從這個(gè)方面可以發(fā)現(xiàn)氮、磷營(yíng)養(yǎng)元素投加過(guò)多，在一 定時(shí)期內(nèi)對(duì)活性污泥中的微生物影響不大，但是長(zhǎng)期過(guò)量投加，微生物種群將發(fā)生變化，對(duì) 處理的效果也會(huì)產(chǎn)生比較嚴(yán)重的影響。(4) 出水氮、磷含量過(guò)高- 5 -活性污泥中微生物的量是一定的，微生物生長(zhǎng)所需要的營(yíng)養(yǎng)元素(n、p)的量也是一定的。如果投加的營(yíng)養(yǎng)元素(n、p)的量太多，就會(huì)有一部分的 n、p 未被利用，它們就會(huì)隨著 處理過(guò)的污水一起排放出二沉池，造成二沉出水中的 n、p 含量過(guò)高，會(huì)使污水的處理效果 變差，在一定程度上會(huì)加劇水體的富營(yíng)養(yǎng)化。3.n、p 投加量的確定氮、磷投加量的不合理對(duì)活性污泥帶來(lái)的影響是非常嚴(yán)重的，為了避免這樣的問(wèn)題，確 認(rèn)氮、磷投加量是否合適成了我們研究的重點(diǎn)。3.1 n、p 投加量的計(jì)算氮、磷營(yíng)養(yǎng)元素投加量的確定是合理投加營(yíng)養(yǎng)劑的前提。在好氧過(guò)程中確認(rèn)投加氮、磷 營(yíng)養(yǎng)元素的量的時(shí)候，通常采用如下的經(jīng)驗(yàn)比例進(jìn)行計(jì)算，即有機(jī)物:氮:磷=100:5:1。比例 式中，有機(jī)物可以用 c 來(lái)表示，氮可以用 n 來(lái)表示，磷用 p 來(lái)表示，表達(dá)式可以轉(zhuǎn)變?yōu)椋?c:n:p=100:5:1。此比值可以理解為每分解 100g 有機(jī)物，對(duì)應(yīng)需要消耗 5g 氮和 1g 的磷，才 能保證活性污泥分解有機(jī)物時(shí)對(duì)營(yíng)養(yǎng)劑的需求是平衡的。實(shí)踐中通常用 bod 值來(lái)代替有機(jī) 物的值。（1） 氮元素的投加量的計(jì)算 氮元素的投加量的計(jì)算公式n1 =q c 5100 1000（1）式中n1 氮元素的需要量，kg；q每日處理水量，m3/d；c表示每日所進(jìn)的污水的有機(jī)物的濃度，mg/l；5 有機(jī)物：氮：磷=100：5：1 中氮的需求量的比例；100有機(jī)物：氮：磷=100：5：1 中有機(jī)物的需求量的比例；1000單位換算，轉(zhuǎn)化為千克。通常，如果選用營(yíng)養(yǎng)劑 a 作為氮的提供源的時(shí)候，那么 a 的需要量為:n = n12w=q c 5w 100 1000（2）式中n2 每日投加的營(yíng)養(yǎng)劑的量，kg；w投加的營(yíng)養(yǎng)劑 a 中氮的含量。（2） 磷元素的投加量的計(jì)算 磷元素的投加量的計(jì)算公式p1 =q c 1100 1000（3）式中p1 氮元素的需要量，kg；q每日處理水量，m3/d；c表示每日所進(jìn)的污水的有機(jī)物的濃度，mg/l；1 有機(jī)物：氮：磷=100:5:1 中磷的需求量的比例；100有機(jī)物：氮：磷=100:5:1 中有機(jī)物的需求量的比例；1000單位換算，轉(zhuǎn)化為千克。通常，如果選用營(yíng)養(yǎng)劑 b 作為磷的提供源的時(shí)候，那么 b 的需要量為p = p12w=q c 5w 100 1000（4）式中p2 每日投加的營(yíng)養(yǎng)劑的量，kg；w投加的營(yíng)養(yǎng)劑 b 中磷的百分含量。3.2 n、p 實(shí)際投加量在實(shí)際的工程應(yīng)用中往往發(fā)現(xiàn)，通過(guò)理論計(jì)算出的 n、p 投加量往往較實(shí)際需求量大， 分析其主要原因是：進(jìn)流污水、廢水中或多或少還是含有營(yíng)養(yǎng)元素的，如果忽略了這部分營(yíng) 養(yǎng)元素的含量，按理論投加量投加，就會(huì)出現(xiàn)排放水氮、磷超標(biāo)了。