開(kāi)題報(bào)告緒論1-1

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1、1.1課題背景隨著我國(guó)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的高速發(fā)展和屈民生活水平的顯著提高，合成洗滌劑、化肥和農(nóng)藥被廣泛使用，作為營(yíng)養(yǎng)元素之一的氮類物質(zhì)，其排放量在逐年迅猛增加，大量的氮類污染物都進(jìn)入了水體中，導(dǎo)致水體水質(zhì)急劇惡化，使水體富營(yíng)養(yǎng)化日益嚴(yán)重。進(jìn)而導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化，使生態(tài)系統(tǒng)平衡被打破，水體污染尤其是地下飲用水污染，已經(jīng)影響了人們正常的生產(chǎn)和生活，對(duì)水生生物和人體健康造成了嚴(yán)重的危害。另一方面，我國(guó)從2003年7月1H開(kāi)始實(shí)施《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB1891*2002》，對(duì)城鎮(zhèn)污水處理廠的污水排放的各項(xiàng)指標(biāo)都作了更加嚴(yán)格的控制，特別提高了岀廠水屮的氮、磷指標(biāo)的排放標(biāo)準(zhǔn)

2、，如要求所有的排污單位最后出水的氮磷的含量分別為TP小于lmg/L,氨氮小T5mg/L,總氮小于15mg/L(一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn))121o所以，新建設(shè)的污水處理廠必須按照新的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行建設(shè)，已經(jīng)建成投產(chǎn)的污水廠需要進(jìn)行改建，增加和關(guān)的構(gòu)筑設(shè)施去除污水中的氮、磷污染物，達(dá)到國(guó)家規(guī)定的新的排放標(biāo)準(zhǔn)。因此，去除污水中有機(jī)物的同時(shí)，有效地降低廢水中氮、磷污染物含量已成為各污水處理廠面臨的首要任務(wù)。一方面，在處理工藝屮由于人為或者工藝本身的不足，需要達(dá)到新的去除標(biāo)準(zhǔn)耗費(fèi)過(guò)高，導(dǎo)致污水廠出水中的氮磷超標(biāo)。另一方面，由于人們的生活習(xí)慣和氣候等因素的影響，我國(guó)許多城市污水普遍存在脫氮除磷過(guò)程

3、碳源不足的問(wèn)題，南方地區(qū)尤其嚴(yán)重。由于污水有機(jī)物含量偏低，不能滿足常規(guī)的脫氮除磷工藝的要求，氮、磷去除達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)卩⑷。為解決低C/N污水的生物脫氮除磷問(wèn)題，一種節(jié)省碳源、低能耗、占地小、處理效果好的污水處理工藝成為需要。1丄1硝化作用的原理(1)⑵⑶在生物學(xué)上，一般講氨氧化為亞硝酸鹽和硝酸鹽的生化反應(yīng)稱為生物硝化作用。生物硝化是在好氧條件下，通過(guò)亞硝酸鹽菌和硝酸鹽菌的作用，將廢水中的氨氮氧化成亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮的過(guò)程。其過(guò)程分兩個(gè)階段完成：第一階段，氨氮在亞硝酸菌的作用下被氧化成亞硝態(tài)氮，亞硝酸菌屬于強(qiáng)好氧性門養(yǎng)細(xì)菌，此階段用方程式(1)表示。第二階段，亞硝態(tài)氮在

4、硝酸菌的作用下轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，硝酸菌是一種自養(yǎng)細(xì)菌，此階段用關(guān)系式(2)表示。關(guān)系式(3)反應(yīng)了整個(gè)硝化反應(yīng)。2NH4'+302---2N0；+2H20+4H2N0o+O2—2NO3NH4++202———NOJ+2H++H20雖然有些異養(yǎng)生物也能進(jìn)行硝化，但硝化中最主要的生物是亞硝酸菌屬和硝酸菌屬。亞硝酸菌包括弧硝酸單胞菌屬、亞硝酸螺桿菌屬等；硝酸菌有硝酸桿菌屬、硝酸螺菌屬和硝酸球菌屬等。亞硝酸菌和硝酸菌都屬于化能自養(yǎng)型菌，它們能夠利用C02、C032-和HC03-等作為碳源，通過(guò)與NH3、NH「-N或N02的氧化還原反應(yīng)獲得能SE9K生物脫氮過(guò)程比較復(fù)朵。一方面，硝

