含氨废水硝化过程中氮损失量的确定方法技术

本发明专利技术公开了一种含氨废水硝化过程中氮损失量的确定方法。方法的步骤如下：１）启动硝化反应器；２）加入解偶联剂抑制硝化细菌的活性，测定模型待定系数Ｋ↓［ＮＨ↓［３］］的值；３）停止加入解偶联剂，硝化细菌的活性恢复正常，反应器运行稳定时，测定反应器中的温度ｔ、ｐＨ值以及氨氮浓度Ｃ↓［０］；４）根据已知的Ｋ↓［ＮＨ↓［３］］及稳定运行时的温度ｔ、ｐＨ值以及氨氮浓度Ｃ↓［０］，直接计算出硝化过程的氮损失量。本发明专利技术只需监测反应器中的氨氮浓度Ｃ↓［０］、温度ｔ、ｐＨ值这三个常见的易于测定的状态参数，就能快速而有效地确定硝化过程的氮损失量。具体实施结果表明，该方法简便易行，具有较高的准确性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。通过所构建的数学模型快速确定氮损失量，可直接应用于废水硝化过程中氮素的物料平衡计算。
技术介绍
在废水生物脱氮工艺中，硝化反应过程是必不可少的环节。为了对硝化反应器进行有效调控，需要建立反应器运行过程的动力学模型，而氮素的物料平衡方程是建立动力学模型的重要前提。在进行氮素的物料平衡时，总会发现硝化过程有氮损失。研究证明，曝气过程中的氨逃逸是导致系统中氮损失的重要原因。目前，尚未建立有效的方法来快速确定氮损失量，因而无法确定硝化过程中氮素的物料平衡方程，直接影响到反应器动力学模型的建立和硝化反应器的放大。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种。方法的步骤如下1)启动硝化反应器采用逐渐提高氨氮负荷的方法启动硝化反应器，开始时进水氨氮浓度为5～6mmol/L，之后逐步增加氨氮浓度。将温度控制在28～32℃，pH控制在7.8-8.2，DO控制在2.5～3.0mg/L，氨氮去除率直至95～100％；2)测定模型待定系数KNH3的值向反应器中加入5～10mg/L的解偶联剂，微生物被抑制后，保持反应器中温度为28～32℃、pH值为7.8～8.2，分别测定反应器中氨氮浓度为1mmol/L、3mmol/L、5mmol/L、7mmol/L、9mmol/L时的氮损失速率，由获得的5组数据对氮损失模型进行拟合，得到待定系数KNH3的值；3)停止加入解偶联剂，硝化细菌的活性恢复正常，反应器运行稳定时，测定反应器中的温度t、pH值以及氨氮浓度C0，每次测定设三个重复，当三个测定值相对误差的绝对值小于5％时，以3个测定值的平均值作为测定结果。4)根据已知的KNH3及稳定运行时的温度t、pH值以及氨氮浓度C0，直接计算出硝化过程的氮损失量。本专利技术的优点是提出了一种简捷的确定含氨废水硝化过程中氮损失量的方法。实际操作中，只需监测反应器中的氨氮浓度C0、温度t、pH值这三个常见的易于测定的状态参数，就能快速而有效地确定硝化过程的氮损失量。具体实施结果表明，该方法简便易行，具有较高的准确性。具体实施例方式含氨废水硝化过程中，氨逃逸导致氮损失，由于尚未建立有效的方法来快速确定氮损失量，因而无法确定硝化过程中氮素的物料平衡方程，直接影响到反应器动力学模型的建立及反应器的调控。为了解决目前无法快速确定硝化过程中氮损失量的问题，本专利技术提供了一种新的模型确定方法。该方法只需提供几个常见的易于测定的状态参数，就能快速而准确地计算出硝化过程中的氮损失量，可直接应用于氮素的物料平衡方程。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是基于双膜理论和热力学原理，构建了硝化反应器运行过程中氮损失速率的机理性数学模型，可表示为VL=KNH3C01+exp(6250.902273.15+t-2.303pH+0.335).]]>其中，反应器中的氨氮浓度C0、温度t、pH值是决定稳态运行时氮损失量的三个状态参数，KNH3为模型中的待定系数，与具体操作方式、混合液的理化性质以及反应器的内部结构有关，稳态运行时基本衡定，而与稳态运行时各状态参数无关。本专利技术通过以下具体步骤来确定氮损失量1)启动硝化反应器采用逐渐提高氨氮负荷的方法启动硝化反应器，开始时进水氨氮浓度为5～6mmol/L，之后逐步增加氨氮浓度。将温度控制在28～32℃，pH控制在7.8-8.2，DO控制在2.5～3.0mg/L，以促进整个硝化细菌菌群的快速增长，富集足量的硝化细菌。当氨氮去除率达到95％以上且稳定运行时，视为启动成功。2)为方便测定模型待定系数KNH3的值，向反应器中加入一定量的解偶联剂(2，4-二硝基酚)，在短时间内抑制硝化细菌的微生物反应以消除实验误差；3)微生物被抑制后，保持反应器中温度t、pH值基本恒定，测定此时反应器中的氨氮浓度C0随时间的变化，获得5～7个氨氮浓度下的氮损失速率；4)由3)中获得的数据，对所建模型进行拟合，得到模型待定系数KNH3的值。