（生态学专业论文）倒置a2o工艺处理河道水脱氮除磷效果研究.pdf

董 目录 目录 中文摘要i 英文摘要i i 1 前言_ 1 1 1 研究的目的与意义1 1 2 污水处理现状2 1 3 污水生物脱氮除磷原理4 1 4a 2 o 工艺研究进展及应用l0 1 4 1a 2 o 工艺国内外研究进展l o 1 4 2 a 2 o 工艺在国内外的应用1 2 1 5 研究内容l4 1 6 创新点。1 4 1 7 技术路线15 2 材料与方法1 6 2 1 倒置a 2 o 反应器的运行l6 2 1 1 试验的水质条件1 6 2 1 2 试验装置。1 7 2 1 ；3 试验方法18 2 2 重金属冲击对反应器处理效果的影响1 9 2 3 数据分析19 3 结果与分析2 0 3 1 反应器的运行2 0 3 1 1 反应器对有机物的去除效果分析2 0 3 1 2 反应器对t n 的去除效果分析2 2 3 1 3 反应器的硝化效果分析2 4 3 1 4 反应器对t p 的去除效果分析2 7 3 1 5 j 、结2 8 3 2 重金属冲击对反应器处理效果的影响2 9 3 2 1 重金属对c o d 的去除效果的影响。2 9 3 2 2 反应器对氨氮的去除效果分析3l 3 2 3 反应器对t p 的去除效果分析3 2 3 2 4 反应器对浊度的影响分析3 4 3 2 5 小结3 6 4 讨论3 7 4 1 反应器的运行3 7 4 2 重金属冲击3 7 5 结论3 9 东北农业大学理学硕上学位论文 5 1 反应器的运行3 9 5 2 重金属冲击试验3 9 至受谢4 1 参考文献。4 2 攻读硕士学位期间发表的学术论文4 7 c o n t e n t s c o n t e n t s c h i n e s ea b s t r a c t i e n g l i s ha b s t r a c t i i 1i n t r o d u c t i o n 1 1 1p u r p o s ea n ds i g n i f i c a t i o no f t h i sr e s e a r c h - 1 1 2p r e s e n ts i t u a t i o no f w a s t e - w a t e rt r e a t m e n t 2 1 3t h e o r yo f n i t r o g e na n dp h o s p h o r u sr e m o v a l 4 1 4d e v e l o p m e n ta n da p p l i c a t i o no f a 2 op r o c e s s 1 0 1 4 1d e v e l o p m e n to f a 2 op r o c e s sa th o m ea n da b r o a d 1 0 1 4 2a p p l i c a t i o no f a 2 op r o c e s sa th o m ea n da b r o a d 1 2 1 5c o n t e n t so f t h i sr e s e a r c h 1 4 1 6i n n o v a t i v ep o i n t s 1 4 1 7t e c h n o l o g yr o u t i n e 1 5 2m a t e r i a la n dm e t h o d s 16 2 1p r o c e s so f t h ei n v e r t e da 2 op r o c e s sr e a c t o r 1 6 2 1 。iw a s t e w a t e rq u a l i t y 1 6 2 1 2e x p e r i m e n ti n s t a l l a t i o n j 1 7 2 1 3e x p e r i m e n tm e t h o d s 1 8 2 2t r e a t m e n te f f i c i e n c yo f t h er e a c t o ra f f e c t e db yh e a v ym e t a l 19 2 3d a t aa n a l y s i s ，1 9 3r e s u l t sa n da n a l y s i s 2 0 3 1r u n n i n go fi n v e r t e da 2 op r o c e s sr e a c t o r 2 0 3 1 1o r g a n i c sr e m o v a le f f e c t 2 0 3 1 2t nr e m o v a le f f e c t 2 2 3 1 3n i t r i f i c a t i o ne f f e c t 2 4 3 1 4 t pr e m o v a le f f e c t 。