反硝化濾池調(diào)試方案

1、Denite ?深床反硝化濾池 調(diào)試方案 * （蘇州）有限公司上海浦東分公司 2017 年 目錄 1. Denite? 深床反硝化濾池簡介 3 1.1 反硝化工藝原理及特點(diǎn) 3 1.2 生物反硝化的影晌因素 4 1.3 化學(xué)除磷原理 6 1.4 深床反硝化濾池 7 2. Denite 濾池區(qū)域安全作業(yè) 11 2.1 濾池內(nèi)安全作業(yè) 11 2.2 濾池及露天池附近安全作業(yè) 11 2.3 污水附近安全作業(yè) 12 2.4 輔助設(shè)備安全 12 2.5 化學(xué)品的處理 12 3. Denite? 工程調(diào)試 13 3.1 水質(zhì)及水量 13 3.2 調(diào)試方案 13 4. 啟動、運(yùn)行及注意事項(xiàng) 15 4.1過量

2、供給碳源的征兆 15 4.2 碳源供給不足的征兆 15 4.3 混凝劑對 SS 影響 15 1. Denite? 深床反硝化濾池簡介 1.1 反硝化工藝原理及特點(diǎn) 反硝化反應(yīng)（ denitrification ） 反硝化反應(yīng)是由一群異養(yǎng)型微生物完成的生物化學(xué)過程。 在缺氧（不存在分 子態(tài)溶解氧） 的條件下，將亞硝酸根和硝酸根還原成氮?dú)狻?一氧化氮或氧化二氮。 當(dāng)有溶解氧存在時(shí)， 反硝化菌分解有機(jī)物利用分子態(tài)氧作為最終電子受體。 在無 溶解氧的情況下，反硝化菌利用硝酸鹽和亞硝酸鹽中的N5+和N3+作為能量代謝 中的電子受體，02-作為受氫體生成H20和0H-堿度，有機(jī)物作為碳源及電子 供體提供能

3、量并被氧化穩(wěn)定。 生物反硝化過程可用以下二式表示： 2NO2-十6H（電子供體有機(jī)物）N2十2H2O十20H-（1-1） 2NO3-十9H（電子供體有機(jī)物） N2十3H2O十30H-（1-2） 反硝化過程中亞硝酸根和硝酸根的轉(zhuǎn)化是通過反硝化細(xì)菌的同化作用和異 化作用來完成的。 同化作用是指亞硝酸根和硝酸根被還原成氨氮， 用來合成新微 生物的細(xì)胞、 氮成為細(xì)胞質(zhì)的成分的過程。 異化作用是指亞硝酸根和硝酸根被還 原為氮?dú)狻?一氧化氮或一氧化二氮等氣態(tài)物質(zhì)的過程， 其中主要成分是氮?dú)狻?異 化作用去除的氮約占總?cè)コ康?70-75% 。 反硝化過程的產(chǎn)物因參與反硝化反應(yīng)的做生物種類和環(huán)境因素的不同而

4、有 所不同。例如， pH 值低于 7.3 時(shí)，一氧化二氮的產(chǎn)量會增加。當(dāng)游離態(tài)氧和 化合態(tài)氧同時(shí)存在時(shí)，微生物優(yōu)先選擇游離態(tài)氧作為含碳有機(jī)物氧化的電子受 體。因此， 為了保證反硝化的順利進(jìn)行， 必須確保廢水處理系統(tǒng)反硝化部分的缺 氧狀態(tài)。廢水中的含碳有機(jī)物可以作為反硝化過程的電子供體。由式（1-1）計(jì)算， 轉(zhuǎn)化 1g 亞硝酸鹽氮為氮?dú)鈺r(shí)，需要有機(jī)物 （以 B0D5 表示） 1. 71g ，轉(zhuǎn)化 1g 硝 酸鹽氮為氮?dú)鈺r(shí)，需要有機(jī)物（以B0D5表示）2. 87g,與此同時(shí)產(chǎn)生3.57g堿度 （以 CaC03 計(jì)）。如果廢水中不含溶解氧，為使反硝化進(jìn)行完全，所需碳源、有 機(jī)物 （以 B0D5 表示

