短程反硝化工程应用

短程反硝化在工程中的应用梅华，王伟伟（青海洁神环境能源产业有限公司，青海西宁810007）摘要：早在1975年Voet就发现在硝化过程中HNO2积累的现象并首次提出了短程硝化—反硝化生物脱氮(Shortcutnitrification—denitrification)，也可称为不完全或称简捷硝化—反硝化生物脱氮)，随后国内外许多学者对此进行了试验研究。这种方法就是将硝化过程控制在HNO2阶段而终止，随后进行反硝化。长期以来，短程反硝化一直处于理论和实验中，在工程应用中无法稳定运行。文本介绍采用JS-BC工艺，在实际工程中实现短程反硝化实现污水处理稳定运行。关键词：JS-BC工艺；短程反硝化；生物脱氮ApplicationofshortcutdenitrificationinEngineeringMEIHua，WANGWeiwei(QinghaijieshenEnvironmentalEnergyIndusryCo.Ltd.,Xining810007,China)Abstract:Inearly1975Voetfoundthephenomenonintheprocessofaccumulationinthenitrificationwasproposedandtheshortcutnitrificationdenitrificationbiologicalnitrogenremoval(Shortcutnitrificationdenitrification,alsoknownasincompleteorshortcutnitrificationdenitrificationbiologicalnitrogenremoval),followedbymanydomesticandforeignscholarshavestudied.Thismethodistothenitrificationprocesscontrolinthestageoftermination,denitrificationweresubsequently.Foralongtime,shortcutnitrificationdenitrificationintheoryandexperiment,unstableoperationinengineeringapplication.ThetextintroducedtheJS-BCtechnology,toachieveshortcutnitrificationdenitrificationtoachievestableoperationofsewagetreatmentinpracticalengineering.Keywords:JSBCtechnology；shortcutdenitrification；Biologicalnitrogenremoval随着中国经济的快速发展，水资源供需矛盾日趋激化。而我国现有的污水处理厂对导致水体富营养化的主要营养盐—氮的去除率很低，导致水体富营养化现象加剧。因此，研究和开发高效、经济的生物脱氮工艺已成为当前热点。JSBC（JointSystemBiologicalContact）工艺是由日本引进的一种污水生物处理工艺，该工艺在具有高效的脱氮能力。本文以敦煌污水处理厂改造工程为例，其脱氮采用短程反硝化的原理，出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002一级A排放标准。1.设计水量及水质设计处理水量为12000m3/d，污水产生量限制，实际处理水量为6000m3/d。设计进水CODcr=550mg/L，BOD5=280mg/L，SS=400mg/L，NH3-N=60mg/L，TN=70mg/L，TP=8mg/L。出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级A标准。CODcr≤50mg/L，BOD5≤10mg/L，SS≤10mg/L，NH3-N≤5（8）mg/L（括号外数值为水温12℃时的控制指标，括号内数值为水温≤12℃时的控制指标），TN≤15mg/L，TP≤0.5mg/L。2.工艺流程工艺流程如图1所示。3、运行数据本文采用连续一周稳定运行数据7月4日COD1906010201053934TN443011101581012NH3-N43281081274.54.9NO3-N216521424260.1NO2-N6030201020103123MLSS252026752860275026102555DO0.080.390.090.210.30.83SV3035%SVI122进水量为5507m3/d，外回流为0.72Q，内回流为0.44Q。回流污泥浓度为4900mg/L7月5日COD3001001001018626240TN7030302010161112NH3-N422418131.60.10.10.3NO3-N3495724.925.826.631.8NO2-N402010534252531MLSS300029702695256025352645DO0.060.30.130.411.533.27SV3030%SVI111.3进水量为4900m3/d，内回流为0.49Q，外回流为0.81Q。