反硝化滤池调试方案.docx

1、反硝化滤池调试方案Denite深床反硝化滤池调试案*（）有限公司上海浦东分公司 2017年1. Denite深床反硝化滤池简介1.1 反硝化工艺原理及特点反硝化反应（denitrification） 反硝化反应是由一群异养型微生物完成的生物化学过程。在缺氧（不存在分子态溶解氧）的条件下，将亚硝酸根和硝酸根还原成氮气、一氧化氮或氧化二氮。当有溶解氧存在时，反硝化菌分解有机物利用分子态氧作为最终电子受体。在无溶解氧的情况下，反硝化菌利用硝酸盐和亚硝酸盐中的N5+和N3+作为能量代中的电子受体， O2-作为受氢体生成H2O 和OH-碱度，有机物作为碳源及电子供体提供能量并被氧化稳定。生物反硝化过程可

2、用以下二式表示：2NO2- 十6H( 电子供体有机物) N2 十2H2O 十2OH- (1-1)2NO3- 十9H( 电子供体有机物) N2 十3H2O 十3OH- (1-2)反硝化过程中亚硝酸根和硝酸根的转化是通过反硝化细菌的同化作用和异化作用来完成的。同化作用是指亚硝酸根和硝酸根被还原成氨氮，用来合成新微生物的细胞、氮成为细胞质的成分的过程。异化作用是指亚硝酸根和硝酸根被还原为氮气、一氧化氮或一氧化二氮等气态物质的过程，其中主要成分是氮气。异化作用去除的氮约占总去除量的70-75% 。反硝化过程的产物因参与反硝化反应的做生物种类和环境因素的不同而有所不同。例如， pH 值低于7.3 时，一

3、氧化二氮的产量会增加。当游离态氧和化合态氧同时存在时，微生物优先选择游离态氧作为含碳有机物氧化的电子受体。因此，为了保证反硝化的顺利进行，必须确保废水处理系统反硝化部分的缺氧状态。废水中的含碳有机物可以作为反硝化过程的电子供体。由式(1-1)计算，转化1g 亚硝酸盐氮为氮气时，需要有机物(以BOD5 表示) 1. 71g ，转化1g 硝酸盐氮为氮气时，需要有机物(以BOD5 表示) 2. 87g，与此同时产生3.57g 碱度(以CaCO3 计)。如果废水中不含溶解氧，为使反硝化进行完全，所需碳源、有机物(以BOD5 表示)总量可用下式计算:C1. 71NO2-N 十2.86NO3-N (1-3

4、 )式中:C 反硝化过程有机物需要量(以BOD5表示)， mg/L;NO2 N亚硝酸盐浓度， mg/L；NO3- N硝酸盐浓度， mg/L 。当废水中碳源有机物不足时，可补充投加易于生物降解的碳源有机物，如甲醇等。同时考虑同化及异化两个代过程的反硝化反应可用下式表示：NO2- 十0.67CH3OH 十0.53H2CO30.04C5 H7 NO3十0.48N2 十1.23H2O十HCO3- (1-4)NO3- + 1. 08CH3OH 十0.24H2CO30.056C3H7 NO3十0.47N2 十1.68H2O十HCO3- （1-5）由式(2-4)和式(2-5) 可以计算，每还原1g 亚硝酸盐

5、氮和1g 硝酸盐氮为氮气时，分别需要甲醇1. 53g 和2.47g 。为了降低运行成本，可以用城市废水或工业废水作为碳源。废水中一部分易生物降解的有机碳可以作为反硝化的碳源被微生物利用。另一部分有机物则是可慢速生物降解的颗粒性或溶解性有机物，虽可作为反硝化的碳源，但会使反硝化的速率降低。其余的不可生物降解有机物，不能作为反硝化的碳源。根据有机碳源的不同， Barnard 提出反硝化速率可以分为三个不同的速率阶段。第一阶段在515min ，反硝化速率为50mg/(Lh) ，该阶段利用易生物降解的可溶性有机物作为碳源。第二阶段速率为16mg/(Lh) ，用不溶或复杂的可溶性有机物作碳源，这一阶段一

6、直延续到外部碳源用尽为止。第三阶段反硝化速率为5. 4mg/(Lh) ，用微生物源代产物作碳源。1.2 生物反硝化的影晌因素1)温度温度对反硝化速率的影响与反硝化设备的类型(做生物的悬浮生长型与附着生长型)及硝酸盐氮负荷有关。反硝化反应的最适宜温度围是2040 ，低于5时反应速率会下降。为在低温条件下提高反硝化速率，可以采取延长污泥龄、降低负荷率和提高废水的水力停留时间等法。2) pH 值反硝化过程的最适宜pH 值为7.07.5 ，不适宜的pH 值影响反硝化菌的增殖和酶的活性。当pH 值低于6.0 或高于8.0 时，反硝化会受到明显的抑制。反硝化过程中会产生碱度，这有助于把pH 值保持在所需围