5、）總量可用下式計(jì)算 : C1. 71N02-N 十 2.86N03-N（1-3 ） 式中:C反硝化過程有機(jī)物需要量(以B0D5表示),mg/L; NO2 -N 亞硝酸鹽濃度，mg/L; NO3- N 硝酸鹽濃度，mg/L 。 當(dāng)廢水中碳源有機(jī)物不足時(shí)， 可補(bǔ)充投加易于生物降解的碳源有機(jī)物， 如甲 醇等。同時(shí)考慮同化及異化兩個(gè)代謝過程的反硝化反應(yīng)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) 可以計(jì)算，每還原 1g 亞硝酸鹽氮和 1g 硝酸鹽氮為氮?dú)?時(shí)，分別需要甲醇 1. 53g 和 2.47g 。 為了降低運(yùn)行成本， 可以用城市廢水或工業(yè)廢水作為碳源。 廢水中一部分易 生物降解的有機(jī)碳可以作為反硝化的碳源被微生物利用。 另一部分有機(jī)物則是可 慢速生物降解的顆粒性或溶解性有機(jī)物， 雖可作為反硝化的碳源， 但會使反硝化 的速率降低。其余的不可生物降解有機(jī)物，不能作為反硝化的碳源。 根據(jù)有機(jī)碳源的不同， Barnard 提出反硝化速率可以分為三個(gè)不同的速率 階段。第一階段在515min內(nèi)，反硝化速率

7、為50mg/(L h)，該階段利用易生 物降解的可溶性有機(jī)物作為碳源。第二階段速率為16mg/(L - h)，用不溶或復(fù)雜 的可溶性有機(jī)物作碳源， 這一階段一直延續(xù)到外部碳源用盡為止。 第三階段反硝 化速率為5. 4mg/(L h)，用微生物內(nèi)源代謝產(chǎn)物作碳源。 1.2 生物反硝化的影晌因素 1) 溫度 溫度對反硝化速率的影響與反硝化設(shè)備的類型 (做生物的懸浮生長型與附著 生長型)及硝酸鹽氮負(fù)荷有關(guān)。反硝化反應(yīng)的最適宜溫度范圍是2040C，低于 5C時(shí)反應(yīng)速率會下降。為在低溫條件下提高反硝化速率，可以采取延長污泥齡、 降低負(fù)荷率和提高廢水的水力停留時(shí)間等方法。 2) pH 值 反硝化過程的最適

8、宜 pH 值為 7.07.5 ，不適宜的 pH 值影響反硝化菌的增 殖和酶的活性。 當(dāng) pH 值低于 6.0 或高于 8.0 時(shí)，反硝化會受到明顯的抑制。反 硝化過程中會產(chǎn)生堿度， 這有助于把 pH 值保持在所需范圍內(nèi)， 并補(bǔ)充在硝化過 程中消耗的一部分堿度。理論計(jì)算表明，每還原 1g 硝酸鹽氮產(chǎn)生 3.5g 堿度 （以 CaCO3 計(jì)） ，但實(shí)測值低于理論計(jì)算值。對于懸浮生長型反硝化系統(tǒng)，此值為 2.89g ，而對于附著生長型反硝化系統(tǒng)，此值為 2.95g 。 3）溶解氧 微生物反硝化需要保持嚴(yán)格的缺氧條件。溶解氧對反硝化過程有抑制作用， 這主要是因?yàn)檠鯐c硝酸鹽競爭電子供體， 同時(shí)分子態(tài)氧