因此，要對(duì)進(jìn)流污水、 廢水中氮、磷值引起足夠重視，將此部分氮磷含量計(jì)算出來(lái)，從理論計(jì)算值中扣除掉，這樣 投加的氮、磷含量就不會(huì)過(guò)量了。(1) 進(jìn)流水中氮的含量的計(jì)算n = q c131000（5）式中n3進(jìn)入生化系統(tǒng)的污水的含氮量，kg； q 日處理水量，m3/d； c1進(jìn)入生化系統(tǒng)的污水中氮的濃度，mg/l；1000單位換算，克轉(zhuǎn)化為千克。 實(shí)際上 a 的投加量應(yīng)為n = n1 n 3w(6)(2) 進(jìn)流水中磷的含量的計(jì)算p = q c131000（7）式中p3進(jìn)入生化系統(tǒng)的污水的含磷量，kg；q 日處理水量，m3/d；c1進(jìn)入生化系統(tǒng)的污水中磷的濃度，mg/l；1000單位換算，克轉(zhuǎn)化為千克。 實(shí)際上 b 的投加量應(yīng)為= p p(8)p13w4.如何確認(rèn) n、p 投加量是否過(guò)量要確認(rèn) n、p 營(yíng)養(yǎng)元素投加量是否過(guò)量，通常有兩種方法：一是通過(guò)理論計(jì)算并扣除進(jìn) 流污水、廢水在進(jìn)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) 計(jì)算而得到的投加量即為需求量，按照此量進(jìn)行投加；另一種方法為通過(guò)檢測(cè)放流出水的氮、 磷含量。在實(shí)際的工程應(yīng)用中，通常是兩種方法結(jié)合使用來(lái)確認(rèn)氮、磷營(yíng)養(yǎng)元素投加量是否 過(guò)量。理論上，檢測(cè)到放流出水的氮磷值越小越好，因?yàn)闄z測(cè)值越小，代表微生物對(duì)投加補(bǔ)充 的氮磷有效利用率越高，也越不浪費(fèi)。但是，并不是檢測(cè)到的氮、磷的含量越小越好，有資 料研究表明4：當(dāng)檢測(cè)到的磷含量低于 0.1mg/l，氨氮低于 1mg/l 時(shí)，這樣的氮、磷濃度是 不支持活性污泥濃度進(jìn)一步提升的。通常氮磷排放滿足國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)即可，這個(gè)檢測(cè)值在氮磷投加是否適量方面的指導(dǎo)作用是明顯的。大量的研究表明5，控制出水磷 0.4mg/l，氨氮4mg/l 即可，這樣的出水監(jiān)測(cè)到的含量就可以保證活性污泥增長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)劑需求了。5.結(jié)論（1）氮、磷營(yíng)養(yǎng)元素的投加量應(yīng)該是由理論的計(jì)算量去除進(jìn)水中所含的那部分氮、磷 的量，這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)營(yíng)養(yǎng)元素的合理的投加，以免造成營(yíng)養(yǎng)元素的投加過(guò)量，對(duì)系統(tǒng)造成 不良影響，以及營(yíng)養(yǎng)元素資源的浪費(fèi)。(2) 氮、磷營(yíng)養(yǎng)元素的不合理投加，對(duì)活性污泥法的影響是比較嚴(yán)重的。氮、磷營(yíng)養(yǎng)元 素不足會(huì)引起：活性污泥絮凝性差、活性污泥沉降性差、活性污泥處理效率下降、二沉池放 流出水帶呈棕黃色、活性污泥濃度提升困難等現(xiàn)象；氮、磷營(yíng)養(yǎng)元素投加過(guò)量會(huì)引起：二沉 池滋長(zhǎng)青苔或藻類、二沉池出現(xiàn)浮泥、活性污泥系統(tǒng)中生物相的變化等現(xiàn)象。(3) 對(duì)于營(yíng)養(yǎng)元素是否過(guò)量，通常采用投加量理論計(jì)算以及出水檢測(cè)兩種方法結(jié)合的方 法檢測(cè).參考文獻(xiàn)(1) 任南琪,馬放.污染控制微生物學(xué)原理與應(yīng)用m.北京:化學(xué)工業(yè)出版社.2003.06. 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