2 7 3 1 5b r i e f s u m m a r y 2 8 3 2t r e a t m e n te f f i c i e n c yo f t h er e a c t o ra f f e c t e db yh e a v ym e t a l 2 9 3 2 1e f f e c to f c o dr e m o v a lb yt h er e a c t o r 2 9 3 2 2e f f e c to f a m m o n i an i t r o g e nr e m o v a lb yt h er e a c t o r 31 3 2 3e f f e c to f t pr e m o v a lb yt h er e a c t o r 3 2 3 2 4e f f e c to f t u r b i d i t yb yt h er e a c t o r 3 4 3 2 5b r i e f s u m m a r y 3 6 4d i s c u s s i o n 3 7 4 。1r u n n i n go f t h ei n v e r t e da 2 op r o c e s sr e a c t o r 3 7 4 2t r e a t m e n te f f i c i e n c yo f t h er e a c t o ra f f e c t e db y h e a v ym e t a l 3 7 5c o n c l u s i o n 3 9 东北农业大学理学硕士学位论文 5 1r u n n i n go f t h em v e r t e da 2 0p r o c e s sr e a c t o r 3 9 5 2t r e a t m e n te f f i c i e n c yo f t h er e a c t o ra f f e c t e db yh e a v ym e t a l 3 9 a c k n o w l e d g e 41 r e f e r e n c e s 4 2 p u b l i s h e da r t i c l e sd u r i n gs p e c i a l i z i n gt h ed e g r e eo fm a s t e r 4 7 ，1 研究生学位论文独创声n j j 和使用授权 s 独创声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含 其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含未获得 ( 注：如没有其他需要特别声明的，本栏可空) 或其他教育机构的学位或 证书使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文 中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名： 同期：2 t ，f 口年月r 1 ：1 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，学校有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借 阅。本人授权学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文 在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名： 萨争 嗍灿年加m 一鳓彳隅冲年阶 ， _ 摘要 摘要 布吉河为深圳河的上游支流，深圳河为深圳河香港两地的分界河，对两个城市的生活、 经济有重要影响。城市河流在城市的功能中具有重要作用，河流污染会造成城市环境恶化、 生态环境失衡，进而影响两岸居民的正常生活，甚至制约城市经济的发展。由于经济的发展， 布吉河受到了严重的污染，而深圳河5 0 的污染来自于布吉河，因此布吉河污染的治理具有 非常重要的意义。 