論文-奧貝爾氧化溝脫氮除磷分析

第頁共6頁山西高平天陽污水凈化有限公司山西高平天陽污水凈化有限公司奧貝爾氧化溝脫氮除磷分析姓名：宋衛(wèi)星二〇一四年十月奧貝爾氧化溝脫氮除磷分析摘要：生物脫氮是含氮化合物經(jīng)過氨化、硝化、反硝化后，轉(zhuǎn)變?yōu)镹2而被去除的過程。利用微生物在好氧條件下的氨化和硝化作用，及在缺氧條件下的反硝化作用。生物除磷最基本的原理即是在厭氧-好氧或厭氧-缺氧交替運(yùn)行的系統(tǒng)中，利用聚磷微生物具有厭氧釋磷及好氧（或缺氧）超量吸磷的特性，使好氧或缺氧段中混合液磷的濃度大量降低，最終通過排放含有大量富磷污泥而達(dá)到從污水中除磷的目的。因生物脫氮除磷技術(shù)成本低，處理效果明顯，被廣泛應(yīng)用于污水處理行業(yè)。本文中，主要分析奧貝爾氧化溝中的脫氮除磷。關(guān)鍵詞：脫氮除磷基本原理;奧貝爾氧化溝特點(diǎn);奧貝爾氧化溝脫氮除磷分析

目錄序言 1第一章 脫氮除磷基礎(chǔ)理論 21.1生物脫氮 21.1.1氨化反應(yīng) 21.1.2硝化反應(yīng) 21.1.3反硝化反應(yīng) 21.1.4同化作用 21.2生物除磷 2第二章 奧貝爾氧化溝特點(diǎn) 32.1奧貝爾氧化溝各溝道功能 32.2奧貝爾氧化溝能耗分析 3第三章 奧貝爾氧化溝脫氮除磷工藝分析 4參考文獻(xiàn) 6序言隨著社會的不斷進(jìn)步，科技的不斷發(fā)展，被作為犧牲品的自然環(huán)境也得到了世界的重視。地球上大部分的面積是水環(huán)境，水也是人類社會賴以生存和發(fā)展的重要場所，所以也是遭受人類破壞和污染最嚴(yán)重的領(lǐng)域。水環(huán)境的污染和破壞已成為當(dāng)今世界主要的環(huán)境問題之一。近幾年越來越多的水污染造成的人身危害及經(jīng)濟(jì)損失日益嚴(yán)重，人們已開始認(rèn)識到經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)是不可分割的整體，只有保護(hù)好賴以生存的環(huán)境，才能實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)。在我國現(xiàn)有的經(jīng)濟(jì)條件下，我們更應(yīng)該做的是研究開發(fā)效率高能耗小的廢水處理技術(shù)及設(shè)備，積極引進(jìn)新技術(shù)、新設(shè)備在廢水處理工程中的應(yīng)用。本論文以高平天陽污水凈化有限公司的實(shí)際為出發(fā)點(diǎn)，分析了奧貝爾氧化溝中的脫氮除磷機(jī)理。由于本人的理論水平和實(shí)踐能力有限，設(shè)計中存在很多不足和錯誤，希望各位領(lǐng)導(dǎo)前輩給予批評指正。

脫氮除磷基礎(chǔ)理論1.1生物脫氮污水生物脫氮處理過程中氮的轉(zhuǎn)化主要包括氨化、硝化和反硝化作用，其中氨化可在好氧或厭氧條件下進(jìn)行，硝化作用是在好氧條件下進(jìn)行，反硝化作用在缺氧條件下進(jìn)行。生物脫氮是含氮化合物經(jīng)過氨化、硝化、反硝化后，轉(zhuǎn)變?yōu)镹2而被去除的過程。