硝化反應(yīng)過(guò)程中pH值變化的研究及數(shù)值模擬.pdf

1、由硝化細(xì)菌催化氨氮氧化的硝化作用是氮循環(huán)的關(guān)鍵步驟，也是現(xiàn)代污水處理廠生物處理氨氮廢水的重要環(huán)節(jié)。由于硝化反應(yīng)過(guò)程伴隨著質(zhì)子的釋放和堿度的消耗，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的pH值下降，當(dāng)pH值過(guò)低時(shí)，將嚴(yán)重影響硝化反應(yīng)的進(jìn)程。本文通過(guò)建立硝化模型和pH模型，模擬硝化反應(yīng)過(guò)程中pH值、氨氮、亞硝態(tài)氮以及硝態(tài)氮的變化，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證。 硝化模型的建立以活性污泥3號(hào)模型(ASM3)的硝化反應(yīng)部分為基礎(chǔ)，進(jìn)行三處改進(jìn)，包括修改原一步硝化反應(yīng)為亞硝

2、化-硝化兩步反應(yīng)；在模型中加入SIC變量，描述無(wú)機(jī)碳在硝化反應(yīng)中的變化，并用于與pH模型的銜接，去除原有變量SALK；增加CO2擴(kuò)散這一工藝過(guò)程。硝化模型中有眾多參數(shù)，其中表征硝化細(xì)菌生長(zhǎng)最關(guān)鍵的參數(shù)是最大比增長(zhǎng)率μAOB、μN(yùn)OB，μN(yùn)OB的取值根據(jù)硝酸鹽的質(zhì)量濃度變化，μAOB的取值根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式：μAOB/μN(yùn)OG≈0.60。 pH模型的建立依據(jù)是電荷守恒，在硝化反應(yīng)過(guò)程中，影響pH值變化的主要物質(zhì)有：SNH4，SNO2和S

3、IC，所以本文通過(guò)如下電荷守恒方程建立模型：△CH=H+-OH-+NH4+-NO2--HCO3--2CO32--NO3-+Z+。 硝化反應(yīng)實(shí)驗(yàn)采用兩個(gè)有效容積為5L的反應(yīng)器，種泥取自廣州獵德污水處理廠，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括以下兩個(gè)方面： 污泥馴化以及活性實(shí)驗(yàn)，污泥馴化包括3個(gè)階段共55天，經(jīng)過(guò)馴化后的硝化細(xì)菌的氨氮去除率達(dá)到80％以上。在三個(gè)階段的活性實(shí)驗(yàn)中，pH值曲線均為下降-上升型，pH值出現(xiàn)最低點(diǎn)的時(shí)間與硝化反應(yīng)完成時(shí)間相

4、吻合，即氨氮濃度下降至最低，硝態(tài)氮濃度上升至最高，亞硝態(tài)氮濃度整體趨勢(shì)為先上升后下降，中間有波動(dòng)。堿度變化實(shí)驗(yàn)。分別取NaHCO3：NH4+-N：P為50：5：1、35：5：1和20：5：1進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在這三組實(shí)驗(yàn)中，pH值曲線均為下降-下降型，堿度的降低，導(dǎo)致pH值下降幅度增大、氨氮去除率下降以及硝化反應(yīng)時(shí)間減短，硝化細(xì)菌活性受抑制，反應(yīng)不完全。實(shí)驗(yàn)證明，若要保證硝化反應(yīng)進(jìn)行完全，NaHCO3：NH4+-N>10：1。 用模型模