9、也會抑制硝酸鹽還原酶 的合成及其活性。溶解氧對反硝化抑制作用的對比試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)溶解氧為 0mg/L 時(shí)，硝酸鹽的去除率為 100% ，而溶解氧為 0.2mg/L 時(shí)，則無明顯的反 硝化作用。一般認(rèn)為，活性污泥系統(tǒng)中，溶解氧應(yīng)保持在 0.5mg/L 以下，才能 使反硝化反應(yīng)正常進(jìn)行。 但在附著生長系統(tǒng)中， 由于生物膜對氧傳遞的阻力較大， 可以允許有較高的溶解氧濃度。 4）碳源有機(jī)物 反硝化反應(yīng)是由異養(yǎng)微生物完成的生化反應(yīng)， 它們在溶解氧濃度極低的條件 下利用硝酸鹽中的氧作為電子受體， 有機(jī)物作為碳源及電子供體。 碳源物質(zhì)不同， 反硝化速率也不同。 5）碳氮比 如上所述，理論上將 1g 硝酸鹽

10、氮還原為氮?dú)庑枰荚从袡C(jī)物 （以 BOD5 表 示 ）2.86g 。 一般認(rèn)為，當(dāng)反硝化反應(yīng)器中廢水的 BOD5/TKN 值大于 46 時(shí)，可以認(rèn)為 碳源充足。 在單級活性污泥系統(tǒng)單一缺氧池前置反硝化 （A/O） 工藝中，碳氮比需求可高 達(dá) 8 ，這是因?yàn)槌鞘袕U水成分復(fù)雜，常常只有一部分快速生物降解的 BOD5 可用 作反硝化的碳源物質(zhì)。 6）有毒物質(zhì) 反硝化菌對有毒物質(zhì)的敏感性比硝化菌低得多， 與一般好氧異養(yǎng)菌相同。 在 應(yīng)用一般好氧異養(yǎng)菌的抑制或毒性的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)該考慮微生物被馴化的作 用。通過試驗(yàn)得出反硝化菌對抑制和有毒物質(zhì)的允許濃度。 反硝化濾池屬于缺氧生物膜法工藝， 生物膜法污泥濃

11、度極高， 缺氧生物膜法 約為20g/L左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于常規(guī)活性污泥法的 3-5g/L,水流方向?yàn)榻盗魇?，從?而下經(jīng)過生物填料層， 具有推流生物反應(yīng)器的特點(diǎn)， 且生物附著于填料表面不斷 更新,不存在污泥流失等問題,也不存在泥齡等限制,這決定了該工藝的特點(diǎn)： ? 反應(yīng)效率高,具有高度的硝化與脫氮功能； ? 對水質(zhì)水量的變化有較強(qiáng)的適應(yīng)性； ? 對低濃度的污水也能進(jìn)行有效的處理； ? 生物膜法工藝中脫落的生物膜,易于固液分離,沉淀池的處理效果 良好,即使絲狀菌異常增殖, 也不像活性污泥法那樣產(chǎn)生污泥膨脹現(xiàn)象； ? 污泥產(chǎn)率低,節(jié)省污泥處理費(fèi)用； ? 負(fù)荷高,占地非常節(jié)省。 1.3 化學(xué)除磷原理 通過

12、混凝劑與污水中的磷酸鹽反應(yīng), 生成難溶的含磷化合物與絮凝體, 可以 使污水中的磷分離出來, 達(dá)到除磷的目的,化學(xué)除磷常用的混凝劑有石灰 (鈣鹽)、 鋁鹽和鐵鹽等。 鐵離子與磷酸鹽的反應(yīng)同鋁離子與磷酸鹽的反應(yīng)十分相似, 生成物為 FeSO4 與Fe(0H)3。國內(nèi)常用的鐵鹽混凝劑有三氯化鐵 FeCL3、硫酸亞鐵等。 鐵鹽的投加條件與鋁鹽十分相似。 混凝劑的投加量不僅取決于藥劑的種類, 而且還與生化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)條件、 污 水水質(zhì)以及后續(xù)固液分離方式有關(guān)。 在有條件時(shí), 應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)來確定合理的投加 量。 應(yīng)根據(jù)三級處理流程的豎向水力銜接條件考慮選擇混合單元的工藝形式。 當(dāng) 三級處理前設(shè)置中間提升泵站時(shí)

