多段活性污泥法脫氮工藝將氧化去除BOD5?硝化?反硝化分別在幾段反應(yīng)池中單獨(dú)進(jìn)行。先氧化去除BOD5，再進(jìn)行硝化反應(yīng)，最后進(jìn)行反硝化反應(yīng)。每一段有自己?jiǎn)为?dú)的反應(yīng)池和沉淀池，有單獨(dú)的回流污泥和菌種，功能單一，便于調(diào)節(jié)到最佳工況，獲得最高的反應(yīng)速率。但其構(gòu)筑物多，投資大，污水中的碳源不能利用于脫氮，藥耗?能耗大，運(yùn)行費(fèi)用高，所以逐漸被單段活性污泥法脫氮工藝所取代?  

多段活性污泥法甲醇投量計(jì)算公式為：  

這個(gè)計(jì)算式存在以下局限性：  

(1)式(1)中的系數(shù)2.47和1.53(以COD表示時(shí)為3.7和2.3)是根據(jù)反硝化反應(yīng)式理論計(jì)算得出，見(jiàn)式(2)?式(3)，而在實(shí)際污水處理過(guò)程中，情況要復(fù)雜得多，不僅污水中有很多對(duì)反硝化有利和不利的物質(zhì)，同時(shí)工藝過(guò)程也受工程環(huán)境條件的限制，很難達(dá)到理想的反應(yīng)條件，這種理論和工程實(shí)踐的差異如果不予考慮，將會(huì)造成較大的誤差?  

(2)式(1)是在多段活性污泥法脫氮流程中得出的，而當(dāng)前的主流工藝是單段活性污泥脫氮工藝，其生態(tài)系統(tǒng)更為復(fù)雜，影響因素更多，如果生搬硬套多段活性污泥脫氮工藝的數(shù)據(jù)，也會(huì)出現(xiàn)明顯的誤差?  

(3)式(1)中有需要反硝化的硝態(tài)氮濃度[NO3-N]和亞硝態(tài)氮濃度[NO2-N]兩個(gè)參數(shù)對(duì)于多段活性污泥脫氮工藝來(lái)說(shuō)，可以通過(guò)監(jiān)測(cè)反硝化池進(jìn)水中的NO3-N和NO2-N得到。但對(duì)于單段活性污泥脫氮系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，情況就要復(fù)雜得多?如果測(cè)量前置缺氧池進(jìn)水中的NO3-N和NO2-N，代入式(1)中得到的不僅是外部碳源，還包含原污水中的內(nèi)部碳源，計(jì)算起來(lái)相當(dāng)麻煩，很難操作。  

式(1)的局限性使其很難應(yīng)用于單段活性污泥脫氮工藝實(shí)際工程?為此本文參照德國(guó)ATV標(biāo)準(zhǔn)，修正式(1)的局限性，推薦一種適用于單段活性污泥脫氮流程的外加碳源簡(jiǎn)易計(jì)算方法?  

推薦外部碳源投加量簡(jiǎn)易計(jì)算方法  

統(tǒng)一的計(jì)算式為：  

式(4)的主要修正表現(xiàn)在：  

(1)將式(1)中的甲醇量改用COD表示，這樣有利于計(jì)算各種外加碳源量?當(dāng)前使用的外部碳源除甲醇外，還有乙酸?乙酸鈉?葡萄糖等?甲醇最經(jīng)濟(jì)，但屬于易燃易爆的危險(xiǎn)化學(xué)藥品，適用于長(zhǎng)期使用且用量大的污水處理廠，偶爾使用或用量較小時(shí)，宜采用其他較安全的碳源?  