试验采用倒置a - 2 c i ( a n o x i c a n a e r o b i c o x i c ) 工艺反应器对布吉河道水进行处理。倒置 a 2 o 工艺将缺氧段置于反应器前端，优先满足系统的反硝化，强化了对氮的去除效果，对磷 的去除效果也有所增强，适于处理碳氮比低的南方河道水。反应系统的水力停留时间( h r t ) 为1 l h ，污泥龄( s r t ) 为2 2 d ，内回流比为2 0 0 ，外回流比为7 5 。 反应器的运行试验结果表明，倒置a 2 o 工艺反应器对布吉河有很好的处理效果，反应 器出水c o d 总体水平能达到城镇污水处理厂污染物排放标准g b l 8 9 1 8 - _ 2 0 0 2 中的国家 二级标准( 1 0 0m e - - ) ，多数情况下能达到国家一级b 标准( 6 0m et , ) ，去除率平均为7 0 6 ； 出水b o d 5 达到国家一级b 标准( 2 0m g l ) ，平均去除率为9 1 ；出水t n 整体水平达到国 家二级b 标准( 2 0m g ，l ) ，平均去除率为4 4 ；出水t p 达到国家二级标准( 3m g l ) ，平均 去除率为4 6 6 。 试验考察了n i 、c u 、z n 、p b 、c r 和c d6 种重金属冲击对反应器处理效果的影响。结果 表明，重金属种类不同，其对反应器的影响也不尽相同，6 种重金属中，氯化铬对反应器出 水c o d 有很大影响，硫酸铜对反应器出水氨氮浓度有一定影响，乙酸铅和氯化铬对反应器 出水t p 有很大影响，氯化镉和硫酸铜对反应器出水的浊度有很大影响。结果表明，无论哪 种金属对反应器的冲击，2 4 h 后反应器均能恢复正常，说明反应器有较强的抗重金属冲击的 能力。 关键词倒置a 2 o 工艺；脱氮除磷；污水处理；重金属；河 东北农业大学理学硕士学位论文 r e s e a r c ho nt h ee f f e c to f n i t r o g e na n dp h o s p h o r u s r e m o v a lf r o mp o l l u t e dr i v e r - w a t e r b y i n v e r t e da 2 op r o c e s s a b s t r a c t u r b a nr i v e r sp l a ya ni m p o r t a n tr o l ei nu r b a nl i v i n ga n de i t ye c o n o m y w h e nr i v e r sa r e p o l l u t e d ，i tw i l lc a u s et h ed e t e r i o r a t i o no fc i t ye n v i r o n m e n ta n de c o l o g i c a li m b a l a n c e ；h e n c el i m i t t h ed e v e l o p m e n to fc i t ye c o n o m y s h e n z h e nr i v e ri sab o u n d a r yr i v e rb e t w e e nh o n g k o n ga n d s h e n z h e n , a n di so fg r e a ts i g n i f i c a n c et ob o t hc i t i e s b u j ir i v e ri st h eu p s t r e a mb r a n c ho f s h e n z h e nr i v e rw h i c hi sh e a v i l yp o l l u t e dd u et ot h ea r e a se c o n o m y d e v e l o p m e n t 5 0 p o l l u t i o n o fs h e n z h e nr i v e rc o m e sf r o mb u j ir i v e r a sar e s u l t ，t h et r e a t m e n to fb u j ir i v e rb e c o m e s e x t r e m e l yu r g e n t t h i se x p e r i m e n ta d o p t e di n v e r t e da 2 o ( a n o x i c a n a e r o b i c o x i c ) p r o c e s sr e a