活性砂滤池脱氮除磷工艺

李俊生,活性砂过滤器在城镇污水厂节能减排中的应用.中国给水排水,2010,26〔1〕：57~59李俊生采用活性砂过滤器应用于某市污水厂二沉池出水，结果说明，该设备对SS和TP去除效果较好，平均去除率能高达80%以上，但对氨氮去除作用有限，建议当原出水厂出水氨氮浓度大大超过一级A标准时，需采用其他强化脱氮工艺进行处理。尉凤珍,李新凯,訾金伟.连续流砂反硝化过滤器在污水深度处理中的应用.中国给水排水，2011,27〔5〕：86~88尉凤珍等人于2009年5月~7月在某污水处理厂进行了连续流砂反硝化过滤器的深度处理中试试验，试验期间污水处理厂二沉池出水TN水平在9.68~19.8mg/l之间，为使TN<10mg/l，在试验中添加了乙酸和乙酸钠作为碳源，结果说明，连续流砂反硝化器对TN去除较高，到达预期要求。其中，设备运行参数如下：处理水量：4~10m3/h滤速；5.7~14.3m/h进入提砂泵的空压：0.4~0.5MPa清洗水流量：总进水量1%~3%滤料直径：1.2~2.0mm石英砂滤料装填量：2.5t李微，梁建勋，裴剑等.气提式连续砂滤池生物预处理试验研究，给水排水，2011，37〔11〕：42~45李微等人采用了上海帕克环保公司提供的AS-500-40标准规格的气提式连续砂滤池进行了中试研究，试验进水为东江南支流，最大氨氮浓度达5.97mg/l,设备的设计参数主要如下：砂床截面积:5ｍ２；砂层厚度:2.5m、3.2m；石英砂粒径1.2~2mm；气提量:0.04m３/〔m３d〕；气水比:0.2～0.3；床层阻力:0.3～0.5m；滤速:10～12m/h；空床接触时间:12.5~21min。试验过程中，原水氨氮根本在4mg/l以下，去除率较高，一是由于温度较高，二是中试进行一段时间后，试验将气提式连续砂滤池有效砂床高度从2.5m加高至3.2m，增加了硝化微生物量，另外试验中及时调整了气水比、气提量等工艺参数，这些都使得气提式连续砂滤池出水保持了相对理想的氨氮去除效果，平均去除率为70%,即进水氨氮≤3mg/l时，经过气提式连续砂滤池处理，出水氨氮平均在0.5mg/l以下。王阿华，城镇污水处理厂提标改造技术路线探讨.水工业市场.2010,9:8~11对于悬浮物浓度不是很高的原水，应根据实际进水水质情况，适当提高初沉池外表负荷，缩短停留时间，通常为0.5~1.0h为宜；采用运行优化技术后，原有生物池处理能力仍无法满足尾水排放标准，且新增池容困难时，可在生物池中投加填料；曝气设备能力允许时，可通过提高溶解氧浓度，提高溶解氧对生物絮体的穿透力，维持较高的硝化速率；冬季低温时，宜在秋季提前提高整个污水处理系统的活性污泥总量，增加实际运行泥龄，累积硝化菌和反硝化菌总量。陈晓安，桂丽娟.成熟污水处理厂提标改造工程实例.工业用水与废水，2011,42〔2〕：82~83本工程采取了气水冲洗石英砂滤料滤池对原污水处理厂进行提标改造，其中生物强化处理措施包括了增加曝气量和内回流量核算两局部，控制好氧区DO浓度在2mg/l以上，缺氧区控制在0.2~0.5mg/l，厌氧区控制在0.2mg/l以内；污水处理厂N的去除主要在二级处理中实现，设计进水TN质量浓度未35mg/l，设计出水TN质量浓度为15mg/l/,去除率为57%，生物池内回流比为130%。陈立，李成江，郭兴方等.城镇污水处理厂提标改造的几点思考.