四维生物脱氮反应器

四维生物脱氮反应器 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT

摘要

由城市排水系统汇集的污水为城市污水，它是由居民的生活污水和位于城区内的工业企业排放的工业废水以及部分的降水所组成。生活污水是城市污水的主要组成部分之一，在一般条件下，城市污水都具有生活污水的特征。城市污水处理的目的是通过采用各种处理技术和设备去除水中的物理的、化学的和生物学的各种水污染物，使水质得到净化，达到国家或地方的水污染物排放标准，保护水资源环境和人体健康。并采用新型的生物脱氮工艺，在滤池内形成交替循环流动，使各个区域充分混合，产生良好的耗氧和厌氧的环境，满足硝化和反硝化该的需要。城市污水处理厂的处理水量为30000m3/d。原污水中各项指标为：BOD浓度为200 mg/L ,COD浓度为250 -550mg/L ，SS浓度为2000 mg/L。本设计采用四维生物脱氮处理城市污水。

关键词：生物脱氮；气提升；交替循环流；生物滤池；

Abstract

By the urban drainage system for the urban sewage collection of sewage，It is by the people's life sewage and industrial wastewater are located within the urban industrial enterprises as well as the part of is one of the main components of urban sewage，under the general conditions，urban wastewater has the characteristics of the purpose of the urban sewage treatment by adopting various kinds of processing technology and equipment to remove the water of various physical, chemical and biological water pollutants and purified water quality，meet the national or local water pollutant emission standards and protect water environment and human health，and uses the new type of biological denitrification the filter form alternating circulation mixing of different areas to produce good aerobic and anaerobic environment, meet the needs of the nitrification and treatment of water of city sewage treatment plant is 30000m3/ indicators of raw sewage is:BOD：200 mg/L、COD ：250-350mg/L、SS：2000 mg/ design uses four dimensional urban sewage biological denitrification treatment.

Keywords:bio-nitrogen remova; airlift; alternant loop; filters

目录

第1章绪论

课题研究背景

为使污水达到排水某一水体或再次使用的水质要求，并对其进行净化的过程即为污水处理。污水处理被广泛应用于建筑、农业，交通、能源、石化、环保、城市景观、医疗、餐饮等各个领域，也越来越多地走进寻常百姓的日常生活。??

近年我国的污水处理行业虽然取得了较大发展，但仍然存在污水处理厂设计标准低、?设备和工艺技术落后等问题，导致工厂出现“高耗能，低效率”的现象。污水处理工艺与其他工艺过程相似，?需要在一定的温度、压力、流量、液位等工艺条件下进行。其可变因素较多，水量、浓度、温度、气量、微生物状态、机械运行和系统控制情况等，都会影响污水处理效率以及功能，因此尽快建立自动化程度较高的污水处理厂并高效运作已经成为当下刻不容缓的任务。??

目前我国大城市污水处理后排放的不到10%?,未经处理的污水严重影响了水环境,制约了现代化进程的告诉发展。这种状况已经引起了各级政府的高度关注,开始逐步推行各级政府的污水处理项目。

从污染源排出的污（废）水，因含污染物总量或浓度较高，达不到排放标准要求或不适应环境容量要求，从而降低水环境质量和功能目标时，必需经过人工强化处理的场所，这个场所就是污水处理厂。一旦污水处理厂处理的污水不达标就对其进行排放，不仅会影响下游城市居民的用水，对其身体造成危害，而且也会污染环境。处理污水最多的是处理污水中的氮元素。

当前污水处理状况

生活污水由于排放量高，排放范围广泛，对其进行收集处理，一直是国内外污水处

理领域的重要难题。近年来随着中国经济水平的不断提高，水污染大户由工业废水让位于生活污水。目前，国内外对生活污水的处理，生化处理是一个比较普遍的方法，生化处理主要包括活性污泥法和生物膜法，由于此类技术往往需要强力的曝气供氧，脱氮过程需要进行多级处理，还需外投碳源或进行回流，占地面积较大，运行费用高，维护管

理复杂。因此，国内外专家对于如何高效经济的处理生活污水进行了较广泛的研究，开发了许多联合处理工艺，污水处理工艺的操作、运行、监测和监控等技术更多地向节能、经济、高效和实用方向发展，目前国内污水处理工艺和水平与与国外基本相当，但还存在一定差距[1,2]。

目前国外生活污水的处理主要采用生物膜法加生态处理的技术，其中占地小，处理

效率高，得到普遍应用。生活污水先经过预处理，然后进入生化处理系统，最后通过生态处理系统进行深度处理，出水效果较好。

近年来，我国全面实施污染综合削减政策，国家对生活污水处理厂出台了一系列相

关法规，制定了相关的污染物排放提标政策，加大了环保治理的力度，使环境污染的状况有所改变。国家“十二五”环境保护规划强调加快城市污水处理与再生利用工程的建设[3]。到 2015 年，所有城市都要建设污水处理设施，城市污水处理率不低于 80％，全国城市污水处理能力达到 1 亿吨/日以上。污水处理厂的建设要坚持集中和分散相结合，因地制宜，优化布局，大力推进技术进步和推广先进适用技术。不断提高城镇污水收集的能力和污水处理设施的运行效率，保证污水处理厂投入运行后的实际处理负荷，在一年内不低于设计能力的60％，三年内不低于设计能力的 75％。

国内污水处理厂大多仍以普通活性污泥法为主，处理出水水质能够达到排放标准的

一般要求，但却普遍存在着占地面积大，基建费、运行费高，处理负荷低，管理较复杂，需要污泥处置，污泥处置不利的时候还会对环境造成二次污染[4]。对于我国这样一个资源不足、人口众多的发展中国家，从可持续发展的角度来看，并不适合中国国情。因此，开展经济有效地的污水处理新工艺、新设备的研究与开发，降低污水处理的投资和运行费用、节省用地，实现管理方便、出水水质好、高效、低能耗的目的，将对我国国民经济和社会发展及环境保护具有十分重要的意义。

生物脱氮

生物脱氮是在好氧环境中，硝化细菌将污水中有机胺转化成氨氮，经过好氧硝化细菌的硝化作用转化为硝态氮或亚硝态氮；在缺氧环境中，利用反硝化细菌将硝态氮或亚硝态氮转化成氮气，达到脱氮的目的。研究表明，NO3－是反硝化过程中优先利用的电子受体[5]。Ahn 等[6]实验证实，NO2－同样是反硝化过程中重要的电子受体，但会对缺氧摄磷产生抑制作用。

污水中的氮一般以氨氮和有机氮的形式存在,通常只含有少量或不含亚硝酸

盐和硝酸盐形态的氮。在生物处理过程中,有机氮被转化为氨氮和其他无机氮,

却不能被有效地去除。污水生物脱氮的基本原理就在于,在有机氮转化为氨氮的

基础上,通过硝化反应将氨氮转化为亚硝氮、硝态氮,再通过反硝化反应将硝态

氮转化为氮气从水中逸出,从而达到去除氮的目的(图1-1)[7]

其中有两个阶段，如下

第一阶段(硝化反应):

硝化反应是由一类自养好氧微生物完成的,它包括两个步骤:第一步称为亚硝化过程,是由亚硝化细菌(亚硝酸单胞菌属、亚硝酸螺杆菌属和硝化球菌属)将氨氮转化为亚硝酸氮,第二步称为硝化过程,由硝化细菌(硝酸杆菌属、螺菌属和球菌属)将亚硝酸氮进一步转化为硝酸氮。

第二阶段(反硝化反应):

反硝化反应是由一群异养微生物完成的,它是在溶解氧浓度极低的环境下,利用硝酸盐中