1.1.1氨化反應(yīng)微生物分解有機(jī)氮化合物產(chǎn)生氨的過程稱為氨化反應(yīng)，很多細(xì)菌、真菌和放線菌都能分解蛋白質(zhì)及其含氮衍生物，其中分解能力強(qiáng)、并釋放出氨的微生物稱為氨化為氨化微生物。在氨化微生物的作用下，有機(jī)氮化合物可以在好氧或厭氧條件下分解、轉(zhuǎn)化為氨態(tài)氮，以氨基酸為例，加氧脫氨基反應(yīng)式為：RCHNH2COOH+O2RCOOH+CO2+NH3水解脫氨基反應(yīng)式為：RCHNH2COOH+H2ORCHOHCOOH+NH31.1.2硝化反應(yīng)在亞硝化菌和硝化菌的作用下，將氨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽（NO2-）和硝酸鹽（NO3-）的過程稱為硝化反應(yīng)。消化反應(yīng)的總反應(yīng)式如下：NH4++2O2NO3-+2H++H2O+△E1.1.3反硝化反應(yīng)在缺氧條件下，NO2-和NO3-在反硝化菌的作用下被還原為氮?dú)獾倪^程稱為反硝化反應(yīng)。大多數(shù)反硝化細(xì)菌是異氧型兼性厭氧菌，在污水和污泥中，很多細(xì)菌均能進(jìn)行反硝化反應(yīng)，如無色桿菌屬（Achromobacter）、產(chǎn)期桿菌屬（Aerobacter）、產(chǎn)堿桿菌屬（Alcaligenes）、黃桿菌屬（Flavbacterium）、變形桿菌屬（Proteus）、假單胞菌屬（Pseudomonas）等。這些反硝化菌在反硝化過程中利用各種有機(jī)底質(zhì)（包括碳水化合物、有機(jī)酸類、醇類、烷烴類、苯酸鹽類和其他苯衍生物）作為電子供體，NO3-作為電子受體。1.1.4同化作用生物處理過程中，污水中的一部分氮（氨氮或有機(jī)氮）被同化為微生物細(xì)胞的組成成分，并以剩余活性污泥的形式得以從污水中去除的過程，稱為同化作用。當(dāng)進(jìn)水氨氮濃度較低時，同化作用可能稱為脫氮的主要途徑。1.2生物除磷生物除磷最基本的原理即是在厭氧-好氧或厭氧-缺氧交替運(yùn)行的系統(tǒng)中，利用聚磷微生物具有厭氧釋磷及好氧（或缺氧）超量吸磷的特性，使好氧或缺氧段中混合液磷的濃度大量降低，最終通過排放含有大量富磷污泥而達(dá)到從污水中除磷的目的。生物除磷的機(jī)理目前尚未完全清楚，現(xiàn)普遍接受的有以下幾個方面的認(rèn)識：生物除磷主要由一類統(tǒng)稱為聚磷菌的微生物完成，由于聚磷菌能在厭氧狀態(tài)下同化發(fā)酵產(chǎn)物，使得聚磷菌在生物除磷系統(tǒng)中具備了競爭的優(yōu)勢。先前的研究結(jié)果表明，不動桿菌純培養(yǎng)物中聚積的磷量占生物量的30%以上，是主要的除磷菌。近年來，陸續(xù)有文獻(xiàn)報道，不動桿菌并不是污水生物除磷系統(tǒng)中唯一的除磷菌。常在生物除磷系統(tǒng)中出現(xiàn)其他細(xì)菌主要有假單胞菌屬（Pseudomonas）、氣單胞菌屬（Aeromonas）、放線菌屬（Actinomyces）和諾卡氏菌屬（Nocardia）。在厭氧狀態(tài)下，兼性菌將溶解性有機(jī)物轉(zhuǎn)化為揮發(fā)性脂肪酸（VFA）；聚磷菌吧細(xì)胞內(nèi)聚磷水解為正磷酸鹽，并從中獲得能量，吸收污水中的易降解的COD（如VFA），同化成胞內(nèi)碳能源存貯物聚β–羥基丁酸（PHB）或聚β–羥基戊酸（PHV）等。