水处理技术，2011,11〔9〕：120~122外投碳源时，相对来说乙酸钠适应性强，效果优，而甲醇适应期长，价格优，二者作为外加碳源较为适宜；外加碳源可优先考虑小分子有机酸、醇类和糖类的工业废水如酒业废水、制药废水等，缺乏局部再辅以乙酸盐、甲醇、乙醇等商业碳源。低温应对技术：在设计容量一定、污水处理厂占地受限的情况下，可采用好氧池投加填料的IFAS〔一体化固定膜活性污泥〕工艺或投加包埋硝化菌的工艺提高硝化速率来强化硝化：低温下IFAS工艺中，其填料〔40%左右的投加率〕附着生物的硝化活性和硝化速率都要高于同一系统内的活性污泥，硝化活性约是活性污泥的3倍以上，硝化速率约是活性污泥的5倍左右；而包埋硝化菌工艺在低温条件下受水温影响更小，强化硝化的效果也更明显，仅以12%投加率，其硝化活性是活性污泥的3倍以上。雷国元，马军.利用水绵深度处理生活污水强化除磷及其机制的探讨.环境科学，2009,3〔4〕：1065~1072水绵是丝状绿藻，容易从水体别离出来，对许多污染物都具有吸附作用，如重金属、氟、有机物等。作者在前期研究工作中，以富营养化水位处理对象，发现水绵对水中氮、磷污染物具有良好的去除效果。将不同剂量的水藻投入预处理国的城市污水原水中，发现6d后左右槽中的氨氮去除率都超过90%，分析认为氨氮下降的原因可能有以下几种：藻的同化作用；pH值上升导致的NH+4-N挥发；水绵生长过程中诱导MgNH4PO4·6H2O形成而去除。在利用水绵深度处理污水的过程中，水的pH值逐渐升高，钙离子、镁离子浓度降低，同时电导率下降。陈秋红，吴雪才，何海亚，孙伊露.提标改造一级A标准工程在某城镇污水处理厂的应用.污染防治技术，2010,23〔4〕：128~130某城镇污水处理厂在提标改造前按国家二级排放标准设计，除总氮总磷外，其他指标均能满足国家一级A标准，该厂进水BOD5/TN<3,属于碳源缺乏污水，直接影响反硝化脱氮效果，本实验采取了外投碳源的方式，以促进反硝化脱氮过程的进行。对于碳源的选择，考虑了粪水和甲醇两种碳源，但最终由于投加粪水时不能保证出水总氮达标，因此采用甲醇作为碳源，甲醇具有反硝化效率高、投加方便、投加量小、容易控制等优点，其投药点设置与化学除磷的投药点一致。曾炎林.天然沸石和粉煤灰的改性及在城市景观水体脱氮除磷中的应用研究.2008年，西安建筑科技大学硕士论文.曾炎林采用了改性后的天然沸石和粉煤灰处理高氨氮废水，考察其改性后的脱氮、除磷效果，试验说明，在不改变水箱水pH值和温度的条件下，滤速对氨氮的去除率影响不大，当滤速在8m/h以下时，氨氮去除率均大于94%。在8m/h的流速进行模拟城市景观水处理且进水氨氮浓度在5.25~0.51mg/l变化时，沸石滤床对氨氮的去除率很高，最高去除率达95.6%，氨氮的浓度可降到0.23mg/l。用硫酸改性后的粉煤灰除磷，5min之内根本可到达磷吸附平衡；用硫酸和氢氧化钠复合改性后的粉煤灰，具备较强的脱氮能力，最高去除率可达97.7%,氨氮的浓度可降到0.12mg/l，结果说明改性灰的脱氮效果要好于改性沸石。改性沸石的改性方法具体如下：硫酸改性〔除磷〕：用0.5mol/l的硫酸，固液比为1:4，充分搅拌后进行枯燥处理；硫酸和氢氧化钠复合改性〔脱氮〕：硫酸改性后，用3mol/l的氢氧化钠液，固液比为1:4条件下回流反响1h。郭福荣.