反硝化滤池调试方案

1、Denite ?深床反硝化滤池 调试方案 * （苏州）有限公司上海浦东分公司 2017 年 目录 1. Denite? 深床反硝化滤池简介 3 1.1 反硝化工艺原理及特点 3 1.2 生物反硝化的影晌因素 4 1.3 化学除磷原理 6 1.4 深床反硝化滤池 7 2. Denite 滤池区域安全作业 11 2.1 滤池内安全作业 11 2.2 滤池及露天池附近安全作业 11 2.3 污水附近安全作业 12 2.4 辅助设备安全 12 2.5 化学品的处理 12 3. Denite? 工程调试 13 3.1 水质及水量 13 3.2 调试方案 13 4. 启动、运行及注意事项 15 4.1过量

2、供给碳源的征兆 15 4.2 碳源供给不足的征兆 15 4.3 混凝剂对 SS 影响 15 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+作为能量代谢 中的电子受体，02-作为受氢体生成H20和0H-碱度，有机物作为碳源及电子 供体提供能

3、量并被氧化稳定。 生物反硝化过程可用以下二式表示： 2NO2-十6H（电子供体有机物）N2十2H2O十20H-（1-1） 2NO3-十9H（电子供体有机物） N2十3H2O十30H-（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

4、有 所不同。例如， pH 值低于 7.3 时，一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 B0D5 表示） 1. 71g ，转化 1g 硝 酸盐氮为氮气时，需要有机物（以B0D5表示）2. 87g,与此同时产生3.57g碱度 （以 CaC03 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 B0D5 表示

5、）总量可用下式计算 : C1. 71N02-N 十 2.86N03-N（1-3 ） 式中:C反硝化过程有机物需要量(以B0D5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谢过程的反硝化反应可用下式表示： N02-十 0.67CH3OH 十 0.53H2CO3 0.04C5 H7 N03十 0.48N2 十 1.23H2O 十 HCO3-(1-4) NO3- + 1.08CH3OH 十 0.24H2CO30.056GH7 NO3十 0.47

6、N2 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内，反硝化速率

7、为50mg/(L h)，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/(L - h)，用不溶或复杂 的可溶性有机物作碳源， 这一阶段一直延续到外部碳源用尽为止。 第三阶段反硝 化速率为5. 4mg/(L h)，用微生物内源代谢产物作碳源。 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范围是2040C，低于 5C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方法。 2) pH 值 反硝化过程的最适

8、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 值保持在所需范围内， 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严格的缺氧条件。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

9、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， 可以允许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

10、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 BOD5 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许浓度。 反硝化滤池属于缺氧生物膜法工艺， 生物膜法污泥浓

11、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,水流方向为降流式，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

12、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石灰 (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(0H)3。国内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件、 污 水水质以及后续固液分离方式有关。 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

13、, 可采用水泵混合、 静态混合等方式。 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方式，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TN出水达到设计要求。 反硝化深床滤池工艺流程图如下: 图1-1 DeepBed Filter （深床滤池）是迪诺拉公司独特的过滤处理工艺。

14、滤料采用 23mm石英砂介质，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 特的均质石英砂允许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：石英砂 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 图1-4:气洗 图1-7:过滤 量2%4%。滤池运行如下图所示: km m Hi nJ mf k* * l IetweiI 图1-6 :水洗 图1-5:气水同时反冲 De

15、nite? 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石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。介质有极好的悬浮物截

16、留功 效，在反冲洗周期区间，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周期， 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，附着生长在石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

17、程，作为后置反硝化滤池的世界发明者，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TN Wmg/I.。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。 但是当池体内积聚过 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

18、毫克，因此去除出水中固体悬浮物 的同时，也降低了出水中的 B O D 5 。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/I 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/I 以下。反硝化滤池能轻松满足浊度 2NTU 或 SS 5mg/l （通常 SS 2mg/l）的要求。 去除TP:微絮凝直接过滤除磷，世界上应用微絮凝直接过滤技术历史最长 和最成熟的即是STS/Tetra公司的深床滤池技术（可查阅相关文献），是省去沉淀 过程而将混凝与过滤过程在滤池内同步完成的一种接触絮凝过滤工艺技术。 微絮凝过滤充分体现了深层滤料中的接触