c t o rt oc a r r yo u t t h et r e a t m e n to fp o l l u t e db u j ir i v e r i n v e r t e da 2 op r o c e s si sap r e d e n i t r i f i c a t i o nt e c h n o l o g y ；i t s t r e n g t h e n st h ea b i l i t yo fn i t r o g e nr e m o v a l i n v e r t e da 2 op r o c e s sr e a c t o ri ss u i t a b l ef o rt h e t r e a t m e n to f s o u t h e r nr i v e rw a t e rw i t hl o w e rr a t i oo f c a r b o nt on i t r o g e n t h eo p e r a t i o np a r a m e t e r s o ft h er e a c t o ra r e ：h y d r a u l i cr e t e n t i o nt i m e ( h r t ) i s1lh ，s l u d g er e t e n t i o nt i m e ( s r t ) i s2 2 d ，i n n e r r e c y c l i n gr a t i oi s2 0 0 ，s l u d g er e t u r nr a t i oi s7 5 r e s u l t so ft h er e a c t o rr u n n i n ge x p e r i m e n ts h o wt h a t ：e m u e n tc o dc o n c e n t r a t i o ni sb e l o w n a t i o n a lw a s t e w a t e rd i s c h a r g eg r a d ei is t a n d a r d ( 10 0m g l ) a c c o r d i n gt od i s c h a r g es t a n d a r do f p o l l u t a n t sf o rm u n i c i p a lw a s t e w a t e rt r e a t m e n tp l a n tg b 18 918 - - 2 0 0 2 ，a n du n d e rm o s tc o n d i t i o n s ， i ti sb e l o wn a t i o n a lg r a d eibs t a n d a r d ( 6 0m g c l ) t h ea v e r a g er e m o v a lr a t eo fc o di s7 0 6 ： e f f l u e n tb o d 5c o n c e n t r a t i o ni sb e l o wn a t i o n a lw a s t e w a t e rd i s c h a r g eg r a d eibs t a n d a r d ( 2 0m g l ) ， a n dt h ea v e r a g er e m o v a lr a t eo fb o d 5i s91 ：e f f l u e n tt nc o n c e n t r a t i o ni sb e l o wn a t i o n a l w a s t e w a t e rd i s c h a r g eg r a d eibs t a n d a r d ( 2 0m g l ) ，a n dt h ea v e r a g er e m o v a lr a t eo ft ni s4 4 ； e f f l u e n tt pc o n c e n t r a t i o ni sb e l o wn a t i o n a lw a s t e w a t e rd i s c h a r g eg r a d ei is t a n d a r d ( 3m g ，l ) a n d t h ea v e r a g er e m o v a lr a t eo ft pi s4 6 6 i naw o r d ，t h ei n v e r t e da 2 op r o c e s sr e a c t o rp e r f o r m s w e l li nt r e a t i n gt h ep o l l u t e db u j ir i v e rw a t e r a ne x p e r i m e n tw a sc a r r i e do u to ns i xh e a v ym e t a l s ? n i ，c u ，z n ，p b ，c ra n dc d 。