一体式反硝化曝气生物滤池处理以工业废水为主的城镇污水之脱氮除磷性能研究，2011，太原理工大学硕士论文.A/O工艺中的溶解氧〔DO〕缺乏时，好氧层生物膜逐渐变薄，厌氧层生物膜变厚，其代谢产物也逐渐增多。当这些代谢产物进入好氧层时，势必对好氧层中生物膜的活性产生影响，最后整个生物反响器滤料外表有可能被厌氧菌占主导生物膜覆盖。同时，代谢产物的不断释放，使得生物膜在滤料上的附着力不断减弱，从而影响出水水质，因此，滤料外表保证足够的溶解氧，是生物膜法能够发挥成效，处理污水达标排放的保证。郭建林【37】通过用不规那么陶粒处理生活污水，发现其有较好的氨氮和SS去除效果；大量研究者通过研究说明，滤料外表状态对滤料去除污染物的影响效果非常明显。如蔡云龙【39】等研究了生化环、沸石、生化石和碎石处理储存于卤虫孵化池的养殖废水，结果外表，对氨氮去除效果按大小排列依次为生化环、生化石、沸石和碎石。朱端卫等人将沸石用氢氧化钠溶液改性后，对废水进行处理，发现氨氮去除率高达99%，远高于未经处理的沸石滤料。崔晨,王伯铎,张秋菊,郭娜.污水生物脱氮除磷新工艺的研究.地下水，2011,33〔2〕：59~62传统脱氮理论认为，硝化反响在好氧条件下进行,而反硝化在厌氧条件下完成,两者不能在同一条件下进行。然而,近几年许多研究者发现存在同时硝化反硝化现象,尤其是有氧条件下的反硝化现象,确实存在于不同的生物处理系统中,如间歇曝气反响器、SBR反响器、Orbal氧化从沟、生物转盘及生物流化床等[12]。其机理一方面认为好氧条件下存在缺氧甚至厌氧的微环境,另一方面微生物的角度为好氧条件下同时存在好氧反硝化菌和异养硝化菌,这一现象将为生物法脱氮除磷指引一个研究方向。同时硝化反硝化具有以下优点：①能有效保持反响器中pH值稳定,减少碱量的投加;②减少传统反响器的容积,节省基建费用;③对于仅由一个反响池组成的序批式反响器来讲,该反响能够缩短硝化、反硝化所需时间;④能节省曝气量,进一步降低能耗。张道方，黄珊，吕娟等.微污染水体中改性泥炭与沸石同步脱氮除磷实验研究.水资源与水工程学报.2009,20〔5〕：19~27张道方等人用改性的泥炭和沸石联合作用处理微污染水体，并考察其脱氮除磷效果。试验说明，改性泥炭与改性沸石联合作用时，改性沸石不仅可吸附水中的NH4+-N，也可吸附改性泥炭中所含的NH4+-N，同时，改性泥炭中所含的NH4+被释放出来后，留有的孔道可吸附更多的磷酸根离子。另外,改性沸石中Ca、Al、Si等与水中或改性泥炭中NH4+进行离子交换被释放出来,在改性泥炭的促进作用下可与溶液中的磷酸根发生反响形成沉淀,沉积在泥炭外表。其在第48小时时氨氮和总磷的去除率分别为92.17%和95.87%。杨少武，王晓青，杨顺生.生物脱氮除磷新技术研究进展.安徽化工，2011,37〔2〕：21~23短程硝化反硝化具有节能〔硝化阶段可减少25%左右的供气量〕，减少外加碳源〔反硝化阶段可减少25%左右供气量〕，缩短水力停留时间，反硝化速率高和减少剩余污泥量等优点。【TurkO，MavinicDS.Maintainingnitritebuild-upinasystemacclimatedtofreeammonia[J].Wat.Res.，1989，23〔11〕:1383-1388.】如SHARON工艺是目前比拟有代表性的短程硝化反硝化工艺，利用高温〔30~35℃〕条件下亚硝酸菌的增长速率高于硝酸菌的特性，通过控制温度和水力停留时间，抑制了硝酸菌的生长，实现稳定的短程硝化-反硝化。