生活污水处理中脱N除C的应用.docx
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生活污水处理中脱N除C的应用
江苏城市职业学院
毕业设计（论文）
（2012届）
设计（论文）题目
生活污水处理中脱N除、C的应用
办学点（系）
江苏城市职业学院城市科学系
专业
城市检测与工程技术
班级
09城市检测与工程技术
学号
1
学生姓名
刘斌
起讫日期
2012.2~2012.4
地点
江苏城市职业学院
s指导教师
秦品珠职称讲师
2012年3月18日
生活污水处理中脱N、除C的应用
毕业设计（论文）共16页
完成日期2012年4月10日
答辩日期2012年4月20日
摘要
曝气生物滤池（BAF）属于生物处理的生物膜法范畴，最初应用于污水处理的三级处理，后发展成为直接用于二级处理，并且派生出许多以曝气生物滤池为主体工艺的多种组合工艺。
由于曝气生物滤池所具有的各项优点，使得曝气生物滤池广泛的应用于城市生活污水的二级处理当中，部分工况废水处理及饮用水微污染处理也有相当的运用。
本文主要论述曝气生物滤池在生活污水处理中的工艺原理，着重介绍了BAF工艺分类后的几类工艺流程。
结合目前的污染状况，探讨BAF在未来发展战略中所能发挥的重要意义。
关键词：
曝气生物滤池；生活污水；处理工艺
Abstract
Biologicalaeratedfilters（BAF）belongstothebiologicaltreatmentofbiologicalmembranelawcategorywasusedwidelyintertiarytreatmentofsewage.Itwasapplieddirectlyinsecondarysewagetreatment,andwiththedevelopmentoftechnology,whichgeneratesmanycombinedtechniquesofbiologicalaeratedfiltersasthemainbodyoftheprocessing.Duetotheadvantagesofbiologicalaeratedfilters,itwaswidelyusedinthetreatmentofurbansewage,thesecondaryprocessingofworkingconditionofsewagetreatmentandslightlypolluteddrinkingwatertreatmentwerealsoused.Thispaperdiscussestheprocessprincipleofbiologicalaeratedfilterusedfordisposaloflivingsewage,mainlyontheclassificatorytechnologyofBAF.ImportantmeaningofBAFcanplayinthefuturedevelopmentstrategiesisalsoexploredcombiningthecurrentsituationofpollution.
Keywords:
biologicalaeratedfilter;domesticsewage;treatingtechnology.
第1章前言
水，是人类赖以生存的物质基础，是生命的源泉，地球上的71%被水覆盖，地球上的生命最初在水中出现。
水是所有生物体的重要组成成分。
人体的70%—80%由水构成，大脑的80%的成分是水。
生命在水中诞生，在水中进化，在水的孕育下逐渐成长。
可是人类对水的理解远远没有水对我们人类的培育多。
1.1关于饮用水现状
污水处理厂水质监测的对象为污水处理厂进、出水，以及各个工艺单元的进、出水或混合液。
目前饮用水现状很不乐观。
据世界卫生组织报告，全世界发展中国家1／3的城市人口得不到安全卫生的饮用水。
因饮用受污染的水，全世界每年有3500万人患心血管疾病、7千万人患胆结石、9千万人患肝炎病，3千万人死于肝癌、胃癌，5百万5岁以上的儿童丧生。