19、凝聚或絮凝作用。 它实际是在混凝、 过 滤作用机理深入研究的基础上， 将混凝与过滤过程有机集成一体， 形成了当今水 处理的高新技术系统。在污水深度处理方面具有较高的推广价值。 这种直接过滤技术用于污水深度处理一般是指在二沉池后投加混凝剂， 经机 械混合后直接进入滤池， 不仅可以进一步降低 CODcr 和 BOD 5，而且可以稳定保 证 SS、TP 达标，不仅可简化污水厂处理流程，降低投资费用，减少运行费用， 而且还可延长过滤周期，提高产水量及出水水质。 2. Denite 滤池区域安全作业 污水处理厂的安全问题为重中之重， 所有处理厂的操作人员应当接受设备及 系统安全作业培训。 操作人员须遵守

20、要求及常识性的安全程序。 建议定期在安全 知识更新培训活动中加以强调。 本届讨论滤池区域的安全问题， 处理厂员工在指定其作业专用的综合安全流 程时，应以如下讨论作为出发点。 2.1 滤池内安全作业 凡有任何员工在滤池池体内作业，滤池绝对不可返回至过滤模式或开始反冲洗 程序。每格滤池开关应当切换至停止运行。仅仅这样远远不够，因为其他人可 能不经意地开启阀门，或阀门可能因断电而开启。由于过滤方式为阀门的默认 位置，应执行以下步骤： 1. 切断接至阀门的任何气源及电源 2. 手动关闭进水和出水管道 2.2 滤池及露天池附近安全作业 当在蓄水的滤池和露天池附近作业时，存在滑倒、跌落和溺水的危险。表面

21、可能因水或生物生长而变得湿滑，并非所有区域可以依靠扶手保护。在上述区 域附近作业时，应使用跌落安全带，并将其牢固绑定。 在反冲洗滤池附近作业时，应特别小心。因为在反冲洗过程中会形成气泡， 而静水位液位上升大约 10%。这可降低水的密度，如若发生跌入滤池事故，这 会使员工不能浮起或游动至安全区域。在这种情况下，员工可能沉入水底砂面 上，应当训练员工用其衣服形成气囊，以便在发生该类情况时提供浮力或帮助 呼吸，直至鼓风机得以关闭 2.3 污水附近安全作业 当在污水附近作业时，存在生物性危害。应经常洗手，特别是在饭前、吸烟 前或接触面部前。若无法避免直接接触，应使用安全护目镜、橡胶手套和其他 身体遮蔽

22、物。 曝气的、下落的或瀑布式污水可能产生薄雾，进入眼睛或被吸入。如果在曝 气或下落水附近作业时，请戴安全护目镜和面罩或呼吸保护器。员工需要进行 肝炎的免疫接种。 2.4 辅助设备安全 所有设备，包括滤池控制阀、反冲洗鼓风机、反冲洗共水泵和其他仪器，均 有自身的安全要求。有关安全问题包括在压缩空气附近、移动设备、高温管道 和电源附近作业等。具体的安全要求，请参阅相关的设备手册 2.5 化学品的处理 本工程中，我们需使用诸如甲醇的化学品。索取并阅读每个使用的化学品的 材料安全数据表 MSDS 这将提供关于如何安全工作以及如何应对的突发情况 的有用信息。 3. Denite? 工程调试 3.1 水质

23、及水量 处理规模：Q=2万rn/d，峰值Qh=1241.7mVh 设计水质如下（单位mg/l ）: 项目 SS TN 进水 20 20 出水 10 10 滤池进水温度最低为 12摄氏度。 3.2调试方案 3.2.1 调试周期 调试周期预计半个月 3.2.2 调试期间监测数据 滤池调试期间监测数据如下： 1、进水：TN NO3-N CODCr TP、SS pH和水温 2、出水：TN NO3-N CODCr TP、SS pH 3.2.3 调试步骤 为了使滤池出水中BOD不超标，碳源应逐步进行投加，不可一次投加过 量。取滤池正常运行投加量 Q的25紡始投加，然后每天加入25%勺剂量 （如50% 75% 100% 125% o此后保持在125%勺计算剂量，直至反硝 化过程开始。略微过量供给，能促使脱氮细菌占支配地位。这将使出水 的BODS持在10-15mg/L数日。如果污水厂的出水 BOD超标，可采用缓 慢