e a c hh e a v y m e t a lh a sad i f f e r e n te f f e c to nt h er e a c t o lt h er e s u l t si n d i c a t et h a t ：c h r o m i u mc h l o r i d ea f f e c t s e f f l u e n tc o dc o n c e n t r a t i o nal o t ；c o p p e rs u l f a t eh a sc e r t a i ni n f l u e n c eo ne f f l u e n ta m m o n i an i t r o g e n i i a b s t r a c t c o n c e n t r a t i o n ；l e a da c e t a t ea n dc h r o m i u mc h l o r i d eh a v eag r e a ti m p a c to ne f f l u e n tt pc o n c e n t r a t i o n ； c a d m i u mc h l o r i d ea n dc o p p e rs u l f a t ea f f e c te f f l u e n tt u r b i d i t yg r e a t l y t h er e s u hs h o w st h a t ，t h e r e a c t o rw i l lt u r nt on o r m a ln om a t t e rw h i c hh e a v ym e t a la f f e c t s k e y w o r d si n v e r t e da 2 op r o c e s s ；n i t r o g e na n dp h o s p h o r u sr e m o v a l ；w a s t e w a t e rt r e a t m e n t ；h e a v y m e t a l ；r i v e rw a t e r c a n d i d a t e ：z h a iy i n g h u a s p e c i a l i t y ：e c o l o g y s u p e r v i s o r ：p r o f l is h u q i n i i i 前言 1 前言 1 1 研究的目的与意义 据2 0 0 8 年度深圳市环境状况公报显示，深圳河、龙岗河、坪山河、盐田河等主要河流中 下游水质仍普遍受到污染，水质劣于v 类标准，主要污染物为氨氮、总磷和生化需氧量，水 污染主要来源于生活污水，污染较严重( 深圳市环境状况公报，2 0 0 8 ) 。 深圳河是深圳与香港地区的分界线，全长3 7k m ，流域面积3 1 2 5k m 2 ，深圳市在河北岸， 河上有广九铁路穿过。目前，深圳河的综合治理问题已经成为深港两地关注的焦点，深港政 府也经过谈判确定了深圳河的治理方案。深圳河污染源有5 0 以上来自布吉河( 百度百科， 2 0 0 9 ) 。 自2 0 世纪8 0 年代以来，布吉河逐渐变成深圳污染最严重的河流之一。布吉河为深圳河 支流，是深圳河的上游，全长2 1k m ，流域面积6 3 4 1k m 2 。布吉河上、中段流经布吉街道中 心区，下段进入罗湖商业区，在渔民村汇入深圳河。布吉河流域内经济比较发达，有各类工 业企业8 0 0 多家，人口有1 0 0 多万，由于流域内城市建设进程过快，截污管网、污水处理厂、 垃圾处理场等环保基础设施的建设严重滞后，致使污水、垃圾等污染没有得有效处理而直接 排入河道内，使布吉河遭受严重污染( 百度百科，2 0 0 9 ) 。 布吉河流域的污染有主要生活污染、种养殖污染、工业污染和垃圾污染，随着流域内经 济的迅猛发展和人口剧增，生活污水排放量大幅增加，称为布吉河的主要污染源，占河流污 染负荷的9 0 以上。