长期喝不健康的水，对人体不宜的物质会侵蚀你的脏器，破坏你的身体，出现腰疼痛、颈椎疼痛、消化道溃疡、高血压、糖尿病甚至癌症。
据调查统计，80%的疾病与50%的儿童死亡都与饮水水质不良有关。
1.2水污染对人的危害
水污染对人类健康危害极大。
污水中的致病微生物，病毒可引起传染病的蔓延。
水中的一些巨毒物质可在几分钟使人畜死亡。
最危险的是镉等金属物质，进入人体后造成慢性中毒，一旦发现就无法遏止。
污染的水对人体的影响有很多不利的因素：
人体中70%~80%是水分，因此长期饮用不良的水质，而导致体质不佳抵抗力自然减弱，则百病发生乃必然，再者长期累积之污染物到达身体无法承受时，再高明的医生、再有效的药物恐怕也难奏效，所以水是百药之王的说法一点都不假。
1.3水污染的主要来源
水是怎样被污染的呢？
原因主要有两种：
一是自然的，二是人为的。
由于雨水对各种矿石的溶解作用，火山爆发和干旱地区的风蚀作用所产生的大量灰尘落入水体而引起的水污染，这属于自然污染。
向水体排放大量未经处理的工业废水、生活污水和各种废弃物，造成水质恶化，这属于人为污染。
而人们通常所说的水污染主要是指后一种，而且也是最主要的。
1.3.1工业废水
（1）废水中污染物浓度大；
（2）废水成分复杂且不易净化；
（3）带有颜色或异味；
（4）废水水量和水质变化大。
1.3.2生活污水
主要来自家庭、商业、学校、旅游服务业及其他城市公用设施，包括厕所冲洗水、厨房洗涤水、洗衣机排水、沐浴排水及其他排水等。
生活污水中99.9%是水，固体物不到0.1%。
1.3.3农业污水
表1-1工业生产用水量
工业生产物（1吨）
需要的淡水（吨）
煤
1-1.5
钢材
20-40
纸
200-250
化肥
500-600
人造纤维
2000-3000
农业污水是指农作物栽培、牲畜饲养、农产品加工等过程中排出的、影响人体健康和环境质量的污水或液态物质。
农业用水占人类消耗淡水总量的2/3以上。
随着工业的发达和人民生活水平的提高，工业用水和生活用水也急剧增长。
不同生产工业，生产产品需要的淡水量如表1-1所示。
1.3.4水资源
地球表面70.8%被水覆盖着，水资源的总储量为136亿亿立方米，这些水分别以固态、液态、气态形式分布在地球表面和大气圈、岩石圈、生物圈中。
而其中97.4%为咸水（海水），与我们平常生活关系最为密切的淡水（即每升水中含氯元素含量少于1克的水）只占2.6%，约3.5亿亿立方米。
而淡水中又有78%为冰川淡水，目前还很难利用。
表1-2显示了地球上淡水资源的分布。
与海水相比，淡水只是地球上水资源的一小部分，占总水量的2.5%。
因此，人类所能利用的淡水仅为水总储量的0.7%左右。
由此可见，地球上的水量虽大，可供我们人类直接利用的水并不多。
表1-2世界淡水量
水的类型
淡水比例（%）
冰雪水
68.7000
地下水
30.9600
湖泊水
0.2600
沼泽水
0.0330
河水
0.0060
大气水
0.0370
生物水
0.0032
1.4太湖污染实例
1998年底，备受国人瞩目的太湖水污染防治攻坚战，攻克了第一个重要堡垒，沿湖各排污单位在国务院规定的时限内，基本实现了达标排放。
在这次气势磅礴的治污战役中，太湖流域1035家重点排污单位的总达标率为97.3％，42家企业被关停，许多“老、大、难”的问题得到了解决，环境质量有所改善，企业污染防治水平有了较大的提高，地方环保工作得到加强，公众环境意识明显提高。
根据国务院批准的《太湖水污染防治“九五”计划和2010年规划》，太湖流域水污染防治分三步走。
第一步目标现已顺利完成，即到1998年底，工业企业、畜禽养殖场和沿湖宾馆、饭店的污染源要做到达标排放。
第二步，到2000年底，集中式饮用水源地和出入湖的主要河流水质达到地面水三类标准，实现太湖变清。
第三步，再用10年左右的时间，实现湖区生态系统的良性循环。
1.5污水处理的必要性
国际在线报道，目前的地球，只有不到2.5%的水资源可以饮用，更严重的是，这些水还面临着许多威胁：
污染、水传染病、酸雨……
随着社会的发展，水污染的必然和水污染所带来的危害渐渐显露，水资源的短缺使得人类生活面临重大的危机，污水处理成为现代社会不可丢失的一个重要环节。