7、，并补充在硝化过程中消耗的一部分碱度。理论计算表明，每还原1g 硝酸盐氮产生3.5g 碱度(以CaCO3 计) ，但实测值低于理论计算值。对于悬浮生长型反硝化系统，此值为2.89g ，而对于附着生长型反硝化系统，此值为2.95g 。3) 溶解氧微生物反硝化需要保持格的缺氧条件。溶解氧对反硝化过程有抑制作用，这主要是因为氧会与硝酸盐竞争电子供体，同时分子态氧也会抑制硝酸盐还原酶的合成及其活性。溶解氧对反硝化抑制作用的对比试验结果表明，当溶解氧为0mg/L 时，硝酸盐的去除率为100% ，而溶解氧为0.2mg/L 时，则无明显的反硝化作用。一般认为，活性污泥系统中，溶解氧应保持在0.5mg/L 以

8、下，才能使反硝化反应正常进行。但在附着生长系统中，由于生物膜对氧传递的阻力较大，可以允有较高的溶解氧浓度。4) 碳源有机物反硝化反应是由异养微生物完成的生化反应，它们在溶解氧浓度极低的条件下利用硝酸盐中的氧作为电子受体，有机物作为碳源及电子供体。碳源物质不同，反硝化速率也不同。5) 碳氮比如上所述，理论上将1g 硝酸盐氮还原为氮气需要碳源有机物(以BOD5 表示)2.86g 。一般认为，当反硝化反应器中废水的BOD5/TKN 值大于46 时，可以认为碳源充足。在单级活性污泥系统单一缺氧池前置反硝化（A/O)工艺中，碳氮比需求可高达8，这是因为城市废水成分复杂，常常只有一部分快速生物降解的BOD

9、5可用作反硝化的碳源物质。6) 有毒物质反硝化菌对有毒物质的敏感性比硝化菌低得多，与一般好氧异养菌相同。在应用一般好氧异养菌的抑制或毒性的文献数据时，应该考虑微生物被驯化的作用。通过试验得出反硝化菌对抑制和有毒物质的允浓度。反硝化滤池属于缺氧生物膜法工艺，生物膜法污泥浓度极高，缺氧生物膜法约为20g/L左右，远远高于常规活性污泥法的3-5g/L，水流向为降流式，从上而下经过生物填料层，具有推流生物反应器的特点，且生物附着于填料表面不断更新，不存在污泥流失等问题，也不存在泥龄等限制，这决定了该工艺的特点： 反应效率高，具有高度的硝化与脱氮功能； 对水质水量的变化有较强的适应性； 对低浓度的污水也

10、能进行有效的处理； 生物膜法工艺中脱落的生物膜，易于固液分离，沉淀池的处理效果良好，即使丝状菌异常增殖，也不像活性污泥法那样产生污泥膨胀现象； 污泥产率低，节省污泥处理费用； 负荷高，占地非常节省。1.3 化学除磷原理通过混凝剂与污水中的磷酸盐反应，生成难溶的含磷化合物与絮凝体，可以使污水中的磷分离出来，达到除磷的目的，化学除磷常用的混凝剂有灰（钙盐）、铝盐和铁盐等。铁离子与磷酸盐的反应同铝离子与磷酸盐的反应十分相似，生成物为FeSO4与Fe(OH)3。国常用的铁盐混凝剂有三氯化铁FeCL3、硫酸亚铁等。铁盐的投加条件与铝盐十分相似。混凝剂的投加量不仅取决于药剂的种类，而且还与生化系统的设计条

11、件、污水水质以及后续固液分离式有关。在有条件时，应根据试验来确定合理的投加量。应根据三级处理流程的竖向水力衔接条件考虑选择混合单元的工艺形式。当三级处理前设置中间提升泵站时，可采用水泵混合、静态混合等式。当流程水力衔接的水头较小时，宜先采用机械混合装置，而尽量避免采用隔板混合池，以防止因隔板上大量蘖生生物膜而影响出水水质的情况发生。在采用滤池过滤时，也可采用微絮凝直接过滤的式，利用滤池独特的扰流效果完成絮凝和SS截留过程。1.4 深床反硝化滤池本次深度处理工艺主要目的为去除SS/TN/TP，采用深床滤池微絮凝直接过滤。冬季可作为去除TN的保障措施，深床滤池可作为反硝化深床滤池使用，使得SS及T

