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反硝化深床滤池工程设计案例

来源:未知 发布日期:2018-09-30 09:21 浏览:
某大型地埋式污水处理厂,出水标准很严苛。针对总氮排放标准严苛的要求,工程设计生物处理采用具有针对性的改良A2/O工艺,深度处理采用“后置反硝化深床滤池”工艺,消毒采用“紫外消毒”工艺;污泥处理采用机械浓缩脱水一体机工艺,脱水后污泥(含水率≤80%)外运至污泥处理厂集中处置;确保出水稳定达标。
 
  根据进出水水质指标及特点,以及污水厂采用地埋式建设的要求,设计中有针对性地选择污水处理工艺:
 
  (1)预处理工艺
 
  设计中结合沉砂池与初沉池的特点,在预处理中采用大大缩短停留时间的沉淀池来取代沉砂池和严格意义的初沉池,简称速沉池。速沉池采用平流沉淀池形式,水力停留时间控制在15~20min。
 
反硝化深床滤池
 
  (2)二级处理工艺
 
  采用生物处理工艺可以稳定达到一级A出水标准。通过多方案比较,设计选用以改良A2/O工艺为二级处理工艺。通过对运行模式、功能区的布置进一步改进、优化,以满足本工程的需要。主要优化措施包括:
 
  1)曝气池采用完全混合式布置,提高系统抗冲击负荷能力。
 
  2)曝气池水深8.5m,减小曝气池占地面积,提高氧转移率,降低能耗。
 
  3)分两段布置缺氧区,强化TN去除,以降低混合液回流比、减轻后续深度处理TN去除压力。
 
  (3)深度处理工艺
 
  1)重点去除指标为TN,由于二级出水TN主要以NOx-N形式存在,需要选择具备反硝化功能的工艺来控制出水TN。通过反硝化对TN的去除,可以相应提高COD的去除效果。
 
  2)进一步提高TP的去除率。根据对本工程污水性质的分析,TN、COD、SS三个指标具有关联性。通过对SS的去除,可以相应提高COD、TP的去除效果。
 
  通过对活性砂滤池、反硝化深床滤池的比较,污水深度处理采用反硝化深床滤池工艺。
 
反硝化深床滤池
 
  (4)污泥处理工艺
 
  工程采用地埋式建设模式,建设用地紧张,卫生要求高。离心脱水机具有卫生条件好、占地小的特点,符合本工程的情况,因此,设计污泥处理采用离心脱水的方式。结合项目污水处理厂竖向布置,料仓采用钢筋混凝土结构形式,底部为倒锥形,便于泥饼滑动,无需安装破拱滑架装置,降低工程造价,简化运行维护工作。
 
  投加实施控制的系统
 
  由于碳源精确度直接对反硝化中的滤池所具有的脱氮情况以及运用费用都有直接影响,因此,在处理过程中就需要严格控制碳源投加量。如遇到高跌水的情况会导致其进水DO升高,而且反硝化反应过程中,整个环境都属于缺氧的情况,进而DO含量也会带来影响,即反硝化的效果以及甲醇消耗情况。在碳源投加前后,工作人员需要反复进行投加控制,即从控制该系统中的进水溶解的氧浓度、进水流量以及进水硝基氮的浓度等。滤料中存在的N2或者是DO的累积情况,此时会导致滤池中的水头损失逐渐增加,此时就可以通过单独的水进行反冲,进而可以释放出对应的气体。
 
  通过化学方式进行除磷原理分析
 
  针对污水中的化学除磷主要运用的是“微絮凝过滤”方式进行处理,然后通过加强对污水中实施投加无机的金属盐药剂或者是污水中具有溶解性的盐类进行处理,可以更好地形成具有溶解作用的物质,进而可以提升过滤处理的能力。通过此方式主要通过悬浮物方式而有效除去磷。
 
  分析此处理工艺的特点
 
反硝化深床滤池
 
  污水实施深度处理,采用此方式可以降低能耗,而且此工艺的流程也比较短,在实践运用过程中具有良好的可靠性,在管理方面也非常便利。通过和其他工艺进行对比,此工艺处理过程中额投资比较低;此外,设计滤池方面需要保持良好的合理性,即可以通过降流式的重力滤池有效处理悬浮物,而且通过此方式所取得的效果也非常良好,运用过程中就不用设置对应的过滤池或者是实施后续设置对应的终沉池;最后,深床反硝化的滤池还具有较强的灵活性,例如能够一池多用,并且可以有效将水质灵活转换,然后经过深床过滤池而有效除去污水中的不良物质,使得市政污水排放可以达到总氮以及总磷的排放所要求的标准。

  反硝化生物滤池的启动
 
  设备运行调试:滤池以5m3/h进水,以自来水代替甲醇,检查提升泵1、提升泵2、反冲洗水泵、反冲洗风机以及加药泵能否正常运行,进水、出水流量计能否正常显示流量读数,检查现场管路、阀门等有无漏水情况。经3~4日联动运行,若未发现不正常情况,可以进入挂膜调试阶段。
 
