第一篇：脫氮除磷技術(shù)
哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文
目錄
第1章
脫氮除磷簡(jiǎn)述------------------------2
第2章
生物脫氮除磷基本原理----------------3
2.1生物脫氮過程3 2.2生物除磷過程3
第3章
生物脫氮除磷工藝研究新方向---4 3.1SHARON工藝4 3.2CANON工藝--5 3.3DEPHANOX工藝---------------------------5 3.4BCFS工藝-----6 3.5厭氧氨氧化（ANAMMOX）工藝------7 3.6 A2NSBR工藝-7
第4章 結(jié)語-----9
哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文
簡(jiǎn)述污水脫氮除磷工藝及研究進(jìn)展
摘要
氮、磷去除率不達(dá)標(biāo)造成水體的富營(yíng)養(yǎng)化是世界各國面臨的最大挑戰(zhàn)之一，已被各國政府高度重視。傳統(tǒng)的脫氮除磷工藝存在許多不足之處，經(jīng)濟(jì)、高效、低耗的可持續(xù)脫氮除磷工藝已成為污水處理的發(fā)展方向。本文簡(jiǎn)要介紹了生物脫氮除磷的基本原理和工藝：SHARON工藝，CANON工藝，2DEPHANOX工藝，BCFS工藝，ANAMMOX工藝，ANSBR工藝的機(jī)理和研究進(jìn)展。同時(shí)指出經(jīng)濟(jì)、高效、低能耗的可持續(xù)脫氮除磷工藝是污水處理的發(fā)展方向。
關(guān)鍵詞：污水處理；生物脫氮除磷；處理工藝；研究進(jìn)展
第1章
脫氮除磷簡(jiǎn)述
近些年來，隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的高速發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，含氮、磷的化肥、農(nóng)藥、洗滌劑的使用量不斷上升。然而，我國現(xiàn)有的污水處理廠主要集中于有機(jī)物的去除，對(duì)氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物的去除率只達(dá)到10%-20%其結(jié)果遠(yuǎn)達(dá)不到國家二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，造成大量氮磷污染物進(jìn)入水體，引起水體的富營(yíng)養(yǎng)化。對(duì)我國的26個(gè)主要湖泊的富營(yíng)養(yǎng)調(diào)查表明，其中貧營(yíng)養(yǎng)湖1個(gè)，中營(yíng)養(yǎng)湖9個(gè)，富營(yíng)養(yǎng)湖16個(gè)，在16個(gè)富營(yíng)養(yǎng)化湖泊中有6個(gè)的總氮、總磷的負(fù)荷量極高，已進(jìn)入異常營(yíng)養(yǎng)型階段。其中滇池、太湖、巢湖流域，水體富營(yíng)養(yǎng)化更為嚴(yán)重。同時(shí)，我國沿海地區(qū)多次出現(xiàn)赤潮現(xiàn)象。
我國新頒布的《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8918-1996）對(duì)氮、磷都做了嚴(yán)格的規(guī)定，其中對(duì)氮:15mg/L（一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)）、25mg/L（二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)）；對(duì)磷：0.5mg/L（一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)）、1.0mg/L（二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)）。因此，采用高效、節(jié)能、經(jīng)濟(jì)的氮磷去除工藝以及構(gòu)筑物一體化建設(shè)必將是我國城市污水處理工藝的一個(gè)發(fā)展方向。
哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文
第2章
生物脫氮除磷基本原理
2.1生物脫氮過程
生物脫氮通過氨化、硝化、反硝化三個(gè)步驟完成。
氨化反應(yīng)：有機(jī)氮化合物在氨化細(xì)菌的作用下分解，轉(zhuǎn)化為氨態(tài)氮。硝化反應(yīng)：在硝化細(xì)菌的作用下，氨態(tài)氮進(jìn)一步分解、氧化，就此分兩個(gè)階段進(jìn)行。首先，在亞硝化細(xì)菌的作用下，使氨轉(zhuǎn)化為亞硝酸氮，亞硝酸氮在硝酸菌的作用下，進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為硝酸氮。
反硝化反應(yīng)：反硝化反應(yīng)是指硝酸氮和亞硝酸氮在反硝化菌的作用下，被還原為氣態(tài)氮的過程。
2.2生物除磷過程
生物除磷，是利用聚磷菌一類的微生物，能夠過量地、在數(shù)量上超過其生理需要的、從外部環(huán)境攝取磷，并將磷以聚合物的形態(tài)貯藏在菌體內(nèi)，形成富磷污泥。排出系統(tǒng)外，達(dá)到廢水中除磷的效果。
哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文
第3章
生物脫氮除磷工藝研究新方向
傳統(tǒng)的生物脫氮除磷工藝如：生物除磷：A/O，A2/O，Bardenpho，UCT，Phoredox，AB等除磷工藝。生物脫氮：A/O，A2/O，Bardenpho，UCT，Phoredox，改進(jìn)的AB，TETRA深度脫氮，SBR，氧化溝等脫氮工藝。
現(xiàn)有的生物脫氮除磷組合工藝主要是建立在傳統(tǒng)生物脫氮除磷理論基礎(chǔ)上進(jìn)行構(gòu)架組合的。傳統(tǒng)生物脫氮除磷工藝中，具有較大差別的微生物在同一系統(tǒng)中相互影響，制約了工藝的高效性和穩(wěn)定性；較多的工藝流程中包含多重污泥和混合液的回流，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，提高了基建和運(yùn)行費(fèi)用；脫氮除磷過程中對(duì)能源（如氧、COD）消耗較多；剩余污泥富含磷，處理量較大。這些都不符合環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展的要求。近年來，同時(shí)硝化反硝化現(xiàn)象、反硝化除磷現(xiàn)象、短程硝化反硝化脫氮工藝、厭氧氨氧化工藝等的發(fā)現(xiàn)和研究，為解決上述問題提供了有效的途徑。
同時(shí)硝化反硝化技術(shù)的研究傳統(tǒng)脫氮理論認(rèn)為硝化反應(yīng)在好氧條件下進(jìn)行，而反硝化反應(yīng)在厭氧條件下完成，兩者不能在同一條件下進(jìn)行。然而，近幾年許多研究者發(fā)現(xiàn)存在同時(shí)硝化反硝化現(xiàn)象，尤其是有氧條件下的反硝化現(xiàn)象，確實(shí)存在于不同的生物處理系統(tǒng)中。如氧化溝、SBR工藝、間歇曝氣反應(yīng)器工藝。研究者對(duì)此進(jìn)行了廣泛的研究，提出了一些新的見解。其中，認(rèn)為微生物的存在是其最主要的原因。如某些反應(yīng)器流態(tài)上的特征，為同時(shí)硝化反硝化創(chuàng)造了可能的環(huán)境條件；另外，從微生物發(fā)展的角度看，存在著目前尚未被認(rèn)識(shí)的微生物菌種（如好氧條件下的反硝化細(xì)菌）能使同時(shí)硝化反硝化現(xiàn)象發(fā)生，但對(duì)其機(jī)理的認(rèn)識(shí)還未統(tǒng)一，尚處于探索階段。
3.1 SHARON工藝