常用的外部碳源參數(shù)值見(jiàn)表1  

(2)對(duì)式(1)中的系數(shù)值2.47(以COD表示為3.7)進(jìn)行修正，把理論計(jì)算值修正為實(shí)際工程檢驗(yàn)后的數(shù)值。德國(guó)ATV標(biāo)準(zhǔn)是針對(duì)單段活性污泥法污水處理廠設(shè)計(jì)的指導(dǎo)性文件，其中規(guī)定反硝化1kgNO-3-N需投加外部碳源(以COD計(jì))5kg，(相當(dāng)于甲醇3.33kg)，這是從大量工程實(shí)踐中得出的經(jīng)驗(yàn)值，應(yīng)該更接近實(shí)際情況?  

(3)所有反硝化的氮均按硝態(tài)氮計(jì)算，忽略亞硝態(tài)氮的積累，從而簡(jiǎn)化計(jì)算。生物脫氮工藝處于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)中不會(huì)產(chǎn)生亞硝酸鹽積累，通常在反應(yīng)池中亞硝酸鹽濃度很低，往往可以忽略不計(jì)?只有在特殊情況下，系統(tǒng)按短程硝化反硝化運(yùn)行時(shí)，才需要考慮亞硝酸鹽的積累，一般情況下不予考慮?  

(4)反硝化池中溶解氧很低，所需要的碳源量極少，可以忽略不計(jì)，以簡(jiǎn)化計(jì)算。如A/O工藝的A池通?？刂艱O<0.5mg/L，所需的外加碳源量為0.5×0.87×1.5=0.65[(COD)mg/L]，只相當(dāng)于0.13mg/L氮所需的外加碳源量，比檢測(cè)和計(jì)算誤差還小，省去該項(xiàng)對(duì)結(jié)果基本無(wú)影響?  

需用外部碳源反硝化去除的氮量計(jì)算  

1、已經(jīng)運(yùn)行的污水處理廠  

2、設(shè)計(jì)中的污水處理廠  

Ne計(jì)需通過(guò)建立氮平衡方程計(jì)算，生化反應(yīng)系統(tǒng)的氮平衡見(jiàn)圖1?  

圖1中氮平衡是將整個(gè)系統(tǒng)看成一個(gè)封閉系統(tǒng)，進(jìn)入這個(gè)系統(tǒng)的氮等于排出這個(gè)系統(tǒng)的氮，質(zhì)量守恒，而系統(tǒng)內(nèi)的內(nèi)回流因?yàn)椴簧婕斑M(jìn)出系統(tǒng)，所以一概不考慮，從而簡(jiǎn)化計(jì)算。同化作用進(jìn)入污泥中的氮按BOD5去除量的5%計(jì)，即0.05(Si-Se)，Si?Se分別為進(jìn)水和出水的BOD5濃度?  

進(jìn)水總氮和出水總氮均包括各種形態(tài)的氮。進(jìn)水總氮主要是氨氮和有機(jī)氮，出水總氮主要是硝態(tài)氮和有機(jī)氮反硝化作用去除的氮與反硝化工藝缺氧池容大小和進(jìn)水BOD5濃度有關(guān)?  

德國(guó)ATV-A131E中提出了反硝化設(shè)計(jì)參數(shù)的概念，將其定義為反硝化的硝態(tài)氮濃度與進(jìn)水BOD5濃度之比，表示為Kde(kgNO-3—N/kgBOD5)，由此可算出反硝化去除的硝態(tài)氮[NO-3-N]=KdeSi?從理論上講，消耗2.86kgBOD5可反硝化1kg硝態(tài)氮，即Kde=1/2.86=0.35(kgNO-3—N/kgBOD5)，但在實(shí)際工程中，進(jìn)入缺氧池的BOD5不可能都被反硝化菌利用，能被利用的只有幾分之一，實(shí)際Kde遠(yuǎn)小于0.35?  

ATV-A131E標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)總結(jié)實(shí)際工程的數(shù)據(jù)，提出了可實(shí)際應(yīng)用的反硝化設(shè)計(jì)參數(shù)表，見(jiàn)表2?  

將上述各項(xiàng)代入圖1的氮平衡方程，可表示為：  

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