一體化村鎮(zhèn)生活污水處理設(shè)備

一體化村鎮(zhèn)生活污水處理設(shè)備

 碳源與濕地脫氮
根據(jù)反硝化原理，反硝化過程是NO3-在反硝化細(xì)菌的作用下被還原為N2或N2O從污水中溢出，其中反硝化菌可以利用碳源作為電子供體來脫氮，因此碳源對(duì)濕地反硝化脫氮效果的影響很大。
人工濕地中的碳源主要包括進(jìn)入濕地的污水中所含的碳源、內(nèi)源碳和外加碳源。濕地中的內(nèi)碳源主要包括微生物分解或植物根系分泌產(chǎn)生的有機(jī)物質(zhì)、植物枯落物分解產(chǎn)生的有機(jī)物質(zhì)和基質(zhì)中沉積的有機(jī)物質(zhì)。外加碳源包括糖類物質(zhì)(葡萄糖、蔗糖、果糖等)和液體碳源(甲醇、乙醇、乙酸等)為主的易生物降解的傳統(tǒng)碳源、天然植物材料(植物秸稈、農(nóng)業(yè)廢棄物、植物枯葉等)和天然有機(jī)物(報(bào)紙、棉花、稻殼等)為主的新型碳源。
以糖類物質(zhì)和液體碳源為外加碳源時(shí)，費(fèi)用較高，同時(shí)也增加了處理工藝的運(yùn)行成本，且甲醇、乙酸等有機(jī)碳源具有一定毒性，也進(jìn)一步阻礙其開發(fā)使用。為了進(jìn)一步降低水體脫氮的成本，一些來源充足、取材方便且成本低廉的天然植物材料和天然有機(jī)物等新型碳源正日益受到廣泛關(guān)注。已有研究表明，以天然植物材料為代表的新型碳源因本身富含纖維素類物質(zhì)，通過合理利用可以有效解決人工濕地處理低碳氮比污水時(shí)脫氮效率低的難題。

溶解氧和碳源在脫氮中的耦合關(guān)系分析
在濕地硝化-反硝化脫氮的過程中，硝化反應(yīng)只是將NH4++-N轉(zhuǎn)化成NO3--N，并沒有從根本上使氮從水體中脫除。而反硝化作用則是將NO3--N轉(zhuǎn)換成N2或N2O，最終使水體中的氮轉(zhuǎn)化成氣態(tài)氮逸出系統(tǒng)。因此，反硝化反應(yīng)往往被認(rèn)為是控制濕地脫氮的限制性因素。有機(jī)碳源是反硝化作用主要的電子供體，碳源的不足是制約反硝化的關(guān)鍵因素。補(bǔ)充碳源提高了水體中的碳氮比，為微生物反硝化作用提供了充足的電子供體，因此提高進(jìn)水碳氮比被認(rèn)為是提高濕地反硝化脫氮效果的有效途徑。但是隨著碳氮比的增加，造成在硝化階段碳源與NH4++-N競(jìng)爭(zhēng)消耗溶解氧，導(dǎo)致NH4++-N因缺乏足夠的溶解氧而無法有效地去除和轉(zhuǎn)化。陳慶昌等研究也發(fā)現(xiàn)，碳氮比越大，人工濕地系統(tǒng)對(duì)NH4++-N的去除效果越差，碳氮比的提高抑制了濕地硝化作用的進(jìn)行，從而抑制了NH4++-N的有效轉(zhuǎn)化，NH4++-N去除率隨碳氮比提高而降低。因此，合理調(diào)整濕地進(jìn)水中的碳氮比被認(rèn)為是提高濕地脫氮效率的關(guān)鍵所在。

礬花在澄清池下部匯集成污泥并濃縮。濃縮區(qū)分為兩層：上層為再循環(huán)污泥的濃縮，下層是產(chǎn)生大量濃縮污泥的地方。逆流式斜管沉淀區(qū)將剩余的礬花沉淀。通過固定在清水收集槽進(jìn)行水力分布，斜管將提高水流均勻分配。清水由一個(gè)集水槽系統(tǒng)收回。絮凝物堆積在澄清池下部，形成的污泥也在這部分區(qū)域濃縮。