据统计，2 0 0 5 年流域污水排放总量为l8 万m 3 d ，生活污水的排放量达 到1 7 8 万m 铂，占总量的9 8 9 。目前，流域内仅建有2 座污水处理工程，由于配套的截污 管网尚未动工兴建，只能抽取河水进行应急处理( 百度百科，2 0 0 9 ) 。 ( a ) 图1 1 布吉河 f i g 1 1b u j ir i v e r 东北农业大学理学硕士学位论文 图1 1 ( a ) 为2 0 0 9 年6 月2 4 日拍摄的布吉河，河水很黑、发臭，河面上有大量的漂浮物， 右侧小房屋为厕所，前方有小型餐饮企业，其餐饮废水直接排放；图1 1 ( b ) 为2 0 0 9 年5 月2 4 日强降雨过后的布吉河，河水呈黄色是水流湍急从上游带来的大量泥沙以及河底淤泥向上翻 涌所致。 布吉污水处理厂是深圳河湾水污染治理的重要内容，是改善布吉河、深圳河水质的关键 工程，由污水处理厂建设、管网改造工程、配套河段改造以及街心公园建设四部分组成，主 要污水结构建筑物采用全地下式，污水处理所产生的废气将全部收集集中处理，建成后将大 大改善布吉河流域污水处理和收集系统，使布吉河、深圳河乃至深圳湾的水环境发生质的变 化( 深圳1 6 0 网，2 0 0 9 ) 。 根据布吉河河道水的特点，结合当前各种污水处理工艺的优缺点，本研究采取倒置a 2 o 工艺处理布吉河河道水。与其他污水处理工艺相比，倒置a 2 o 工艺具有工艺流程简单、运 行管理方便、占地面积小等优点，并且强化了处理系统的脱氮功能，比较适合布吉河河道水 的处理。 本研究是深圳市污染治理指挥部办公室的计划项目。布吉河氮、磷浓度高，c o d ：n ：p 值 小，为确保新建污水处理厂的顺利进行，本试验进行了倒置a 2 o 工艺反应器处理布吉河河 道水的研究试验，为污水处理厂的相关设计和运行提供必要的技术参数和经验支持，为投产 后的工艺参数优化及运行控制提供技术支撑。 1 2 污水处理现状 表1 12 0 0 0 2 0 0 8 年我国废水排放总量 t a b l e1 1w a s t e w a t e rd i s c h a r g ea m o u n tf r o m2 0 0 0t o2 0 0 8i nc h i n a 注来源于全国环境统计公报( 2 0 0 0 2 0 0 8 ) 水是一切生命赖以生存和发展的物质基础。但随着社会的经济发展、工业进步、城乡规 2 田 l 前言 模不断扩大，本就十分稀少的淡水资源也被工厂大量排放的未经处理废水、生活污水( 包括 厕所粪便污水) 严重污染，不但污染了江河湖泊和地下水质，而且大量传播病菌病毒( 周建 华，2 0 0 8 ) ，并有愈演愈烈的趋势，严重的威胁着地球生物的健康生活，也使人类的可持续发 展受到损害。因此开展对污水的处理工作就显得十分迫切。表1 1 是2 0 0 0 2 0 0 8 我国的废水 排放总量的统计，从中可以看出我国废水排放总量在逐年递增。 改革开放以来，随着国际交流的深入，我国的污水处理事业也得到了快速发展，国外的 污水处理经验也被介绍到我国，新的污水处理技术、工艺，如a b 法、a o 工艺、c a s s 工 艺、s b r 工艺、氧化沟、膜生物反应器等也都在我国相继得到应用，同时也建设了许多大型 城市污水处理厂，污水处理能力得到大幅度提升，使得我国的污水处理事业上升了一个新的 台阶( 朱雁伯，2 0 0 2 ) 。表1 2 是我国城镇污水处理厂发展情况统计表。 表卜22 0 0 0 - 2 0 0 8 年我国城市污水处理厂概况 t 如l el - 2g e n e r a li n f o r m a t i o no fm u n i c i p a lw w t pf r o m2 0 0 0t o2 0 0 8i nc h i n a 奉注2 0 0 1 2 0 0 6 年数据来源于环境统计年报；2 0 0 7 年数据来源于中华人民共和国环境保护部公告2 0 0 8 年第l 号；2 0 0 8 年数据来源于财经网 虽然由于国家和各级政府对环境保护事业的重视程度越来越高，使得我国的污水处理能 力也逐年提高，但目前我国的污水处理行业仍处于初级发展阶段( 中国投资咨询网，2 0 0 9 ) 。 