第2章曝气生物滤池工艺介绍
2.1污水处理工艺简介
2.1.1污水处理简介
污水是生活污水、工业废水以及被污染的雨水的总称。
我国现行的污水排放标准主要有：
一般排放标准有《工业“三废”排放实行标准》、《污水综合排放标准》、《农田污泥中污染物控制标准》等。
行业标准有《制革工业水污染物排放标准》、《石油炼制工业水污染物排放标准》、《肉类加工工业水污染物排放标准》、《造纸工业水污染物排放标准》等。
2.1.2污水处理的基本方法介绍
（1）物理处理法
利用物理作用分离污水中呈悬浮状态的固体污染物质。
主要有：
筛滤法、沉淀法、气浮法和反渗透法等。
（2）化学处理法
利用化学反应的作用，分离回收污水中处于各种形态的污染物。
主要有中和、混凝、电解、氧化、萃取、吸附、离子交换和点渗透等。
（3）生物化学处理法
利用微生物的代谢作用，使污水中呈溶解、胶体转台的有机污染物转化为稳定的无害物质。
主要方法好氧和厌氧微生物处理两大块，好氧生物处理主要包括生物膜法和活性污泥法，像我们即将介绍的曝气生物滤池就属于生物膜法范畴。
另一种厌氧生物处理主要应用于一些高浓度的有机污水处理中。
2.2曝气生物滤池（BAF）简介
曝气生物滤池（biologicalaeratedfilter,BAF）属于生物处理的生物膜法范畴，该技术最早由法国OTV（L'omniumdeFraitementservalorization）公司开发。
自第一座BAF在法国Sois-sons污水处理厂投产运行以来[1]，BAF技术已受到欧、美和日本等发达国家的广泛重视，目前世界上已有几百个工程实例。
曝气生物滤池采用粒径为3-6mm的填料作为微生物载体，通过鼓风曝气进行充氧，利用填料生物膜降解有机物。
用于污水深度处理时，其污泥负荷很低，因而可以达到很好的出水水质，而且水质稳定。
突出特点是在一级强化处理的基础上将生物氧化和截留悬浮物结合在一起，滤池后面不设二沉池，通过反冲洗再生实现滤池的周期运行[2]。
曝气生物滤池的特点：
（1）采用气水平行上向流，使气、水进行很好的均分，防止了气泡在滤层中的凝结，氧利用率高，能耗相对较低；
（2）与下向流过滤相反，上向流过滤持续在整个滤池高度上提供正压条件，可以更好的避免沟流或短流；
（3）上向流形成了对工艺有好处的半柱推条件，即使采用高过滤速度和高负荷仍然能保证工艺的稳定和可靠性；
（4）采用气水平行上向流，空气能将固体物质带入滤床深处，使得过滤空间能很好的被利用。
以上特点使得曝气生物滤池具有以下优势：
（1）容积负荷可以很高，使得池体和占地都相对较小；
（2）出水水质好，可达到《污水综合排放标准》的一级标准，无需另设二沉池，节省基建费用，另外氧利用率高，大大降低运行成本；
（3）自动化程度高，无污泥膨胀问题，日常操作管理简单，微生物不会流失，系统可间断运行。
其主要优点：
（1）陶粒属于多孔颗粒填料，具有比表面积大且容易被微生物附着的特点，可形成具有较高活性的生物膜；
（2）在运行中空气由下而上经过填料对微生物进行供氧，填料可对气泡进行充分切割使之分配均匀，布气效果好，氧转移效率高，节省动力；
（3）水与生物膜的接触充分，接触面积大，处理效率高；
（4）在进行生物絮凝、吸附、降解的过程中，兼具过滤的作用，使出水悬浮物较其他生物接触氧化工艺少，效果更好；
（5）生物活性高，且在填料床内按水流方向呈分层分布，运行稳定性好，耐低温，耐冲击负荷[3]。
曝气生物滤池将污水好氧接触氧化法和给水快滤池各项优点集于一身，除常用生物处理吸附和生物代谢作用之外，还具有了过滤功能[4]。
2.3曝气生物滤池结构
曝气生物滤池的结构形式与普通的快滤池类似，曝气生物滤池其主体由滤池池体、滤料层、承托层、布水系统、反冲洗系统、出水系统、出水系统、管道和自控系统组成，如图2-1所示。
图2-1曝气生物滤池结构
一些经济发达国家为了防止水体的富营养化，在传统二级处理的基础上，增加了三级处理单元，使污水得到深度净化，达到回用水水质标准，但基建投资和运行成本都比较高[5]。
2.4BAF工艺介绍