13、, 可采用水泵混合、 靜態(tài)混合等方式。 當(dāng)流程水 力銜接的水頭較小時(shí), 宜先采用機(jī)械混合裝置, 而盡量避免采用隔板混合池, 以 防止因隔板上大量蘗生生物膜而影響出水水質(zhì)的情況發(fā)生。在采用濾池過濾時(shí), 也可采用微絮凝直接過濾的方式，利用濾池獨(dú)特的擾流效果完成絮凝和SS截留 過程。 1.4 深床反硝化濾池 本次深度處理工藝主要目的為去除 SS/TN/TP，采用深床濾池微絮凝直接過 濾。冬季可作為去除TN的保障措施，深床濾池可作為反硝化深床濾池使用，使 得SS及TN出水達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 反硝化深床濾池工藝流程圖如下: 圖1-1 DeepBed Filter （深床濾池）是迪諾拉公司獨(dú)特的過濾處理工藝。

14、濾料采用 23mm石英砂介質(zhì)，濾床深度可達(dá) 1.83m，濾池可保證出水 SS低于10mg/l、 通常5mg/L以下。絕大多數(shù)濾池表層很容易堵塞，很快失去水頭，而水環(huán)純獨(dú) 特的均質(zhì)石英砂允許固體雜質(zhì)透過濾床的表層，深入數(shù)英尺的濾料中，達(dá)到整個(gè) 濾池縱深截留固體物。 圖1-3:過濾介質(zhì)：石英砂 濾池需定期反沖洗，反沖洗模擬人的搓手模式，大量強(qiáng)有力的空氣使濾 料相互搓擦，使截留的SS全部清洗出池，清洗率達(dá)到100%，沖洗用水僅為總 圖1-4:氣洗 圖1-7:過濾 量2%4%。濾池運(yùn)行如下圖所示: km m Hi nJ mf k* * l IetweiI 圖1-6 :水洗 圖1-5:氣水同時(shí)反沖 De

15、nite? DeepBedTM Filter （反硝化深床濾池）是集生物脫氮及過濾功能合二 為一的處理單元。是水環(huán)純公司獨(dú)特領(lǐng)先全球的脫氮及過濾并舉的先進(jìn)處理工 藝。1969年世界上第一個(gè)反硝化濾池即誕生在STS/Tetra公司。近40年來 STS/Tetra的反硝化濾池在全世界有上百個(gè)系統(tǒng)在正常運(yùn)行著。 反硝化濾池采用特殊規(guī)格及形狀的石英砂作為反硝化生物的掛膜介質(zhì)，同時(shí) 深床又是硝酸氮（NO3-N）及懸浮物極好的去除構(gòu)筑物。24毫米介質(zhì)的比表面 積較大。 1.83m 深介質(zhì)的濾床足以避免竄流或穿透現(xiàn)象 , 即使前段處理工藝發(fā)生 污泥膨脹或異常情況也不會使濾床發(fā)生水力穿透。介質(zhì)有極好的懸浮物截

16、留功 效，在反沖洗周期區(qū)間，每 m2過濾面積能保證截留 7.3kg的固體懸浮物。固 體物負(fù)荷高的特性大大延長了濾池過濾周期， 減少了反沖洗次數(shù)， 并能輕松應(yīng)對 峰值流量或處理廠污泥膨脹等異常情況。懸浮物不斷的被截留會增加水頭損失， 因此需要反沖洗來去除截留的固體物。 由于固體物負(fù)荷高、 床體深， 因此需要高 強(qiáng)度的反沖洗。 反硝化濾池采用氣、 水協(xié)同進(jìn)行反沖洗。 反沖洗污水一般返回到 前段生物處理單元。 由于濾床固體物高負(fù)荷的截留性能， 反沖洗用水不超過處理 廠水量的 4% ，通常 2%）。 去除TN :利用適量優(yōu)質(zhì)碳源，附著生長在石英砂表面上的反硝化細(xì)菌把 NOx-N轉(zhuǎn)換成N2完成脫氮反應(yīng)過

