電化學水垢去除技術中試實驗研究!

很多城市的汙水存在低碳相對高氮磷的水質特點,由於有機物含量偏低,在採用常規脫氮工藝時無法滿足缺氧反硝化階段對碳源的需求,導致反硝化過程受阻,並抑制異養好氧細菌增值,使得氨氮(NH4-N)的同化作用下降,因此大大影響了汙水處理廠的脫氮效果。

通過實踐證明,投加碳源是汙水處理廠解決這類問題的重要手段。


一、乙酸鈉作為碳源的優點


目前汙水處理廠解決低碳源汙水處理常用的外加碳源有甲醇、澱粉、乙酸鈉等,其中甲醇和乙酸鈉均為易降解物質,本身不含有營養物質(如氮、磷),分解後不留任何難於降解的中間產物。而澱粉為多糖結構,水解為小分子脂肪酸所需的時間長,且在水中的溶解性差,不易完全溶於水,容易造成殘留和汙泥絮體偏多等問題。


研究表明,乙酸鈉作為碳源時其反硝化速率要遠高於甲醇和澱粉。其主要原因在於,乙酸鈉為低分子有機酸鹽,容易被微生物利用。而澱粉等高分子的糖類物質需轉化成乙酸、甲酸、丙酸等低分子有機酸等最易降解的有機物,然後才被利用;甲醇雖然是快速易生物降解的有機物,但甲醇必須轉化成乙酸等低分子有機酸才能被微生物利用,所以出現了利用乙酸鈉作為碳源比用澱粉、甲醇進行反硝化速度快很多的現象。


同時,甲醇作為一種易燃易爆的危險品,當採用甲醇作為外加碳源時,其加藥間本身具有一定的火災危險性。當甲醇儲罐發生火災時,易導致儲罐破裂或發生突沸,使液體外溢發生連續性火災爆炸,危及範圍較大,因此甲醇加藥間對周邊環境要求一定的安全距離。同時由於其揮發蒸汽與空氣混合易形成爆炸性氣體混合物,故其範圍內的電力裝置均須採用特殊設計。


而乙酸鈉本身不屬於危險品,方便運輸及儲存,絕對價格也比甲醇便宜,因此對於一些已建的汙水處理廠來說,由於其用地限制,當需要外加碳源時,採用乙酸鈉作為外加碳源比甲醇更具有優勢。


二、乙酸鈉投加量的計算


在缺氧反硝化階段,汙水中的硝態氮(NO3-N) 在反硝化菌的作用下,被還原為氣態氮(N2) 的過程。

反硝化反應是由異養型微生物完成的生化反應,它們在溶解氧濃度極低的條件下,利用硝酸鹽(NO3-N) 中的氧作為電子受體,有機物(碳源) 為電子供體。


在實際工程中,若進入反硝化段的汙水BOD5∶N<4∶1 時,應考慮外加碳源,BOD5/N≥4,可認為反硝化完全。當碳源不足時,系統投加的碳源量可根據對應去除的硝態氮量進行計算,計算公式如下:


投加量X= (4-CBOD5/Cn)×Cn/η


其中:


CBOD5:進水的BOD5濃度,mg/L;

Cn:進水的TN濃度,mg/L;

η:投加碳源的BOD5當量。


乙酸鈉的BOD5當量為0.52(mgBOD/mg乙酸鈉),故當投加乙酸鈉作為碳源時,計算公式如下:


投加量X= (4-CBOD5/Cn)×Cn/0.52


實例計算:


以某市汙水處理廠改擴建工程為例,設計處理水量為160000m3/d,設計出水水質達到國家一級A標準,其進出水水質主要指標見表:


電化學水垢去除技術中試實驗研究!


本工程中汙水廠原建有A段曝氣池,汙水經過A 段曝氣池後,BOD5的去除率按25%計,故進入新建反硝化池汙水中的BOD5濃度為262.5mg/L,TN濃度為70mg/L,BOD5∶N= 3.75<4,故應該外加碳源,乙酸鈉投加劑量:


X=(4-3.75)×70/0.52 = 33.7mg/L


日投加量為:


X*16000=0.0337*16000=539.2kg/d


再根據購置的乙酸鈉的純度,即可計算所需的乙酸鈉原料日投加量。


來源:天海環保 天海君


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