在好氧或缺氧條件下，聚磷菌以分子氧或化合態(tài)氧作為電子受體，氧化代謝胞內(nèi)貯存物PHB或PHV等，并產(chǎn)生能量，過量的從污水中攝取磷酸鹽，能量以高能物質(zhì)ATP的形式存貯，其中一部分又轉(zhuǎn)化為聚磷，作為能量貯于胞內(nèi)，通過剩余污泥的排放實(shí)現(xiàn)高效生物除磷目的。奧貝爾氧化溝特點(diǎn)奧貝爾氧化溝屬活性污泥法中的延時曝氣法，溝體通常由三個同心橢圓形溝道組成，污水與回流污泥混合后，由外溝道進(jìn)入，再依次進(jìn)入中溝和內(nèi)溝，在各溝道內(nèi)循環(huán)數(shù)十到數(shù)百次，最終出水至二沉池。各溝道內(nèi)安裝有數(shù)量不等的轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)，以進(jìn)行充氧及推流攪拌作用。2.1奧貝爾氧化溝各溝道功能與普通氧化溝相比，奧貝爾氧化溝可看作是由外溝、中溝和內(nèi)溝串聯(lián)的一種多級氧化溝：外溝道的功能主要是高效完成碳源氧化、反硝化及大部分硝化，容積通常占氧化溝容積的50%～55%，可去除80%左右的有機(jī)物，溶解氧濃度一般在0mg/l～0.5mg/l之間，在溝道內(nèi)形成交替耗氧和大區(qū)域的缺氧環(huán)境，可較高程度地同時進(jìn)行“硝化和反硝化”，脫氮效果明顯，氨氮的去除率可高達(dá)90%；同時，由于溝道中大部分區(qū)域溶解氧在0mg/l～0.5mg/l之間，氧傳遞作用是在氧虧條件下進(jìn)行的，氧的轉(zhuǎn)移速率有所提高，節(jié)能效果明顯。中溝道是聯(lián)系外溝與內(nèi)溝的過渡段，進(jìn)行互補(bǔ)調(diào)節(jié)，進(jìn)一步去除剩余的有機(jī)物及繼續(xù)完成氨氮硝化，并可充分發(fā)揮外溝道或內(nèi)溝道的強(qiáng)化作用，有利于保證系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，中溝道容積一般占25%～30%，溶解氧濃度控制在1.0mg/l左右。內(nèi)溝道主要是為了確保氧化溝出水水質(zhì)，溶解氧濃度約在2.0mg/l左右，以保證有機(jī)物和氨氮較高的去除率，同時保證出水帶有足夠的溶解氧進(jìn)入二沉池，抑制磷的釋放。內(nèi)溝道容積約占氧化溝總?cè)莘e的15%～20%。2.2奧貝爾氧化溝能耗分析從奧貝爾氧化溝三個溝的溶解氧分布來看，外溝、中溝、內(nèi)溝的溶解氧呈0—1—2mg/L的梯度分布，其中，僅內(nèi)溝道的溶解氧值要求較高，與普通氧化溝要求（2mg/L）一致，外溝及中溝的溶解氧均低于普通氧化溝要求。由于氧的轉(zhuǎn)移速率隨混合液溶解氧濃度的降低而提高，故在奧貝爾氧化溝的外溝及中溝中，氧的轉(zhuǎn)移速率將高于普通氧化溝，這樣充氧量可相應(yīng)減少，這就決定了奧貝爾氧化溝較普通氧化溝更為節(jié)能，一般約節(jié)省能耗15%～20%。因此，在設(shè)計奧貝爾氧化溝時，應(yīng)充分結(jié)合工藝特點(diǎn)，科學(xué)合理地計算充氧量。 奧貝爾氧化溝脫氮除磷工藝分析奧貝爾氧化溝溶解氧梯度分布，外—中—內(nèi)呈0mg/L—1mg/L—2mg/L。