12、N出水达到设计要求。反硝化深床滤池工艺流程图如下： 图1-1DeepBedTM Filter（深床滤池）是迪诺拉公司独特的过滤处理工艺。滤料采用23mm英砂介质，滤床深度可达1.83m，滤池可保证出水SS低于10mg/l、通常5mg/L以下。绝大多数滤池表层很容易堵塞，很快失去水头，而水环纯独特的均质英砂允固体杂质透过滤床的表层，深入数英尺的滤料中，达到整个滤池纵深截留固体物。 图1-3：过滤介质：英砂滤池需定期反冲洗，反冲洗模拟人的搓手模式，大量强有力的空气使滤料相互搓擦，使截留的SS全部清洗出池，清洗率达到100，冲洗用水仅为总量24。滤池运行如下图所示： 图1-4：气洗 图1-5：气水同

13、时反冲 图1-6：水洗 图1-7：过滤Denite DeepBedTM Filter（反硝化深床滤池）是集生物脱氮及过滤功能合二为一的处理单元。是水环纯公司独特领先全球的脱氮及过滤并举的先进处理工艺。1969年世界上第一个反硝化滤池即诞生在STS/Tetra公司。近40年来STS/Tetra的反硝化滤池在全世界有上百个系统在正常运行着。反硝化滤池采用特殊规格及形状的英砂作为反硝化生物的挂膜介质，同时深床又是硝酸氮 (NO3-N) 及悬浮物极好的去除构筑物。24 毫米介质的比表面积较大。1.83m深介质的滤床足以避免窜流或穿透现象, 即使前段处理工艺发生污泥膨胀或异常情况也不会使滤床发生水力穿透

14、。介质有极好的悬浮物截留功效，在反冲洗期区间，每m2过滤面积能保证截留 7.3kg的固体悬浮物。固体物负荷高的特性大大延长了滤池过滤期，减少了反冲洗次数，并能轻松应对峰值流量或处理厂污泥膨胀等异常情况。悬浮物不断的被截留会增加水头损失，因此需要反冲洗来去除截留的固体物。由于固体物负荷高、床体深，因此需要高强度的反冲洗。反硝化滤池采用气、水协同进行反冲洗。反冲洗污水一般返回到前段生物处理单元。由于滤床固体物高负荷的截留性能，反冲洗用水不超过处理厂水量的 4% ，通常 2%)。去除TN：利用适量优质碳源，附着生长在英砂表面上的反硝化细菌把NOx-N转换成N2完成脱氮反应过程，作为后置反硝化滤池的世

15、界发明者，经过无数的工程经验和长久的历史数据表明，在前端硝化反应较完全的情况下，STS/Tetra的技术可稳定做到出水TN3mg/l.。在反硝化过程中，由于硝酸氮不断被还原为氮气，深床滤池中会集聚大量的氮气，这些气体会使污水绕窜介质之间，这样增强了微生物与水流的接触，同时也提高了过滤效率。但是当池体积聚过多的氮气气泡时，则会造成水头损失，这时就必须采用STS的Speed BumpTM技术驱散氮气，恢复水头，每次持续12分钟，每天进行数次，此过程为STS/Tetra的独特技术，其它脱氮滤池无此功能。去除SS：每毫克 SS 中含 BOD5 0.40.5毫克，因此去除出水中固体悬浮物的同时，也降低了

16、出水中的BOD5。另外，出水中固体悬浮物含有氮、磷及其他重金属物质，去除固体悬浮物通常能降低1mg/l以上的上述杂质.配合适当的化学处理， 能使出水总磷稳定降至 0.3mg/l以下。反硝化滤池能轻松满足浊度2NTU或SS 5mg/l（通常SS 0.2 mg/L）为亚硝态氮（不完全脱氮）3. 异常偏高的需氯量（与亚硝酸盐反应）4. 滤池出水浊度持续低于0.5NTU。5. 气体驱氮过程中几乎无气体释放。4.3 混凝剂对SS影响在调试时间，所有出水SS均应在10mg/L以下。当投加混凝剂时，出水SS10mg/l，当出水中有色度或出水TP0.5mg/L时，则说明混凝剂投加量不足，应增加混凝剂投加量。日期取样时间流量乙酸钠加药量水温CODCrTNNO3-NSSTPm3/hL/h进水出水进水出水进水出水进水出水进水出水mg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/LDenite反硝化滤池调试期间数据表注：1、“”表示未检测。