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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)生的有機物質(zhì)、植物枯落物分解產(chǎn)生的有機物質(zhì)和基質(zhì)中沉積的有機物質(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)和天然有機物(報紙、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，費用較高，同時也增加了處理工藝的運行成本，且甲醇、乙酸等有機碳源具有一定毒性，也進一步阻礙其開發(fā)使用。為了進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競爭消耗溶解氧，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行水力分布，斜管將提高水流均勻分配。清水由一個集水槽系統(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：
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械混合池，與原水、混凝劑充分混合，通過機械絮凝形成高濃度混合絮凝體，然后進入沉淀區(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)計的新池型，該工藝過程集中了斜管沉淀池、機械攪拌澄清池和高密度沉淀池的優(yōu)點，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氮和無機氮兩種形態(tài)存在。污水進入人工濕地后，有機氮被氨化成無機氮，通過硝化及反硝化作用進一步被去除。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菌的生長時，硝化反應(yīng)才得以順利進行。許多文獻中提到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，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養(yǎng)物質(zhì)的降解，還被消耗于有機物質(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，對濕地系統(tǒng)的有效除污及正常運轉(zhuǎn)具有重要意義。溫度對人工濕地中大氣復(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)氧的特點是人工濕地系統(tǒng)內(nèi)水體的每次更新，都會帶入所有進水中的溶解氧。植物輸氧的特點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。
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