BAF工艺最初应用于污水处理的三级处理，后发展成直接用于二级处理，并且派生出许多以曝气生物滤池为主体工艺的多种组合工艺。
由于曝气生物滤池所具有的各项优点，使得曝气生物滤池广泛的应用于城市生活污水的二级处理当中，部分工况废水处理及饮用水微污染处理也有相当的运用。
按照污水处理要求的不同，可将BAF工艺分为以下几类：
除碳工艺；除碳/硝化工艺；除碳/硝化/反硝化工艺；反硝化/（除碳、硝化）工艺。
2.4.1除碳工艺
适用范围：
主要应用于处理可生化性较好的工业废水以及排放标准对氨氮等营养物质没有特殊要求的生活污水。
流程说明：
原污水先经过预处理设施，去除水中的大颗粒悬浮物，然后进入DC曝气生物滤池，滤池依靠其内部粒状填料表面上生长的微生物膜，在污水流过滤料层并在供氧的条件下，污（废）水中的有机物在好氧菌膜的作用下得以降解。
同时，滤池还将生物转化中产生的剩余污泥和进水带入的悬浮物截留在滤床上，起到生物过滤作用。
2.4.2硝化工艺
图2-2硝化工艺流程图
适用范围：
N曝气生物滤池主要应用于中水处理或微污染源水处理，主要用于降解氨氮。
流程说明：
在该生物处理工艺中，N曝气生物滤池去除预处理中未去除的COD、BOD，同时主要发生硝化反应，将原水中NH3-N转化为NO3--N，另外，进一步起到截留污水中的SS，将水中的胶粒和微小的固体颗粒去除已达到过滤作用。
2.4.3除碳/硝化工艺
图2-3除碳/硝化工艺流程图
适用范围：
该曝气生物滤池组合主要应用于城市生活污水处理或氨氮含量较高的工业废水处理。
流程说明：
在该处理工艺中，前段DC曝气生物滤池对污水中90%以上的有机污染物进行降解，使BOD、COD值基本符合标准。
后段N曝气生物滤池主要对DC曝气生物滤池出水中的氨氮进行硝化，使NH3-N转化为NO2-N或NO3-N。
从而最终实现对氨氮的去除。
2.4.4反硝化/（除碳、硝化）工艺
图2-4反硝化/（除碳、硝化）工艺流程
适用范围：
前置反硝化处理工艺主要用于处理进水中氨氮含量较高以及对出水中总氮、氨氮指标要求较高时。
流程说明：
在该处理工艺中，第一级为DN反硝化生物滤池。
污水中的氨氮经第二级C/N生物滤池硝化处理后的硝酸盐，并通过回流泵流至DN反硝化生物滤池，DN滤池中的反硝化菌将回流水中的硝酸盐并利用原污水中的有机物作为碳源，最终将硝酸盐转化为氮气而起到脱氮的目的。
第3章曝气生物滤池在生活污水处理中的应用
3.1工程应用实例概况
中国人民解放军第6409工厂是国内重要军工企业之一，地处抚顺市东北部。
该厂周围是一个集生活、生产为一体的生活生产小区。
日外排污水量1400t，污水中主要以生活废水和机械加工工业废水为主，属低浓度有机废水。
早在60年代该厂就已建成了生活污水处理站，采用接触氧化法处理生活污水，由于年久失修，早已闲置。
采用BAF工艺对原有污水处理站进行了改造，工程起止时间为2003年6月～2003年7月，2004年2月通过市环保部门验收。
处理装置运行比较稳定，出水水质满足了国家外排水水质标准要求。
污水处理工艺如下。
3.2污水处理工艺流程的确定及说明
3.2.1水质水量的确定
处理水量：
Q=60m3／h=1440m0／d
进水水质：
CODcr≤400mg／LBOD5≤200mg／L
SS≤220mg／LNH-N≤15mg／L
油≤70mg／L
出水水质：
CODcr≤100mg／LBOD5≤60mg／L
SS≤100mg／LNH3-N≤10mg／L
pH=6～9油≤10mg／L
3.2.2工艺流程示意图
图3-1工艺流程示意图
3.2.3工艺流程说明
（1）格栅：
与调解池合建，可去除污水中较大的悬浮物。
（2）调节池：
钢筋混凝土结构，按调节6h水量设计，生活及生产废水在本池混合均质。
（3）水解酸化池：
该池具有水解酸化、初级沉淀、污泥分解等多重功效。
内装部分填料，形成兼性生物蟆，用于降解水中的大分子有机物。
并去除部分COD；同时有效分解活性污泥，使外排的污泥达到最小程度。
少量剩余污泥直排到污泥浓缩池经浓缩脱水后进人污泥干化场进行干化。
（4）隔油池：