7月6日COD2707256474753537TN9033231814151315NH3-N4023.914.210.43.2未检出未检出未检出NO3-N27610411151616NO2-N5818121117252628MLSS310029502790274026402640DO0.080.310.20.30.473.13SV3032%SVI115进水量为5767m3/d，外回流为0.69Q，内回流为0.42Q。回流污泥浓度为6000mg/L7月7日COD280100454941364243TN503214139876NH3-N4022.813.511.883.60.10.4NO3-N24472461614NO2-N743010610152627MLSS300027902725267526752740DO0.150.330.180.310.451.7SV3037%SVI136进水量为6397m3/d，内回流为0.38Q，外回流为0.62Q。7月8日COD27083484645474636TN572515131326NH3-N49.629.517.410.52.80.20.40.2NO3-N3089512141818NO2-N651911816202225MLSS320027002755271028102865DO0.060.40.20.360.71.65SV3040%SVI145进水量为5402m3/d，外回流为0.73Q，内回流为0.44Q。7月9日COD31085514844354836TN55251857611NH3-N5328.415.54.10.20.10.20.1NO3-N164121319182021NO2-N7421182330262427MLSS300025002655265029752650DO0.070.270.20.390.314.74SV3033%SVI124进水量为3312m3/d，内回流为0.72Q，外回流为1.20Q。数据说明：以上采用便携仪器自检，与检测机构校核，COD、TN、NH3-N检测数据误差为±5%，NO3-N和NO2-N因为干扰原因，误差加大。4、运行分析（1）氮的变化由图表可以看出，TN与氨氮出现同步除去，仅在曝气池后端出现NO2-N的富集。JS-BC工艺路线中，通过外回流将系统富集的NO2-N回流至混合槽，在设备中完成部分的反硝化脱氮，同时设备中通过供氧完成部分的NH3-N转化为NO2-N。在1#曝气池缺氧的状态下，继续由NH3-N转化为NO2-N，在2#曝气池完成主要的NO2-N转化为N2。在3#曝气池、4#曝气池继续完成NH3-N转化为NO2-N。系统中很少出现NO3-N→NO2-N，即反应中的NO2-N→NO3-N量也极少（考虑总氮的去除平衡）。系统实现短程反硝化脱氮。（2）溶解氧分析考虑溶解氧状态及好氧段污水停留时间。根据微生物处理污水原理，NO2-N→NO3-N需要溶解氧1.7mg/L以上，且停留时间大于10小时以上才能完成完全硝化。在JS-BC曝气池中，其溶解氧主体为1mg/L以下，亚硝酸菌氧饱和051015202530354045500510152025303540455012345678T-NNH3-N常数一般为0.2~0.4mg/L，硝酸菌为1.2~1.5mg/L。低溶解氧下，亚硝酸菌和硝酸菌增殖速率均有不同程度下降，当DO为0.5mg/L时，亚硝酸菌增殖速率为正常的60%，而硝酸菌不超过正常的30%。JS-BC系统采取的DO控制方式培养亚硝酸菌为优势菌种。系统采用了短程硝化模式。（3）ORP变化分析根据ORP变化曲线，在ORP下降过程中出现TN的高效除去，其下降折点为-24。ORP最高值为100以下。ORP值除了由O2/OH-的平衡决定外，其主要取决于NOX-/NH4+。低ORP值体现NH4+浓度高，而高ORP值体现NO3-浓度高。据研究结果显示，当ORP值处于-30~+30之间时，NH4+于NOX-均较低，体现着良好的脱氮效果。出水ORP为+150以上时，则NO3-占主体优势。而系统ORP值在大值为100以下，系统ORP值体现了NO2-的富集。5、结论JS-BC工艺系统采用短程硝化反硝化脱氮。实验理论研究表明，短程硝化较传统硝化、反硝化反应节约40%—50%的碱度；污泥产量降低，硝化过程可少产生污泥33%一35%左右；反硝化过程可少产生污泥55%左右。在敦煌项目中，其进水碳氮比低于传统硝化反硝化要求，在无外加碳源的情况下，其出水稳定达到设计要求，同时污泥产生量较传统硝化反硝化减少30%。参考文献：1、张小玲，彭党聪，王志盈.传统与短程反硝化的影响因素及特性研究[J].中国给水排水，2002,18（09）:1-3.2、高健磊，张肖静，李石磊，等.A2/O2工艺处理氮肥废水的短程硝化反硝化[J].中国给水-95-14-2482464-120-100-80-60-40-20020406080123456ORP排水，2011，27（17）:15-21.3、王磊，杨海真，王彦功.生物脱氮的同步硝化反硝化[J].机电设备，2002.4、[丹]MogensHenze[荷]MarkC.M.vanLoosdrecht等《污水生物处理-原理、设计与模拟》（M）,施汉昌胡志荣等译中国建筑工业出版社2011.5、付国楷，周琪，杨殿海，等.倒置A2/O工艺的短程生物脱氮中试[J].中国给水排水，2006，22（17）:38-41.6、杨值、冯大伟.JSBC工艺处理城镇污水工程实例[J].中国给水排水，2013.7、袁江林，彭党聪，王志盈.短程硝化反硝化生物脱氮[J].中国给水排水，2000,16（2）：29-31.8、邱兆富，周琪，杨殿海，等.低碳氮比城市污水短程生物脱氮试验研究[J].工业水处理，2006,26（11）：35-38.