OLAND工艺是利用低溶解氧条件下，亚硝酸菌对氧的亲和能力强于硝酸菌的特性〔亚硝酸菌氧饱和常数一般为0.2~0.4mg/l,硝酸菌的为1.2~1.5mg/l〕，通过控制反响器中溶解氧的浓度，实现了亚硝酸菌的大量积累。国内许多学者在SBR反响器中，通过控制温度和溶解氧浓度，实现了稳定的短程硝化。可以实现同步硝化反硝化反响的体系主要是絮状污泥、生物膜和颗粒污泥系统，采用氧化沟、SBR、生物膜和颗粒污泥处理工艺均可能出现同步硝化反硝化现象。【卢然超，张晓健，张悦等.SBR工艺运行条件对好氧污泥颗粒化和除磷效果的影响，环境科学，2001,22〔2〕：87~90阮文权，陈坚.同步脱氮好氧颗粒污泥的特性及其反响过程，中国环境科学，2003,23〔4〕：380~384】乔铁军，于鑫，张晓健.生物活性滤池中微生物的生长研究.重庆环境科学,2003,25(4):26~28异养细菌的代谢产物NH4+-N可以作为亚硝化细菌的营养源,而亚硝化细菌的代谢产物NO2-N又为硝化细菌的生长提供了营养源,从而在它们之间表现为互生关系;随着它们数量的增大,在各个类群内部,细菌之间又会为争夺同一营养而互相竞争,竞争关系限制了它们的无限制生长。硝化自养细菌生长速率慢,对外界环境条件变化敏感,它们在与异养细菌的竞争中常处于不利地位。杨弦.生物强化活性滤池技术的优化研究.2006，东南大学硕士论文.填料的改善：目前，强化常规工艺中的过滤过程的研究主要在以下几个方面：替换滤料或采用多层滤料，如活性炭、沸石、陶粒扥多孔性滤料替换石英砂，将活性炭与硅藻土联用，活性炭与石英砂联用等。采用改性滤料，如活性氧化铝滤料〔AA〕和惰性氧化铝滤料〔MA〕，改性石英砂，改性沸石等，这些滤料增大了比外表积，吸附氧化功能得以强化，能大量吸附和氧化水中各种溶解性有机物，到达改善水质的目的。本实验选用了单层陶粒滤料〔粒径：2~3.2mm，孔隙率：12%〕和单层石英砂滤料〔粒径：0.5~1.2mm，密度：1.5g/cm3,比外表积：0.76m2/g〕处理污水，滤料层高均为1.0米，滤柱直径300mm,总高2.5m，底部均铺设卵石承托层，卵石由16mm~32mm、8mm~16mm、4mm~8mm、2mm~4mm四种卵石各100mm构成。滤料粒径的选择，要考虑滤料生产量和产生的水头损失，滤料直径过小，一方面会造成小粒径滤料在反洗时流失，另一方面小粒径滤料会填充到大粒径滤料的空隙中，减少孔隙率，易造成局部堵塞。石英砂在常规过滤中最常用，能较好地去除悬浮颗粒，价格低廉、来源广泛；陶粒具有多孔、易于挂膜和冲洗等特点，机械强度高，外表粗糙，是较理想的生物载体。对给水水源而言，有机物浓度不高，且总存在一定量的无机碳酸盐(碱度)，这种水质条件有利于自养型细菌生长。此时，如溶解氧充分，自养型细菌一硝化细菌将很容易培养成优势菌种，氨氮硝化过程是很容易完成的。一般认为，由于亚硝酸细菌的比增长速度(uNS)小于硝酸细菌的比增长速度〔uNR〕,且硝化反响常数KN很小，所以在稳态条件下，亚硝酸盐的积累量是很少的，氨氮转为亚硝酸盐的过程是完全硝化的限速步骤。JensTranckner,BurkhardWricke,PeterKrebs.Estimatingnitrifyingbiomassindrinkingwaterfiltersforsurfacewatertreatment.waterresearch,2008,42:2