17、程，作為后置反硝化濾池的世界發(fā)明者，經(jīng)過 無數(shù)的工程經(jīng)驗(yàn)和長久的歷史數(shù)據(jù)表明，在前端硝化反應(yīng)較完全的情況下， STS/Tetra的技術(shù)可穩(wěn)定做到出水TN Wmg/I.。在反硝化過程中，由于硝酸氮不斷 被還原為氮?dú)猓畲矠V池中會集聚大量的氮?dú)猓?這些氣體會使污水繞竄介質(zhì)之間， 這樣增強(qiáng)了微生物與水流的接觸， 同時(shí)也提高了過濾效率。 但是當(dāng)池體內(nèi)積聚過 多的氮?dú)鈿馀輹r(shí)，則會造成水頭損失，這時(shí)就必須采用STS的Speed BumpTM技 術(shù)驅(qū)散氮?dú)?，恢?fù)水頭，每次持續(xù)12分鐘，每天進(jìn)行數(shù)次，此過程為STS/Tetra 的獨(dú)特技術(shù)，其它脫氮濾池?zé)o此功能。 去除SS:每毫克SS中含BOD5 0.40.5

18、毫克，因此去除出水中固體懸浮物 的同時(shí)，也降低了出水中的 B O D 5 。另外，出水中固體懸浮物含有氮、磷及其他 重金屬物質(zhì)，去除固體懸浮物通常能降低 1mg/I 以上的上述雜質(zhì) .配合適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué) 處理， 能使出水總磷穩(wěn)定降至 0.3mg/I 以下。反硝化濾池能輕松滿足濁度 2NTU 或 SS 5mg/l （通常 SS 2mg/l）的要求。 去除TP:微絮凝直接過濾除磷，世界上應(yīng)用微絮凝直接過濾技術(shù)歷史最長 和最成熟的即是STS/Tetra公司的深床濾池技術(shù)（可查閱相關(guān)文獻(xiàn)），是省去沉淀 過程而將混凝與過濾過程在濾池內(nèi)同步完成的一種接觸絮凝過濾工藝技術(shù)。 微絮凝過濾充分體現(xiàn)了深層濾料中的接觸

19、凝聚或絮凝作用。 它實(shí)際是在混凝、 過 濾作用機(jī)理深入研究的基礎(chǔ)上， 將混凝與過濾過程有機(jī)集成一體， 形成了當(dāng)今水 處理的高新技術(shù)系統(tǒng)。在污水深度處理方面具有較高的推廣價(jià)值。 這種直接過濾技術(shù)用于污水深度處理一般是指在二沉池后投加混凝劑， 經(jīng)機(jī) 械混合后直接進(jìn)入濾池， 不僅可以進(jìn)一步降低 CODcr 和 BOD 5，而且可以穩(wěn)定保 證 SS、TP 達(dá)標(biāo)，不僅可簡化污水廠處理流程，降低投資費(fèi)用，減少運(yùn)行費(fèi)用， 而且還可延長過濾周期，提高產(chǎn)水量及出水水質(zhì)。 2. Denite 濾池區(qū)域安全作業(yè) 污水處理廠的安全問題為重中之重， 所有處理廠的操作人員應(yīng)當(dāng)接受設(shè)備及 系統(tǒng)安全作業(yè)培訓(xùn)。 操作人員須遵守

20、要求及常識性的安全程序。 建議定期在安全 知識更新培訓(xùn)活動中加以強(qiáng)調(diào)。 本屆討論濾池區(qū)域的安全問題， 處理廠員工在指定其作業(yè)專用的綜合安全流 程時(shí)，應(yīng)以如下討論作為出發(fā)點(diǎn)。 2.1 濾池內(nèi)安全作業(yè) 凡有任何員工在濾池池體內(nèi)作業(yè)，濾池絕對不可返回至過濾模式或開始反沖洗 程序。每格濾池開關(guān)應(yīng)當(dāng)切換至停止運(yùn)行。僅僅這樣遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，因?yàn)槠渌丝?能不經(jīng)意地開啟閥門，或閥門可能因斷電而開啟。由于過濾方式為閥門的默認(rèn) 位置，應(yīng)執(zhí)行以下步驟： 1. 切斷接至閥門的任何氣源及電源 2. 手動關(guān)閉進(jìn)水和出水管道 2.2 濾池及露天池附近安全作業(yè) 當(dāng)在蓄水的濾池和露天池附近作業(yè)時(shí)，存在滑倒、跌落和溺水的危險(xiǎn)。表面