該沉淀池有以下幾方面的優(yōu)點(diǎn)：
1.將混合區(qū)、絮凝區(qū)與沉淀池分離，采用矩形結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化池型;
2.沉淀分離區(qū)下部設(shè)污泥濃縮區(qū)，占地少;
3.在濃縮區(qū)和混合部分之間設(shè)污泥外部循環(huán)，部分濃縮污泥由泵回流到機(jī)械混合池，與原水、混凝劑充分混合，通過機(jī)械絮凝形成高濃度混合絮凝體，然后進(jìn)入沉淀區(qū)分離。

4、新型中置式高密度沉淀池
新型中置式高密度沉淀池是上海市政工程研究總院設(shè)計(jì)的新池型，該工藝過程集中了斜管沉淀池、機(jī)械攪拌澄清池和高密度沉淀池的優(yōu)點(diǎn)，將混合、絮凝、沉淀、污泥濃縮綜合于一體。中置式高密度沉淀池設(shè)有5個(gè)過程區(qū)：混合區(qū)、絮凝反應(yīng)區(qū)、分離沉淀區(qū)、濃縮排泥區(qū)和分離出水區(qū)。

溶解氧和碳源的作用及其主要來源
溶解氧與濕地脫氮
污水中的氮主要以有機(jī)氮和無機(jī)氮兩種形態(tài)存在。污水進(jìn)入人工濕地后，有機(jī)氮被氨化成無機(jī)氮，通過硝化及反硝化作用進(jìn)一步被去除。硝化作用受床體中溶解氧(DO)含量的影響很大，當(dāng)濕地中DO含量足已支持好氧硝化細(xì)菌的生長(zhǎng)時(shí)，硝化反應(yīng)才得以順利進(jìn)行。許多文獻(xiàn)中提到DO質(zhì)量濃度超過1.5 mg/L才是硝化反應(yīng)發(fā)生的先決條件;當(dāng)DO濃度過低時(shí)，不僅降低硝化反應(yīng)速率和總脫氮率，而且出現(xiàn)亞硝酸鹽的積累，但是人工濕地系統(tǒng)中的氧不僅僅被消耗于氮磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的降解，還被消耗于有機(jī)物質(zhì)的降解，本就有限的DO含量在濕地系統(tǒng)脫氮過程中就變得更為有限。因此，濕地氧環(huán)境關(guān)系到濕地的正常運(yùn)轉(zhuǎn)及其凈化效果。提高濕地硝化脫氮的效果，關(guān)鍵在于改善濕地內(nèi)部的供氧環(huán)境，增加DO含量。

人工濕地中的DO主要來源于植物輸氧作用、大氣復(fù)氧和水體更新復(fù)氧。大氣復(fù)氧是濕地供氧的主要來源，對(duì)濕地系統(tǒng)的有效除污及正常運(yùn)轉(zhuǎn)具有重要意義。溫度對(duì)人工濕地中大氣復(fù)氧量有重要影響。標(biāo)準(zhǔn)氣壓下飽和DO濃度公式為：

Os=14.54-0.39T+0.01T2
式中：Os——飽和DO質(zhì)量濃度，mg/L;
T——溫度，℃。
水體更新復(fù)氧的特點(diǎn)是人工濕地系統(tǒng)內(nèi)水體的每次更新，都會(huì)帶入所有進(jìn)水中的溶解氧。植物輸氧的特點(diǎn)是人工濕地中植物能將光合作用產(chǎn)生的氧通過氣道輸送至根區(qū)，并在根區(qū)附近形成好氧、厭氧和缺氧的根區(qū)微環(huán)境，為根區(qū)的好氧、兼性和厭氧微生物發(fā)揮功效提供了適宜的生存環(huán)境。其中，植物輸氧和大氣復(fù)氧是人工濕地自然供氧的主要途徑。