开题报告绪论1-1

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1、1.1课题背景随着我国工农业生产的高速发展和屈民生活水平的显著提高，合成洗涤剂、化肥和农药被广泛使用，作为营养元素之一的氮类物质，其排放量在逐年迅猛增加，大量的氮类污染物都进入了水体中，导致水体水质急剧恶化，使水体富营养化日益严重。进而导致水体富营养化，使生态系统平衡被打破，水体污染尤其是地下饮用水污染，已经影响了人们正常的生产和生活，对水生生物和人体健康造成了严重的危害。另一方面，我国从2003年7月1H开始实施《城镇污水处理厂污染物排放标准GB1891*2002》，对城镇污水处理厂的污水排放的各项指标都作了更加严格的控制，特别提高了岀厂水屮的氮、磷指标的排放标准

2、，如要求所有的排污单位最后出水的氮磷的含量分别为TP小于lmg/L,氨氮小T5mg/L,总氮小于15mg/L(一级A标准)121o所以，新建设的污水处理厂必须按照新的标准进行建设，已经建成投产的污水厂需要进行改建，增加和关的构筑设施去除污水中的氮、磷污染物，达到国家规定的新的排放标准。因此，去除污水中有机物的同时，有效地降低废水中氮、磷污染物含量已成为各污水处理厂面临的首要任务。一方面，在处理工艺屮由于人为或者工艺本身的不足，需要达到新的去除标准耗费过高，导致污水厂出水中的氮磷超标。另一方面，由于人们的生活习惯和气候等因素的影响，我国许多城市污水普遍存在脱氮除磷过程

3、碳源不足的问题，南方地区尤其严重。由于污水有机物含量偏低，不能满足常规的脱氮除磷工艺的要求，氮、磷去除达不到排放标准卩⑷。为解决低C/N污水的生物脱氮除磷问题，一种节省碳源、低能耗、占地小、处理效果好的污水处理工艺成为需要。1丄1硝化作用的原理(1)⑵⑶在生物学上，一般讲氨氧化为亚硝酸盐和硝酸盐的生化反应称为生物硝化作用。生物硝化是在好氧条件下，通过亚硝酸盐菌和硝酸盐菌的作用，将废水中的氨氮氧化成亚硝态氮和硝态氮的过程。其过程分两个阶段完成：第一阶段，氨氮在亚硝酸菌的作用下被氧化成亚硝态氮，亚硝酸菌属于强好氧性门养细菌，此阶段用方程式(1)表示。第二阶段，亚硝态氮在

4、硝酸菌的作用下转化为硝态氮，硝酸菌是一种自养细菌，此阶段用关系式(2)表示。关系式(3)反应了整个硝化反应。2NH4'+302---2N0；+2H20+4H2N0o+O2—2NO3NH4++202———NOJ+2H++H20虽然有些异养生物也能进行硝化，但硝化中最主要的生物是亚硝酸菌属和硝酸菌属。亚硝酸菌包括弧硝酸单胞菌属、亚硝酸螺杆菌属等；硝酸菌有硝酸杆菌属、硝酸螺菌属和硝酸球菌属等。亚硝酸菌和硝酸菌都属于化能自养型菌，它们能够利用C02、C032-和HC03-等作为碳源，通过与NH3、NH「-N或N02的氧化还原反应获得能SE9K生物脱氮过程比较复朵。一方面，硝

5、化反应需要污泥龄较长的硝化菌和好氧条件；另一方面，反硝化需更污泥龄较短的反硝化茵和缺氧条件。同时，二者对有机物的存在也是有矛盾的：自养硝化菌在大量有机物存在时，对氧气和营养物质的竞争不如好氧界养菌，从而导致反应器内界养菌成为优势菌种；而反硝化反应需要有机碳源作为电子供体。因此硝化和反硝化菌生理机制的差异导致了生物脱氮反应器的不同组合，如将硝化与反硝化由同一污泥来完成的单污泥T艺以及分别由不同污泥完成的双污泥工艺。前者通过交替的好氧利厌氧条件来实现。后者则通过硝化和反硝化反应器的分离来完成。如果硝化在前，反硝化时需耍外加有机碳源來完成脱氮；当反硝化在前时，则需要大规模

6、地冋流硝化液，这些都不利于传统生物脱氮工艺运行的高效和稳定性。硝化菌多为化能口养型，生长速率低，革兰氏染色阴性，不生芽抱的短杆状细菌和球菌，广泛存在于土壤屮，这类细菌以二氧化碳为碳源，从无机物的氧化屮获得能量［10］。硝化最佳ph为8.4,当剩余溶解氧大于lmg/L就可以让硝化反应进行。对于硝化反应，温度对其影响比其它生物处理过程要大些，一•般温度应维持在20-40°C为宜。3脱氮工艺工业废水和生活污水等未经处理的含氮废水直接排放、污水处理厂未经过有效二级处理的出水、面源性的农业废水等构成了水体中氮元素的主要來源［叮。水中的含氮类化合物如果未经过妥善处理而直接排入水

7、体，会使水体发生富营养化的危险，因此需对排入水体的废水进行脱氮处理。去除氨氮的方法有很多，如物理方法有反渗透、蒸馆、土壤灌溉；化学法有离子交换法、氨吹脱、化学沉淀法、折点氯化、电渗析、电化学处理、湿式催化氧化；生物方法有硝化、人工湿地、藻类养殖等。物理方法由于成本太高、技术复杂而受到了大规模的限制使用;化学方法普遍存在处理成木较高的问题，而且其对环境易造成二次污染；生傑去是最为经济有效和常用的除氮方法，它因具有成本低、效果好、应用方便、处理过程稳定可靠等优点而被广泛的应用于污水处理工艺中。生物脱氮工艺主要分为传统生物脱氮工艺和生物脱氮新工艺。3.1A2/0生化处