典型的設(shè)計是將碳源氧化、反硝化及大部分硝化設(shè)定在外溝內(nèi)進(jìn)行，控制其DO在0～0.5mg/L。中溝的DO控制在0.5～1.5mg/L，可進(jìn)一步去除剩余的BOD或繼續(xù)完成硝化。內(nèi)溝的DO為2～2.5mg/L，以保證出水中有足夠的DO帶入二沉池。外溝容積大，約為總?cè)莘e的50%～55%，但DO要求低，能耗小。內(nèi)溝DO要求高，但容積小，約為15%～20%。此種DO的分布方式不僅使奧貝爾氧化溝具有較好的脫氮性能，而且大大節(jié)省了能耗。在實(shí)際運(yùn)行中，奧貝爾氧化溝的各個溝道中DO的控制較關(guān)鍵。外溝的DO若高了，就不會形成有效的反硝化環(huán)境，從而影響脫氮的效果，出水氨氮便會增高。而且外溝DO高了也是能量浪費(fèi)。如果氧化溝內(nèi)溝曝氣量太大，曝氣過量，從氧化溝內(nèi)溝出水至二沉池的水含DO較高，污泥內(nèi)附著的氣泡來不及釋放，就會出現(xiàn)白色漂泥，影響后續(xù)處理及出水。而氧化溝內(nèi)DO低了，污泥進(jìn)行厭氧反硝化，會導(dǎo)致污泥變黑。并且內(nèi)溝DO較低的出水進(jìn)入二沉池以后，在池底的活性污泥可能會發(fā)生反硝化，產(chǎn)生N2，使活性污泥吸附N2而上浮，影響沉淀效果。可以適當(dāng)?shù)目刂聘鱾€溝道轉(zhuǎn)碟運(yùn)行臺數(shù)，并合理分配三溝道的轉(zhuǎn)碟臺數(shù)，減少不必要的電能損耗，同時也有利于提高脫氮效果。外溝理論上DO控制在0mg/L，因?yàn)橐M(jìn)行缺氧反硝化，又要使氨氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，并降解BOD。這需要對DO有比較嚴(yán)格的控制。實(shí)際過程中，利用的單速或者雙速轉(zhuǎn)碟進(jìn)行充氧曝氣，調(diào)節(jié)能力有限，并不能很好的控制DO。使外溝很難形成交替好氧缺氧的環(huán)境，這也使硝化反硝化過程不能穩(wěn)定的進(jìn)行，導(dǎo)致總氮去除率降低。除此之外，由于氧化溝沒有內(nèi)回流，內(nèi)溝中大量的沒有進(jìn)行反硝化反應(yīng)的硝態(tài)氮隨著出水外排，這也造成了氧化溝總氮去除率不穩(wěn)定，出水有時不達(dá)標(biāo)。如果能增設(shè)內(nèi)回流，使污水能在外溝處于缺氧狀態(tài)且碳源充足的情況下，進(jìn)一步的進(jìn)行反硝化脫氮，可有效的降低出水氨氮。另外，如果采取水下推流和轉(zhuǎn)碟曝氣相結(jié)合，可以更好的控制氧化溝內(nèi)的DO。轉(zhuǎn)碟具有較高的充氧能力和動力效率，碟片可以方便地拆裝。當(dāng)DO高的時候，可以停開部分轉(zhuǎn)碟，水下推進(jìn)器也可以較好的保證混合液的流速，不至于使污泥沉降。奧貝爾氧化溝不排泥，污泥進(jìn)入二沉池后，從二沉池底部排泥。污泥由二沉池回流至外溝。氧化溝內(nèi)并沒有真正的厭氧環(huán)境，而磷的去除是通過活性污泥中的聚磷菌在厭氧條件下釋磷和在好氧條件下的超量吸磷，最終由污泥的排放來達(dá)到除磷的日的。聚磷菌的泥齡較短，一般在3到5天左右，而奧貝爾氧化溝工藝的污泥齡長，一般在10天以上，有的甚至達(dá)到了30天以上。這也為奧貝爾氧