张家港煤矿污水处理设备工艺指导

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　　而如果是短程硝化反硝化，氮的转化过程为：NH4+→HNO2→N2。NO2-不再转化为NO3-而直接转化为N2，从而实现对污水中氮的去除。然而在实际应用或已有研究中发现NO2-很容易被氧化变成NO3-，这就难以实现短程硝化反硝化。

　　2.2 同步硝化反硝化技术

　　同步硝化反硝化过程是指在没有特殊单独设置缺氧区的活性污泥法处理系统内TN被大量去除的过程。对该工艺的解释主要有两种：一是装置中DO分布不均理论，该理论认为装置中在不同空间和不同时间点上充氧不平均，混合不匀称，装置内有不同部分的缺氧区以及好氧区，这使得硝化以及反硝化作用能实现一起进行;二是缺氧微环境理论，解释说明了在生物絮体颗粒尺寸足够大的条件下，从絮体表面到它内核的不同层面上，氧的传输得到阻碍，以至于氧的含量分布不平均，微生物絮体的外层氧的含量较高，是因为好氧硝化菌在硝化反应的过程中，里面含量较低而形成缺氧区域，大部分是为反硝化菌进行反硝化反应，这样硝化和反硝化就可以同时进行。

　　同步硝化反硝化有如下优点：

　　(1)减少反应器体积，投资小;

　　(2)pH值处于7左右，所以不用另外投加酸或者碱，此情况对硝化细菌和反硝化细菌发挥作用有帮助。

　　2.3 短程硝化-反硝化脱氮技术

　　硝化-反硝化生物脱氮技术相较于传统的脱氮方法，本质上的区别是在硝化阶段只将NH4+-N氧化为亚硝酸盐氮，接着就直接进入反硝化阶段，技术重点是必须妥当的维持NO2--N的积累，经短程过很多实验研究，研究人员最终找到了能够通过控制pH实现NO2--N的累积。国内高大文等在28℃的情况中启动装置脱氮，通过调节装置里初始pH到7.8~8.7之间累积NO2--N，不到一个月NO2--N的累积率达到90%左右，成功实现了短程硝化反硝化生物脱氮工艺的正常运转。

　　硝化生物脱氮工艺的正常运转。此工艺在曝气过程就能节省1/4因供氧而用掉的能源，在反硝化阶段能够省下40%的有机碳源，同时还有产生污泥少和占地面积小等优势，相较于老旧的生物脱氮工艺有利方面明显，在污水脱氮中得到大量应用。

　　2.4 好氧反硝化脱氮技术

　　对好氧反硝化生物脱氮的机制研究现在有微环境理论以及生物学理论两种理论。如今，微环境理论得到普遍的认可。微环境理论重点是站在物理学层面进行说明。因为受制于氧扩散作用，在微生物絮体内形成了DO梯度，以至于总体环境为好氧，而絮体内部的小环境为厌氧的反硝化。微生物絮体外层DO浓度偏高，主要是好氧异养菌、好氧硝化菌；深入絮体内层，氧传输受限，同时有机物氧化、硝化作用需要许多氧，絮体内部变成了缺氧区，占优菌种为反硝化菌。恰恰因为微生物絮体内缺氧微环境的形成，所以引起好氧反硝化的进行。把曝气池里DO保持在低水平状态，就有希望能使缺氧或者厌氧微环境比重上升，最终使反硝化作用得以实现。

　　2.5 CRI系统脱氮技术

　　人工快速渗滤系统(简称CRI系统)是一种新型污水生态治理技术，是建立在快渗系统(RI)的基础上，CRI系统是针对受污染的地表水和小城镇生活污水的污水处理生态工程技术，正成为国内研究和应用的热点。CRI系统根据渗滤介质以及介质上繁殖的微生物对水中污染物质的吸附、截留以及分解，达到污水净化的效果，CRI系统特殊的结构以及进水形式，因此渗滤介质表面的微生物菌相多种多样，根据进水周期的改变，渗滤介质表面兼具好氧、兼氧、厌氧的功能，实现对污水的处理，同时，在处理过程中不用添加药剂，也不会用到机械曝气等大耗能设备，很大程度减少处理设施的投资和运行资金，为低耗高效的污水生态处理技术。具有占地面积相对传统土地处理技术较小，工艺过程相对简单，投入资金低，运行成本低等特点，对我国小城镇生活废水和受到污染的地表水处理具有明显优势和重要的应用价值。