21、可能因水或生物生長而變得濕滑，并非所有區(qū)域可以依靠扶手保護(hù)。在上述區(qū) 域附近作業(yè)時(shí)，應(yīng)使用跌落安全帶，并將其牢固綁定。 在反沖洗濾池附近作業(yè)時(shí)，應(yīng)特別小心。因?yàn)樵诜礇_洗過程中會形成氣泡， 而靜水位液位上升大約 10%。這可降低水的密度，如若發(fā)生跌入濾池事故，這 會使員工不能浮起或游動至安全區(qū)域。在這種情況下，員工可能沉入水底砂面 上，應(yīng)當(dāng)訓(xùn)練員工用其衣服形成氣囊，以便在發(fā)生該類情況時(shí)提供浮力或幫助 呼吸，直至鼓風(fēng)機(jī)得以關(guān)閉 2.3 污水附近安全作業(yè) 當(dāng)在污水附近作業(yè)時(shí)，存在生物性危害。應(yīng)經(jīng)常洗手，特別是在飯前、吸煙 前或接觸面部前。若無法避免直接接觸，應(yīng)使用安全護(hù)目鏡、橡膠手套和其他 身體遮蔽

22、物。 曝氣的、下落的或瀑布式污水可能產(chǎn)生薄霧，進(jìn)入眼睛或被吸入。如果在曝 氣或下落水附近作業(yè)時(shí)，請戴安全護(hù)目鏡和面罩或呼吸保護(hù)器。員工需要進(jìn)行 肝炎的免疫接種。 2.4 輔助設(shè)備安全 所有設(shè)備，包括濾池控制閥、反沖洗鼓風(fēng)機(jī)、反沖洗共水泵和其他儀器，均 有自身的安全要求。有關(guān)安全問題包括在壓縮空氣附近、移動設(shè)備、高溫管道 和電源附近作業(yè)等。具體的安全要求，請參閱相關(guān)的設(shè)備手冊 2.5 化學(xué)品的處理 本工程中，我們需使用諸如甲醇的化學(xué)品。索取并閱讀每個(gè)使用的化學(xué)品的 材料安全數(shù)據(jù)表 MSDS 這將提供關(guān)于如何安全工作以及如何應(yīng)對的突發(fā)情況 的有用信息。 3. Denite? 工程調(diào)試 3.1 水質(zhì)

23、及水量 處理規(guī)模：Q=2萬rn/d，峰值Qh=1241.7mVh 設(shè)計(jì)水質(zhì)如下（單位mg/l ）: 項(xiàng)目 SS TN 進(jìn)水 20 20 出水 10 10 濾池進(jìn)水溫度最低為 12攝氏度。 3.2調(diào)試方案 3.2.1 調(diào)試周期 調(diào)試周期預(yù)計(jì)半個(gè)月 3.2.2 調(diào)試期間監(jiān)測數(shù)據(jù) 濾池調(diào)試期間監(jiān)測數(shù)據(jù)如下： 1、進(jìn)水：TN NO3-N CODCr TP、SS pH和水溫 2、出水：TN NO3-N CODCr TP、SS pH 3.2.3 調(diào)試步驟 為了使濾池出水中BOD不超標(biāo)，碳源應(yīng)逐步進(jìn)行投加，不可一次投加過 量。取濾池正常運(yùn)行投加量 Q的25紡始投加，然后每天加入25%勺劑量 （如50% 75% 100% 125% o此后保持在125%勺計(jì)算劑量，直至反硝 化過程開始。略微過量供給，能促使脫氮細(xì)菌占支配地位。這將使出水 的BODS持在10-15mg/L數(shù)日。如果污水廠的出水 BOD超標(biāo)，可采用緩 慢