一方面，虽然我国每年都有很多污水处理厂投入运行、污水处理水平也越来越高，但污水处 理量的增长还远落后于污水排放量的增长( 水业读者，2 0 0 9 ) 、污水处理能力也跟不上用水规 模的迅速扩张，观望、污泥处置等配套设施的建设也严重滞后；另一方面，我国的污水处理 率和发达国家相比还有明显差距，且污水处理厂的负荷率也偏低，由表1 2 可以看出，截止 2 0 0 8 年，我国投入运行的城市污水处理厂已达到1 5 2 l 座，总设计处理能力9 0 9 2 万吨日， 但实际平均日处理水量仅为6 6 9 3 万吨日，负荷率只有7 3 6 ，甚至有的污水处理厂负荷率 仅有1 0 ( 财经网，2 0 0 9 ) ，而西方发达国家如美国早在1 9 8 0 年就已达到了7 0 ；另外，操 作人员的技术素质及管理水平较低也严重制约了已建城市污水厂的正常运行。 3 东北农业大学理学硕士学位论文 最初的污水处理主要是以去除c o d 为主，随着经济的发展，污水的成分中氮和磷的含 量也越来越高，因此污水脱氮和除磷也就愈发显得重要，尤其是同时具有脱氮和除磷功能的 污水处理工艺越来越称为研究的热点。 1 3 污水生物脱氮除磷原理 污水中含有的氮一般来源于城市生活污水，也有部分来源于工业废水，污水中的氮一般 以有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮等形态存在；污水中的磷主要来源于各种洗涤剂、 农药、肥料、工业原料等，其在污水中一般以磷酸盐( 如h 2 p 0 4 。、h p 0 4 2 、p 0 4 弘等) 、有机 磷和聚磷酸盐( p o l y p ) 等形态存在( 邓荣森，2 0 0 6 ；沈耀良等，2 0 0 6 ：王荣斌等，2 0 0 7 ； 李昌科，2 0 0 9 ) 。 1 3 1 污水生物脱氮原理 ( 1 ) 传统的污水生物脱氮原理 传统理论认为：污水中的有机物先被异养微生物分解为氨氮，在有氧条件下属自养性微 生物的亚硝化细菌和硝化细菌将含氨氮最终转化为亚硝态氮和硝态氮，在缺氧和有机物存在 的条件下属异养性的反硝化细菌再将亚硝态氮和硝态氮最终转化为氮气逸出到大气中，从而 达到脱氮的目的( 张耀斌等，2 0 0 8 ；金杭等，2 0 0 6 ：王学江等，2 0 0 6 ) 。其反应流程如下： 含氮有机物氢丝吗n h 。+ 墅塑缝n o ：一堕骘n o ，一 幽鲨马n o ，一幽鲨塑bn ， 污水生物脱氮过程一般包括三个反应阶段，即： 氨化反应( a m m o n i f i c a t i o n ) 氨化细菌分解废水中的含氮有机化合物，如蛋白质、尿素、氨基酸等，转化为铵 态氮的反应称为氨化反应，以氨基酸为例，其反应方程式为： r c h ( n h 2 ) c o o h + 0 2 鱼丛坠骂& c o o h + n h 、 硝化反应( n i t r i f i c a t i o n ) 硝化反应是在有氧的条件下属自养性的亚硝化细菌和硝化细菌将氨化反应产生的铵态氮 转化为硝酸盐的反应过程，亚硝化细菌和硝化细菌以无机态氮如c 0 3 2 。、h c 0 3 。、h 2 c 0 3 等为 碳源，以n i t 4 + 、n 0 2 为电子供体，以0 2 为电子受体，此反应过程分为两步，第一步由亚硝 酸菌将氨氮转化为亚硝酸盐，其反应方程式为： 5 5 n h 4 + + 7 6 0 2 + 1 0 9 h c 0 3 一j 骘c 5 h 7 n 0 2 + 5 4 n 0 2 + 5 7 h 2 0 + 1 0 4 h 2 c 0 3 第二步由硝酸菌将亚硝酸盐转化为硝酸盐，其反应方程式为： 4 0 0 n 0 2 一+ n h ? + 4 h # o ，+ h c 0 3 + 1 9 5 0 2 至塾鳖c s h l n o t + 3 h 2 0 + 4 0 0 n 0 3 4 前言 总反应方程式为： n h 4 + + 1 8 3 0 2 + 1 9 8 h c 0 3 。0 0 2 c 5 h 7 n 0 2 + 1 0 4 1 h 2 0 + 1 8 8 h 2 c 0 3 + 0 9 8 n 0 3 。 反硝化反应( d e n i t d f i c a t i o n ) 反硝化反应是在缺氧的条件下，属异养性的反硝化细菌将硝化反应中产生的硝酸盐还原 成氮气的过程，反硝化细菌以有机化合物为碳源和电子供体，以n 0 2 和n 0 3 为电子受体就， 其反应方程式可表示为( 以甲醇为碳源表示) ： n 0 3 一+ 1 0 8 c h 3 0 h + o 2 4 h z c 0 3 幽鲨幽b0 0 6 c s h t n o ，+ o 4 7 ，+ 1 6 8 风o + 肥a 一 传统的生物脱氮工艺经过长时间的发展其技术已十分成熟，较典型的生物脱氮工艺如活 性污泥法、a b 法、a o 法、a a o 法( w a n gx i a o l i a n ，2 0 0 6 ) 、s b r 法( d o n g s e o gk i m ， 2 0 0 8 ) 、氧化沟等。