　　3、生物脱氮技术存在的主要问题及展望

　　目前，生物脱氮技术大多相关机理研究还不够深入，大多工艺技术依然处于实验室。在未来的发展过程中，应重点注意以下几个方面：

　　(1)传统的硝化反硝化脱氮工艺在实际应用或已有研究中发现NO2-很容易被氧化变成NO3-，这就难以实现短程硝化反硝化。因此，要想实现短程硝化反硝化NO2-直接转化为N2就必须使CRI系统内维持较高浓度的NO2-，如何控制各个因素使NO2-较高浓度的累积成为研究的重点。

　　(2)现今在好氧反硝化的应用上，不管是根据宏观环境理论或者是微环境理论来说明，依然无法丢掉传统的好氧厌氧生物脱氮模型，往往所讲的反硝化，本质中依然是缺氧微环境中的反硝化，难以称为绝对意义上的好氧反硝化，无法展现出好氧反硝化工艺的优点。另外，现今筛选出的好氧反硝化菌大多数功效低下，往往只能在DO在2mg/L之下的情况中表现出反硝化活性。在我国，好氧反硝化的研究刚刚起步，但是优势明显，肯定会成为未来污水生物脱氮的研究重点。

　Linpor-N工艺是将多孔聚氨脂海绵装入好氧池中(海绵填料为1.5cm×1.5cm×1.2cm块状结构，相对密度约为1，比表面积大于1000m2/m3)，微生物在填料表面和内部生长，以及以悬浮絮体的形式生长，池底设置微孔曝气器，通过鼓风机提供好氧微生物所需的氧气，好氧菌和厌氧菌在水体内共同作用，达到去除氨氮的目的，池体配置气动脱膜泵，人工定期开启将填料上的老化污泥脱出，以满足硝化细菌的新陈代谢周期要求。

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Linpor-N工艺具有如下特点：

　　(1)氧利用率高。该工艺采用微孔曝气的方式，将280根薄膜曝气软管在池底均匀分布，该薄膜曝气软管氧转移率可达15g[O2]/(m3•m•h)，氧气被剪切成微小气泡从池底鼓入，更易于被微生物吸收，曝气过程中能对水体起到较好的水力搅拌作用，氧利用率能达到20%~30%。

　　(2)脱氮效果好。Linpor-N工艺兼具传统流化床和生物接触氧化法的优点，依靠曝气作用使填料处于流化状态，进而形成悬浮生长的生物膜系统。气-固-液三相状态结合，增大接触面积，强化传递过程，填料受到冲刷，可保持生物膜活性。由于有机物浓度较低，具有适合于硝化菌生长的良好环境条件，不存在异养菌与硝化菌的竞争作用，故其硝化效果好。

　　Linpor-N池中，微生物在填料表面和内部吸附生长，能同时满足好氧菌和厌氧菌的生长条件，NO2-和NO3-直接在好氧及厌氧生物界面转移，效率得到很大提高，脱氮效果较传统的A/O法、SBR法等有较大优势，且占地面积小。

　　(3)产泥量小。Linpor-N池设置在纯氧曝气单元后，进水CODCr、SS浓度相对较低，由于较低的有机负荷，仅约0.1kg[BOD5]/(kg[MLSS]•d)，剩余污泥产量很少，硝化菌大部分附着、生长于载体上，延长了污泥龄，一部分剩余污泥通过气动脱膜泵从填料上脱落，随出水流出Linpor-N池。

　　脱膜系统是为了防止填料上污泥老化而专门设计，系统采用水射器原理，利用气流将池底密度较大、挂膜较多的填料抽提上来，经过提升管道的变径挤压作用，使填料上老化的污泥脱落，而达到微生物膜新老更替的目的。

　　2、Linpor-N池运行控制

　　2.1 溶解氧

　　由于硝化细菌为专性好氧自养菌，硝化反应的直接电子受体为O2，缺氧将直接导致硝化作用的下降，从而影响氨氮的去除。该公司2017年9月3~11日的Linpor-N池运行监测数据如表2所示。9月5~9日，Linpor-N池鼓风机出现故障，出口风量有所下降，由900m3/h降至300m3/h左右，导致Linpor-N池溶解氧浓度降低，不满足有机物氧化及硝化所需氧气量，最终导致出水氨氮超标。