  挂膜调试:挂膜方法是先间歇培养,再进行负荷渐增的连续流进水。即首先用自来水配制一定浓度的甲醇溶液作为碳源,然后滤池以2m3/h进水并适量泵入甲醇溶液(其中甲醇投加量是指泵入甲醇后的污水中甲醇的浓度)。滤池进水8h左右后,停止进水,让滤料与泵入甲醇的污水充分接触16h后再进水8h,如此反复6~7天,随后保持连续进水,并逐步增加进水量,同时逐步增加甲醇投加量。在此期间,通过测定进出水的水质变化,间接反映生物膜的生长情况,及时对运行参数进行调整,进一步增加进水水力负荷,将进水量增加至5m3/h甲醇投加量增加至90mg/l,对生物膜进行驯化。
 
  反冲洗工况:在运行过程中,随着运行时间的推移,生物膜由于增殖而逐渐增厚,同时滤层截留的SS不断增加,使滤层阻力不断增加最终达到极限水头损失,此时需对滤池进行反冲洗,去除滤池内老化的微生物膜及滤床截留的SS,以恢复其处理能力。该工艺采用快速降水位+气水联合反冲洗,即快速排水――气洗――气水联合洗――水洗,从实际运行情况来看,反冲洗时间控制在气洗4min,气水联合洗6min,水洗8min较为合适。

  反硝化反应主要影响因素与控制要求
 
反硝化深床滤池
 
  ①碳源(C/N)的控制。生物脱氮的反硝化过程中,需要一定数量的碳源以保证一定的碳氮比而使反硝化反应能顺利地进行。碳源的控制包括碳源种类的选择、碳源需求量及供给方式等。
 
  反硝化菌碳源的供给可用外加碳源的方法(如传统脱氮工艺)、利用原废水中的有机碳(如前置反硝化工艺等)的方法来实现。反硝化的碳源可分为三类:第一类为外加碳源,如甲醇、乙醇、葡萄糖、淀粉、蛋白质等,但以甲醇为主;第二类为原废水中的有机碳;第三类为细胞物质,细菌利用细胞成分进行内源反硝化,但反硝化速率最慢。
 
  当原废水中的BOD5与TKN(总凯氏氮)之比在5~8时,BOD5与TK(总氮)之比大于3~5时,可认为碳源充足。如需外加碳源,多采用甲醇,因甲醇被分解后产物为CO2、H2O,不留任何难降解的产物。
 
  ②反硝化反应最适宜的pH值为8 ~8.6。pH值高于8.6或低于6,反硝化速率将大幅度下降。
 
  ③反硝化反应最适宜的温度是20~40℃。低于15℃反硝化反应速率降低,为了保持一定的反应速率,在冬季时采用降低处理负荷、提高生物固体平均停留时间以及水力停留时间等措施。
 
  ④反硝化菌属于异养兼性厌氧菌在无分子氧但存在硝酸和亚硝酸离子的条件下,一方面,它们能够利用这些离子中的氧进行呼吸,使硝酸盐还原;另一方面,因为反硝化菌体内的某些酶系统组分只有在有氧条件下才能合成,所以反硝化菌适宜在厌氧、好氧条件交替下进行,故溶解氧应控制在0.5mg/L以下。
 
  电解池中的阴极表面原位产生H2,生物膜则附着生长在阴极表面,直接利用H2和阴极反应产生的低氧化还原电位(ORP)把硝酸盐还原为氮气,这个过程为生物电化学氢型自养反硝化。已有研究证明,生物电解反应器(BER)处理硝酸盐废水可行。S.Szekeres等利用一种双反应器的生物电化学反应装置处理硝酸盐废水,反硝化速率达250g/(m3-d)。R.L.Simth等则利用串联反应器处理硝酸盐废水:H2首先在一个电解池中产生,随后富含H2的出水流经中空纤维膜反应器,在富氢水流和含硝酸盐水流间加一反向电流以克服氢溶解性低的问题,使整个反应器的脱氮能力达到343g/(m3-d)。
 
  其中生物电解反应器的脱氮效果取决于电流,最优的电流为30~1000mA。BER的设计主要包括电极材料、数量、排列方式等。颗粒活性炭、石墨及一些金属如不锈钢、镍、铜、钛等均可用做BER的阴极。但BER是崭新的技术,目前既没有成熟的技术应用指导文件,也尚未见规模化的工程应用报道。由于低的反硝化容积反应速率和低的H2利用率,导致电解氢型反硝化工艺的运行成本与异养反硝化相当,今后的研究应集中于BER的模型模拟、参数优化、三维脱硝酸盐系统,以及开发和研究新的反应器和电极来提高H2的产生速率。