[实用新型]表面曝气氧化沟工艺同步硝化反硝化控制装置

说明书

技术领域

本实用新型一种表面曝气氧化沟工艺同步硝化反硝化控制装置，涉及的是生活污水脱氮、特别是一种生物脱氮的技术领域。

背景技术

氧化沟技术

氧化沟(oxidation ditch)又名连续循环曝气池(Continuous loop reactor)，是活性污泥法的一种工艺。氧化沟最初应用于荷兰，目前已成为欧洲、大洋洲、南非和北美洲的一种重要污水处理技术。近年来，采用氧化沟处理厂的速度有了较快的进展。目前在我国氧化沟工艺的污水处理厂数量的增长更加迅速，在我国湖南省、江西省、河南、安徽、重庆等省市都有广泛的应用。

氧化沟具有特殊的水力学流态，既有完全混合式反应器的特点，抗来水冲击负荷影响大，出水水质好的优点；又有推流式反应器的特点，有一定的底物和DO梯度，氧的利用率较高。氧化沟断面为矩形或梯形，平面形状多为椭圆形，沟内水深一般为3～6m，沟中水流平均速度为0.3m/s。氧化沟曝气混合设备有倒伞型表面曝气机、曝气转刷或转盘等，近年来配合使用的还有水下推动器。

氧化沟工艺因其运行稳定、操作维护方便，出水水质优良。近年来改进的氧化沟工艺具有较好的脱氮除磷能力使该工艺成为国内外最实用的工艺之一。

生物脱氮技术

传统生物脱氮是在传统二级生物处理中将有机氮转化为氨氮的基础上，通过硝化菌的作用，将氨氮通过硝化作用转化为亚硝态氮、硝态氮，然后再利用反硝化菌将硝态氮和亚硝态氮转化为氮气，释放到大气中，从而达到从废水中脱氮的目的。

生物脱氮主要为三种反应，即氨化反应，硝化反应和反硝化反应：

未经处理的污水中，含氮化合物存在的主要形式为：(1)有机氮，如蛋白质、氨基酸、尿素、胺类化合物和氨基化合物类；(2)氨态氮(NH₃、NH₄⁺)，一般以前者为主。

含氮化合物在微生物的作用下，相继产生以下反应。

(1)氨化反应

有机氮化合物，在氨化细菌的作用下，将有机氮化合物脱氨基转化为NH₃，以氨基酸为例，其反应式为(1)：

氨化作用无论是在好氧还是在厌氧条件下，在酸性、中性还是在碱性条件下均能够进行，只是作用的微生物的种类作用的强弱不一。

(2)硝化反应

在硝化菌的作用下，氨态氮进一步氧化，分两阶段进行，首先在亚硝化菌的作用下，氨态氮转化为亚硝态氮。反应式为(2)：

随后，亚硝酸在硝化菌的作用下，进一步转化为硝酸盐氮，其反应式为(3)：

硝化反应的总反应式为(4)：

NH₄⁺+2O₂→NO₃^-+2H⁺+H₂O+(307.1～438.9)kJ    (4)

不考虑细胞合成，硝化过程所需要的碱度可通过式(5)计算：

NH₄⁺+2HCO₃^-+2O₂→NO₃^-+2CO₂+3H₂O+(307.1～438.9)kJ  (5)

从硝化反应总反应式可以看出，硝化作用需要大量的氧，同时消耗一定的碱度。会导致环境中pH值下降。

考虑细胞的合成利用一部分NH₄⁺，则氨氮硝化过程用式(6)表示：

NH₄⁺+0.098CO₂+1.863O₂→0.0196C₅H₇NO₂+0.98NO₃^-+1.98H⁺+0.0941H₂O(6)

根据公式(6)可知，转化每克氨氮，需要利用4.25克氧气，合成0.16克的新细胞，需要消耗7.07克碱度，同时利用0.08克无机碳源合成新细胞。

(3)反硝化反应