硝化反應過程中pH值變化的研究及數(shù)值模擬.pdf

1、由硝化細菌催化氨氮氧化的硝化作用是氮循環(huán)的關鍵步驟，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)。由于硝化反應過程伴隨著質子的釋放和堿度的消耗，導致整個系統(tǒng)的pH值下降，當pH值過低時，將嚴重影響硝化反應的進程。本文通過建立硝化模型和pH模型，模擬硝化反應過程中pH值、氨氮、亞硝態(tài)氮以及硝態(tài)氮的變化，并通過實驗加以驗證。 硝化模型的建立以活性污泥3號模型(ASM3)的硝化反應部分為基礎，進行三處改進，包括修改原一步硝化反應為亞硝

2、化-硝化兩步反應；在模型中加入SIC變量，描述無機碳在硝化反應中的變化，并用于與pH模型的銜接，去除原有變量SALK；增加CO2擴散這一工藝過程。硝化模型中有眾多參數(shù)，其中表征硝化細菌生長最關鍵的參數(shù)是最大比增長率μAOB、μNOB，μNOB的取值根據(jù)硝酸鹽的質量濃度變化，μAOB的取值根據(jù)經(jīng)驗公式：μAOB/μNOG≈0.60。 pH模型的建立依據(jù)是電荷守恒，在硝化反應過程中，影響pH值變化的主要物質有：SNH4，SNO2和S

3、IC，所以本文通過如下電荷守恒方程建立模型：△CH=H+-OH-+NH4+-NO2--HCO3--2CO32--NO3-+Z+。 硝化反應實驗采用兩個有效容積為5L的反應器，種泥取自廣州獵德污水處理廠，實驗內容包括以下兩個方面： 污泥馴化以及活性實驗，污泥馴化包括3個階段共55天，經(jīng)過馴化后的硝化細菌的氨氮去除率達到80％以上。在三個階段的活性實驗中，pH值曲線均為下降-上升型，pH值出現(xiàn)最低點的時間與硝化反應完成時間相

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)氮濃度整體趨勢為先上升后下降，中間有波動。堿度變化實驗。分別取NaHCO3：NH4+-N：P為50：5：1、35：5：1和20：5：1進行實驗。在這三組實驗中，pH值曲線均為下降-下降型，堿度的降低，導致pH值下降幅度增大、氨氮去除率下降以及硝化反應時間減短，硝化細菌活性受抑制，反應不完全。實驗證明，若要保證硝化反應進行完全，NaHCO3：NH4+-N>10：1。 用模型模