钢筋混凝土结构有效容积为200m3，水解酸化池出水进入隔油池，采用斜板隔油池，停留时间为1.5h～2h，出水含油要小于10mg/L。
（5）曝气生物滤池（BAF）：
池内装有标准活性滤料，污水由池上部经布水管进入，下部出水；由下部送风，向上布气；水气形成反向运动。
滤层厚度3m，滤速1.5m/h。
（6）活性填料滤池：
BAF池出水即为本池进水，水流方向为上向流，底部设反冲洗气管，上部设排污管。
（7）风机房：
配两台风机，一用一备。
（8）污泥浓缩池：
鉴于本工艺污泥产量较少，不必设污泥脱水机，以降低运行成本利用原有四座圆形池中一座用于剩余污泥的浓缩处理，上清液回流到调节池。
3.2.4监测结果
抚顺市环保监测站对该厂污水站进、出水水质进行了监测，监测结果见表3-1。
表3-1污水站进、出水质监测结果
项目
监测点位
测试范围
测试均值
标准
超标率%
平均去除率%
SS
处理前
410.4~466.8
445.6
100
0
96.8
处理后
10.4~18.6
14.3
CODcr
处理前
366.08~369.74
368.02
100
0
83.2
处理后
60.36~63.28
61.36
氨氮
处理前
57.90~60.44
59.13
15
0
94.7
处理后
3.11~3.16
3.13
油脂
处理前
32.95~40.50
36.98
20
0
97.6
处理后
0.75~1.00
0.89
注：
执行《辽宁省污水与废气排放标准》（DB21-60-89）中的二级新、扩、改标准。
3.2.5该曝气生物滤池工艺的特点简述
曝气生物滤池与传统活性污泥和接触氧化法有很大的不同：
l、曝气生物液池容积和占地面积较小。
因曝气生物滤池的容积负荷大，可达3kg～8kgBOD5/m3·d，为常规二级生物处理的4倍～10倍，它的池容和占地面积也只是常规二级生物处理的1/5～1/10，大大降低了基建投资。
2、粗糙多孔的粒状填料为微生物提供了更佳生长环境，易挂膜，微生物量较大，有力的保证了污水处理的稳定达标排放。
3、粒状填料可使充氧效率大大增加，一般氧利用率可增加10％～15％，可降低运转费用。
4、粒状填料具有优良的过滤和吸附作用，增加了处理效果。
5、该技术还具有自动化程度高，安装容易，对环境影响小等特点。
3.2.6结论分析
从监测结果看，曝气生物滤池对低浓度有机废水有很好的处理效果，曝气生物滤池中COD的去除主要依赖于滤料表面的生物膜的净化作用和滤池的过滤功能[6]。
曝气生物滤池将污水好氧接触氧化法和给水快滤池各项优点集于一身，除常用生物处理吸附和生物代谢作用之外，还具有了过滤功能。
由于该工艺流程较短，基建费用和常年运转费用大大低于常规二级生化处理技术，因此BAF工艺是比较理想的生活污水和低浓度工业污水的处理工艺之一。
结语
综上所述，水环境的改善，必须通过有效的截污、治污，才能得到控制[7]，因此，必须建设一系列污水治理工程，而城市污水处理厂是治理污染、削减污染物的最有效途径。
生活污水处理是一个迫在眉睫的问题，目前越来越多的受到人们的关注，为人们的生存质量带来更多的绿色和清新[8]。
今后应结合我国污水处理事业的实际发展情况，对曝气生物滤池的性能和机理进行研究。
特别是针对我国水体富营养化的现状对曝气生物滤池的脱氮进行深入研究，并解决配套的除磷问题。
由于曝气生物滤池具有模块化、占地小的特点，对现有的污水厂进行改造也是一项十分有意义的课题。
致谢
秦品珠老师在我大学的最后学习阶段——毕业设计阶段给自己的指导，从最初的定题，到资料收集，到写作、修改，到论文定稿，给予细心指引与教导,使我得以最终完成毕业论文设计。
在学习中，老师严谨的治学态度、丰富渊博的知识、敏锐的学术思维、精益求精的工作态度以及侮人不倦的师者风范是我终生学习的楷模，导师们的高深精湛的造诣与严谨求实的治学精神，将永远激励着我。
这三年中还得到众多老师的关心支持和帮助。
在此，谨向老师们致以衷心的感谢和崇高的敬意！
最后，我要向百忙之中抽时间对本文进行审阅，评议和参与本人论文答辩的各位老师表示感谢。
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