5、化反應(yīng)需要污泥齡較長(zhǎng)的硝化菌和好氧條件；另一方面，反硝化需更污泥齡較短的反硝化茵和缺氧條件。同時(shí)，二者對(duì)有機(jī)物的存在也是有矛盾的：自養(yǎng)硝化菌在大量有機(jī)物存在時(shí)，對(duì)氧氣和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的競(jìng)爭(zhēng)不如好氧界養(yǎng)菌，從而導(dǎo)致反應(yīng)器內(nèi)界養(yǎng)菌成為優(yōu)勢(shì)菌種；而反硝化反應(yīng)需要有機(jī)碳源作為電子供體。因此硝化和反硝化菌生理機(jī)制的差異導(dǎo)致了生物脫氮反應(yīng)器的不同組合，如將硝化與反硝化由同一污泥來(lái)完成的單污泥T藝以及分別由不同污泥完成的雙污泥工藝。前者通過(guò)交替的好氧利厭氧條件來(lái)實(shí)現(xiàn)。后者則通過(guò)硝化和反硝化反應(yīng)器的分離來(lái)完成。如果硝化在前，反硝化時(shí)需耍外加有機(jī)碳源來(lái)完成脫氮；當(dāng)反硝化在前時(shí)，則需要大規(guī)模

6、地冋流硝化液，這些都不利于傳統(tǒng)生物脫氮工藝運(yùn)行的高效和穩(wěn)定性。硝化菌多為化能口養(yǎng)型，生長(zhǎng)速率低，革蘭氏染色陰性，不生芽抱的短桿狀細(xì)菌和球菌，廣泛存在于土壤屮，這類細(xì)菌以二氧化碳為碳源，從無(wú)機(jī)物的氧化屮獲得能量［10］。硝化最佳ph為8.4,當(dāng)剩余溶解氧大于lmg/L就可以讓硝化反應(yīng)進(jìn)行。對(duì)于硝化反應(yīng)，溫度對(duì)其影響比其它生物處理過(guò)程要大些，一?般溫度應(yīng)維持在20-40°C為宜。3脫氮工藝工業(yè)廢水和生活污水等未經(jīng)處理的含氮廢水直接排放、污水處理廠未經(jīng)過(guò)有效二級(jí)處理的出水、面源性的農(nóng)業(yè)廢水等構(gòu)成了水體中氮元素的主要來(lái)源［叮。水中的含氮類化合物如果未經(jīng)過(guò)妥善處理而直接排入水

7、體，會(huì)使水體發(fā)生富營(yíng)養(yǎng)化的危險(xiǎn)，因此需對(duì)排入水體的廢水進(jìn)行脫氮處理。去除氨氮的方法有很多，如物理方法有反滲透、蒸館、土壤灌溉；化學(xué)法有離子交換法、氨吹脫、化學(xué)沉淀法、折點(diǎn)氯化、電滲析、電化學(xué)處理、濕式催化氧化；生物方法有硝化、人工濕地、藻類養(yǎng)殖等。物理方法由于成本太高、技術(shù)復(fù)雜而受到了大規(guī)模的限制使用;化學(xué)方法普遍存在處理成木較高的問(wèn)題，而且其對(duì)環(huán)境易造成二次污染；生傑去是最為經(jīng)濟(jì)有效和常用的除氮方法，它因具有成本低、效果好、應(yīng)用方便、處理過(guò)程穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛的應(yīng)用于污水處理工藝中。生物脫氮工藝主要分為傳統(tǒng)生物脫氮工藝和生物脫氮新工藝。3.1A2/0生化處