但不管哪种方法都要注意环境对污水处理系统的影响。对污水处理系统影 响较大的环境因素有( 邓荣森，2 0 0 6 ) ： 营养物质 污水生物处理系统中微生物所利用的营养物质一般都是直接来源于所处理的污水，如果 污水中含有丰富的营养物质，微生物的生存就有保障，处理效果就会好，如果废水中营养物 质稀少就要考虑外加碳源来保证微生物的正常生理活动。 温度 温度对参与污水生物脱氮硝化过程和反硝化过程的细菌有很大影响，和大多数细菌一样， 污水生物脱氮过程的硝化细菌生活的最适温度为2 0 3 0 、反硝化细菌生活的最适温度为 2 0 - - 4 0 ，一般污水生物脱氮过程温度控制在2 0 3 0 ，在此温度范围内硝化细菌和反硝化 细菌的生长速率恒定，高于或低于此温度范围其生长速率均递减、活性降低。 溶解氧 溶解氧是影响脱氮效果的重要因素，硝化反应需要有充足的溶解氧，如果溶解氧不足， 不但硝化效果不好，还会抑制硝化细菌的正常生长，一般硝化反应过程溶解氧控制在2m e f l 以上；反硝化反应是在缺氧条件下发生的，如果有分子态氧存在，反硝化细菌将会优先利用 0 2 作为电子受体分解有机物，这样就不会进行反硝化反应，更不会将硝化反应中产生的硝酸 盐还原成氮气，从而影响脱氮效果，因此反硝化过程必须严格控制溶解氧，一般反硝化过程 溶解氧控制在o 5m g c l 以下。 p h 值 污水处理中保证合适的p h 值是十分必要的，一般而言，p h 值在6 5 8 5 之间最好，硝 化过程最佳p h 值为6 5 8 5 、反硝化过程最佳p h 值为6 5 - v 7 5 ，p h 值过高或过低都会抑制污 水处理系统中的细菌和原生动物的活动、会使菌胶团解体、活性污泥结构遭到破坏，导致二 沉池污泥上浮，进而影响处理效果。 泥龄 生物硝化过程中的硝化细菌一般属于自养性微生物，繁殖速度较慢，世代时间长，因此 5 东北农业大学理学硕士学位论文 必须使微生物在反应器中的停留时间长于硝化细菌的时代生长时间。较长的泥龄可增加系统 的硝化能力，减轻有毒物质的抑制作用，最终提高系统的脱氮效果。一般泥龄控制在ll d 以 上。 抑制物质 一般处理的工业废水中，有时会有一些对微生物的生长生存有抑制或有毒害作用的物质 存在，这些有毒有害物质严重威胁着污水处理系统中的微生物和原生动物，最终影响污水处 理系统的处理效果，如重金属能与细胞中的蛋白质结合引起酶失活而影响微生物。 ( 2 ) 生物脱氮技术新进展 由于传统生物脱氮系统存在着总水力停留时间较长、基建投资和运行费用高、抗冲击负 荷能力弱等种种问题，许多国家和地区都开展了脱氮新技术的研发，取得了巨大成就( 毛玉 红等，2 0 0 8 ) 。 短程硝化反硝化 传统的生物脱氮流程( 李剑锋，2 0 0 8 ；何岩等，2 0 0 8 ) 是将氨氮由硝酸菌氧化成n 0 2 。， 再由硝酸菌氧化成n 0 3 ，然后由反硝化菌反硝化成n 0 2 。，最后再还原成n 2 ，从而达到脱氮 的目的。短程硝化反硝化的基本原理是利用硝酸菌和亚硝酸菌生物学特性的差异，在特定的 条件按下抑制硝酸菌的生长，而将硝化过程控制在亚硝盐阶段，阻止n 0 2 的进一步硝化，然 后直接进行反硝化，其反应流程如下： 含氮有机物氢墅吗n h 。+ 璺幽幽马n o ：一区型丝喧bn ， 短程硝化反硝化具有如下优点：a ) 工艺流程较短，反应时间较少，能耗较低；b ) 反应 器内不持留活性污泥，装置结构简单，基建、运行费用少；c ) 操作温度较高，处理效果好； d ) 借助反硝化作用调控p h ，无需外加中和药剂。短程硝化一反硝化工艺是荷兰d e l f t 大学于 19 9 7 年开发的，简称s h a r o n ( s i n g l er e a c t o rh i 曲a c t i v i t ya m m o n i ar e m o v a lo v e rn i t r i t e ) 工艺，2 0 0 2 年在荷兰鹿特丹采用此工艺设计并建成了r o t t e r d a md o k h a v e n 污水处理厂，处理 规模为1 5 0 0m 3 d ( 沈耀良等，2 0 0 6 ) 。 同时硝化反硝化 传统的生物脱氮理论认为硝化和反硝化不可能同时发生，但好氧反硝化菌和异养硝化菌 的发现以及对好氧反硝化和异养硝化反应的研究，打破了认为反硝化反应只能在厌氧条件下 才能进行、硝化反应只能由自养菌完成的传统的脱氮理论，为同时硝化反硝化生物脱