張家港煤礦污水處理設備工藝指導

　　而如果是短程硝化反硝化，氮的轉化過程為：NH4+→HNO2→N2。NO2-不再轉化為NO3-而直接轉化為N2，從而實現(xiàn)對污水中氮的去除。然而在實際應用或已有研究中發(fā)現(xiàn)NO2-很容易被氧化變成NO3-，這就難以實現(xiàn)短程硝化反硝化。

　　2.2 同步硝化反硝化技術

　　同步硝化反硝化過程是指在沒有特殊單獨設置缺氧區(qū)的活性污泥法處理系統(tǒng)內(nèi)TN被大量去除的過程。對該工藝的解釋主要有兩種：一是裝置中DO分布不均理論，該理論認為裝置中在不同空間和不同時間點上充氧不平均，混合不勻稱，裝置內(nèi)有不同部分的缺氧區(qū)以及好氧區(qū)，這使得硝化以及反硝化作用能實現(xiàn)一起進行;二是缺氧微環(huán)境理論，解釋說明了在生物絮體顆粒尺寸足夠大的條件下，從絮體表面到它內(nèi)核的不同層面上，氧的傳輸?shù)玫阶璧K，以至于氧的含量分布不平均，微生物絮體的外層氧的含量較高，是因為好氧硝化菌在硝化反應的過程中，里面含量較低而形成缺氧區(qū)域，大部分是為反硝化菌進行反硝化反應，這樣硝化和反硝化就可以同時進行。

　　同步硝化反硝化有如下優(yōu)點：

　　(1)減少反應器體積，投資小;

　　(2)pH值處于7左右，所以不用另外投加酸或者堿，此情況對硝化細菌和反硝化細菌發(fā)揮作用有幫助。

　　2.3 短程硝化-反硝化脫氮技術

　　硝化-反硝化生物脫氮技術相較于傳統(tǒng)的脫氮方法，本質上的區(qū)別是在硝化階段只將NH4+-N氧化為亞硝酸鹽氮，接著就直接進入反硝化階段，技術重點是必須妥當?shù)木S持NO2--N的積累，經(jīng)短程過很多實驗研究，研究人員最終找到了能夠通過控制pH實現(xiàn)NO2--N的累積。國內(nèi)高大文等在28℃的情況中啟動裝置脫氮，通過調節(jié)裝置里初始pH到7.8~8.7之間累積NO2--N，不到一個月NO2--N的累積率達到90%左右，成功實現(xiàn)了短程硝化反硝化生物脫氮工藝的正常運轉。

　　硝化生物脫氮工藝的正常運轉。此工藝在曝氣過程就能節(jié)省1/4因供氧而用掉的能源，在反硝化階段能夠省下40%的有機碳源，同時還有產(chǎn)生污泥少和占地面積小等優(yōu)勢，相較于老舊的生物脫氮工藝有利方面明顯，在污水脫氮中得到大量應用。

　　2.4 好氧反硝化脫氮技術

　　對好氧反硝化生物脫氮的機制研究現(xiàn)在有微環(huán)境理論以及生物學理論兩種理論。如今，微環(huán)境理論得到普遍的認可。微環(huán)境理論重點是站在物理學層面進行說明。因為受制于氧擴散作用，在微生物絮體內(nèi)形成了DO梯度，以至于總體環(huán)境為好氧，而絮體內(nèi)部的小環(huán)境為厭氧的反硝化。微生物絮體外層DO濃度偏高，主要是好氧異養(yǎng)菌、好氧硝化菌；深入絮體內(nèi)層，氧傳輸受限，同時有機物氧化、硝化作用需要許多氧，絮體內(nèi)部變成了缺氧區(qū)，占優(yōu)菌種為反硝化菌。恰恰因為微生物絮體內(nèi)缺氧微環(huán)境的形成，所以引起好氧反硝化的進行。把曝氣池里DO保持在低水平狀態(tài)，就有希望能使缺氧或者厭氧微環(huán)境比重上升，最終使反硝化作用得以實現(xiàn)。

　　2.5 CRI系統(tǒng)脫氮技術

　　人工快速滲濾系統(tǒng)(簡稱CRI系統(tǒng))是一種新型污水生態(tài)治理技術，是建立在快滲系統(tǒng)(RI)的基礎上，CRI系統(tǒng)是針對受污染的地表水和小城鎮(zhèn)生活污水的污水處理生態(tài)工程技術，正成為國內(nèi)研究和應用的熱點。CRI系統(tǒng)根據(jù)滲濾介質以及介質上繁殖的微生物對水中污染物質的吸附、截留以及分解，達到污水凈化的效果，CRI系統(tǒng)特殊的結構以及進水形式，因此滲濾介質表面的微生物菌相多種多樣，根據(jù)進水周期的改變，滲濾介質表面兼具好氧、兼氧、厭氧的功能，實現(xiàn)對污水的處理，同時，在處理過程中不用添加藥劑，也不會用到機械曝氣等大耗能設備，很大程度減少處理設施的投資和運行資金，為低耗高效的污水生態(tài)處理技術。具有占地面積相對傳統(tǒng)土地處理技術較小，工藝過程相對簡單，投入資金低，運行成本低等特點，對我國小城鎮(zhèn)生活廢水和受到污染的地表水處理具有明顯優(yōu)勢和重要的應用價值。