5)在硝化细菌的活性恢复正常，反应器运行稳定的情况下，测定反应器中的温度t、pH值以及氨氮浓度C0。为保证C0测定的准确性，每次测定设三个重复，当三个测定值相对误差的绝对值小于5％时，以3个测定值的平均值作为测定结果。6)根据已知的KNH3及稳定运行时的温度t、pH值以及氨氮浓度C0，可直接计算出硝化过程的氮损失量。本专利技术的有益效果是将氮损失量与硝化反应器运行过程中的常见状态参数相关联，提出了一种简捷的确定含氨废水硝化过程中氮损失量的方法，为硝化过程中氮素的物料平衡方程的建立提供了有力依据。实施例11)以模拟含氨废水作为处理对象，启动内循环流化床硝化反应器。启动过程中，开始时进水中的氨氮浓度为5mmol/L，之后进水中的氨氮浓度逐步增加到30mmol/L。将温度控制在28℃左右，pH控制在7.8左右，DO控制在2.5mg/L左右，以富集足量的硝化细菌。当氨氮去除率达到95％以上且稳定运行时，视为启动成功；2)向反应器中加入5mg/L的解偶联剂(2，4-二硝基酚)，在短时间内抑制硝化细菌的微生物反应；3)保持反应器中温度为28℃、pH值为7.8，分别测定反应器中氨氮浓度为1mmol/L、3mmol/L、5mmol/L、7mmol/L、9mmol/L时的氮损失速率，由获得的5组数据对氮损失模型进行拟合，得到待定系数KNH3的值；4)保持反应器稳定运行，采用较为复杂的间接方法测定氮损失量(即氮损失量＝进水中的氨氮量-反应器中的无机氮增加量-出水中的无机氮量-反应过程中增加的微生物细胞的含氮量)，得到以下五个状态(①温度27.3℃、pH值7.86，反应器中氨氮浓度1.96mmol/L；②温度28.2℃、pH值8.12，反应器中氨氮浓度1.32mmol/L；③温度28.5℃、pH值8.05，反应器中氨氮浓度2.10mmol/L；④温度26.5℃、pH值8.20，反应器中氨氮浓度3.51mmol/L；⑤温度27.0℃、pH值8.08，反应器中氨氮浓度2.79mmol/L)下24h的氮损失量分别为1.422mmol、2.013mmol、2.493mmol、5.037mmol、3.075mmol。而用本专利技术公开的方法可直接计算得到上述五个状态下的氮损失量分别为1.489mmol、1.862mmol、2.602mmol、5.260mmol、3.348mmol。两种方法的相对误差分别为4.71％、7.50％、4.36％、4.43％、8.89％，平均相对误差仅为5.98％。实施例21)以模拟含氨废水作为处理对象，启动内循环流化床硝化反应器。启动过程中，开始时进水中的氨氮浓度为5mmol/L，之后进水中的氨氮浓度逐步增加到30mmol/L。将温度控制在30℃左右，pH控制在8.0左右，DO控制在2.8mg/L左右，以富集足量的硝化细菌。当氨氮去除率达到95％以上且稳定运行时，视为启动成功；2)向反应器中加入7mg/L的解偶联剂(2，4-二硝基酚)，在短时间内抑制硝化细菌的微生物反应；3)保持反应器中温度为30℃、pH值为8.0，分别测定反应器中氨氮浓度为1mmol/L、3mmol/L、5mmol/L、7mmol/L、9mmol/L时的氮损失速率，由获得的5组数据对氮损失模型进行拟合，得到待定系数KNH3的值；4)保持反应器稳定运行，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含氨废水硝化过程中氮损失量的确定方法，其特征在于，方法的步骤如下：１）启动硝化反应器：采用逐渐提高氨氮负荷的方法启动硝化反应器，开始时进水氨氮浓度为５～６ｍｍｏｌ／Ｌ，之后逐步增加氨氮浓度。将温度控制在２８～３２℃，ｐＨ控制在７ ．８－８．２，ＤＯ控制在２．５～３．０ｍｇ／Ｌ，氨氮去除率直至９５～１００％；２）测定模型待定系数Ｋ↓［ＮＨ↓［３］］的值：向反应器中加入５～１０ｍｇ／Ｌ的解偶联剂，微生物被抑制后，保持反应器中温度为２８～３２℃、ｐＨ值为７．８～８ ．２，分别测定反应器中氨氮浓度为１ｍｍｏｌ／Ｌ、３ｍｍｏｌ／Ｌ、５ｍｍｏｌ／Ｌ、７ｍｍｏｌ／Ｌ、９ｍｍｏｌ／Ｌ时的氮损失速率，由获得的５组数据对氮损失模型进行拟合，得到待定系数Ｋ↓［ＮＨ↓［３］］的值；３）停止加入解偶联剂，硝化细菌 的活性恢复正常，反应器运行稳定时，测定反应器中的温度ｔ、ｐＨ值以及氨氮浓度Ｃ↓［０］，每次测定设三个重复，当三个测定值相对误差的绝对值小于５％时，以３个测定值的平均值作为测定结果。４）根据已知的Ｋ↓［ＮＨ↓［３］］及稳定运行时的温度 ｔ、ｐＨ值以及氨氮浓度Ｃ↓［０］，直接计算出硝化过程的氮损失量。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郑平，卢刚，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]