　　3、生物脫氮技術存在的主要問題及展望

　　目前，生物脫氮技術大多相關機理研究還不夠深入，大多工藝技術依然處于實驗室。在未來的發(fā)展過程中，應重點注意以下幾個方面：

　　(1)傳統(tǒng)的硝化反硝化脫氮工藝在實際應用或已有研究中發(fā)現(xiàn)NO2-很容易被氧化變成NO3-，這就難以實現(xiàn)短程硝化反硝化。因此，要想實現(xiàn)短程硝化反硝化NO2-直接轉化為N2就必須使CRI系統(tǒng)內(nèi)維持較高濃度的NO2-，如何控制各個因素使NO2-較高濃度的累積成為研究的重點。

　　(2)現(xiàn)今在好氧反硝化的應用上，不管是根據(jù)宏觀環(huán)境理論或者是微環(huán)境理論來說明，依然無法丟掉傳統(tǒng)的好氧厭氧生物脫氮模型，往往所講的反硝化，本質中依然是缺氧微環(huán)境中的反硝化，難以稱為絕對意義上的好氧反硝化，無法展現(xiàn)出好氧反硝化工藝的優(yōu)點。另外，現(xiàn)今篩選出的好氧反硝化菌大多數(shù)功效低下，往往只能在DO在2mg/L之下的情況中表現(xiàn)出反硝化活性。在我國，好氧反硝化的研究剛剛起步，但是優(yōu)勢明顯，肯定會成為未來污水生物脫氮的研究重點。

　Linpor-N工藝是將多孔聚氨脂海綿裝入好氧池中(海綿填料為1.5cm×1.5cm×1.2cm塊狀結構，相對密度約為1，比表面積大于1000m2/m3)，微生物在填料表面和內(nèi)部生長，以及以懸浮絮體的形式生長，池底設置微孔曝氣器，通過鼓風機提供好氧微生物所需的氧氣，好氧菌和厭氧菌在水體內(nèi)共同作用，達到去除氨氮的目的，池體配置氣動脫膜泵，人工定期開啟將填料上的老化污泥脫出，以滿足硝化細菌的新陳代謝周期要求。

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Linpor-N工藝具有如下特點：

　　(1)氧利用率高。該工藝采用微孔曝氣的方式，將280根薄膜曝氣軟管在池底均勻分布，該薄膜曝氣軟管氧轉移率可達15g[O2]/(m3•m•h)，氧氣被剪切成微小氣泡從池底鼓入，更易于被微生物吸收，曝氣過程中能對水體起到較好的水力攪拌作用，氧利用率能達到20%~30%。

　　(2)脫氮效果好。Linpor-N工藝兼具傳統(tǒng)流化床和生物接觸氧化法的優(yōu)點，依靠曝氣作用使填料處于流化狀態(tài)，進而形成懸浮生長的生物膜系統(tǒng)。氣-固-液三相狀態(tài)結合，增大接觸面積，強化傳遞過程，填料受到?jīng)_刷，可保持生物膜活性。由于有機物濃度較低，具有適合于硝化菌生長的良好環(huán)境條件，不存在異養(yǎng)菌與硝化菌的競爭作用，故其硝化效果好。

　　Linpor-N池中，微生物在填料表面和內(nèi)部吸附生長，能同時滿足好氧菌和厭氧菌的生長條件，NO2-和NO3-直接在好氧及厭氧生物界面轉移，效率得到很大提高，脫氮效果較傳統(tǒng)的A/O法、SBR法等有較大優(yōu)勢，且占地面積小。

　　(3)產(chǎn)泥量小。Linpor-N池設置在純氧曝氣單元后，進水CODCr、SS濃度相對較低，由于較低的有機負荷，僅約0.1kg[BOD5]/(kg[MLSS]•d)，剩余污泥產(chǎn)量很少，硝化菌大部分附著、生長于載體上，延長了污泥齡，一部分剩余污泥通過氣動脫膜泵從填料上脫落，隨出水流出Linpor-N池。

　　脫膜系統(tǒng)是為了防止填料上污泥老化而專門設計，系統(tǒng)采用水射器原理，利用氣流將池底密度較大、掛膜較多的填料抽提上來，經(jīng)過提升管道的變徑擠壓作用，使填料上老化的污泥脫落，而達到微生物膜新老更替的目的。

　　2、Linpor-N池運行控制

　　2.1 溶解氧

　　由于硝化細菌為專性好氧自養(yǎng)菌，硝化反應的直接電子受體為O2，缺氧將直接導致硝化作用的下降，從而影響氨氮的去除。該公司2017年9月3~11日的Linpor-N池運行監(jiān)測數(shù)據(jù)如表2所示。9月5~9日，Linpor-N池鼓風機出現(xiàn)故障，出口風量有所下降，由900m3/h降至300m3/h左右，導致Linpor-N池溶解氧濃度降低，不滿足有機物氧化及硝化所需氧氣量，最終導致出水氨氮超標。