SHARON工藝是由荷蘭Delft技術(shù)大學(xué)開發(fā)的新工藝，已經(jīng)在荷蘭鹿特丹的廢水處理廠建成并投入運(yùn)行。該工藝的核心是，應(yīng)用硝酸菌和亞硝酸菌的不同生長(zhǎng)速率，即在高溫（30~35℃）下亞硝酸菌的生長(zhǎng)速率明顯高于硝酸菌這一固有特性，控制系統(tǒng)的水力停留時(shí)間和反應(yīng)溫度，從而使硝酸菌被自然淘汰，反應(yīng)器中亞硝酸菌占優(yōu)勢(shì)，使氨氧化控制在亞硝化階段。SHARON工藝適合于處理具有一定溫度的高濃度（〉500mgN/L）氨氮污水。對(duì)該工藝來說，溫度和pH值（最佳pH值6.8~7.2）都受到嚴(yán)格的控制，因此，低溫低氨的城市污水如何實(shí)現(xiàn)亞硝酸型硝化值需進(jìn)一步研究。
哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文
3.2 CANON工藝
CANON工藝（生物膜內(nèi)自養(yǎng)脫氮工藝）實(shí)質(zhì)上是通過控制生物膜內(nèi)溶解氧的濃度實(shí)現(xiàn)短程硝化反硝化，使生物膜內(nèi)聚集的亞硝化菌和ANAMMOX微生物能同時(shí)生長(zhǎng)，滿足生物膜內(nèi)一體化完全自養(yǎng)脫氮工藝實(shí)現(xiàn)的條件。亞硝酸氮在生物膜內(nèi)的聚集是亞硝化的另一種形式。硝化細(xì)菌與亞硝化細(xì)菌對(duì)氧的親和性的不同以及傳質(zhì)限制等因素影響兩種微生物在細(xì)胞膜內(nèi)的數(shù)量。在低DO/NH3-N比值的情況下，氧成為限制性基質(zhì)，使硝化細(xì)菌與亞硝化細(xì)菌展開競(jìng)爭(zhēng)。競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果是亞硝酸氮在生物膜表層聚集。當(dāng)氧向細(xì)胞膜內(nèi)擴(kuò)散并被消耗后，出現(xiàn)厭氧層，厭氧氨氧化細(xì)菌便能生長(zhǎng)。隨著未被亞硝化的氨氮與亞硝化后的亞硝酸氮擴(kuò)散至厭氧層，ANAMMOX反應(yīng)就發(fā)生。環(huán)境中的氨氮與溶解氧是決定CANON工藝的兩個(gè)關(guān)鍵因素。CANON工藝目前在世界上還處于研究階段，沒有真正應(yīng)用到工程實(shí)踐中。SHARON工藝和CANON工藝都是經(jīng)亞硝酸型生物脫氮工藝處理的，出水中可能含有較高的亞硝酸鹽，運(yùn)行時(shí)應(yīng)加以嚴(yán)格的控制。
3.3 DEPHANOX工藝
DEPHANOX工藝是為滿足DPB所需的環(huán)境要求而開發(fā)的一種強(qiáng)化生物除磷工藝。DEPHANOX除磷脫氮工藝流程如圖" 所示。工藝在厭氧池與缺氧池之間增加了沉淀池和固定膜反應(yīng)池。固定膜反應(yīng)池的設(shè)置可以避免由于氧化作用而造成有機(jī)碳源的損失和穩(wěn)定系統(tǒng)的硝酸鹽濃度。污水在厭氧池中釋磷，在沉淀池中進(jìn)行泥水分離。含氮較多的上清液進(jìn)入固定膜反應(yīng)池進(jìn)行硝化，污泥則跨越固定膜反應(yīng)池進(jìn)入缺氧段，完成反硝化和攝磷。工藝的優(yōu)點(diǎn)在于能解決除磷系統(tǒng)反硝化碳源不足的問題和降低系統(tǒng)的能源（曝氣）消耗，而且可縮小曝氣池的體積，降低剩余污泥量，尤其適用于處理低COD/TKN的污水。由于進(jìn)水中氮和磷的比例是很難恰好滿足缺氧攝磷的要求，這給系統(tǒng)的控制帶來了困難。此外，目前聚磷菌反硝化試驗(yàn)研究中都不同程度添加乙酸作為碳源，乙酸是誘導(dǎo)聚磷菌釋磷的最佳碳源，由于很難真實(shí)模擬城市污水的處理情況，因此對(duì)于反硝化聚磷茵的篩選富集具有重要意義。該工藝離生產(chǎn)應(yīng)用尚有一段距離。
圖1 DEPHANOX工藝流程圖
哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文
3.4 BCFS工藝
BCFS工藝是荷蘭Delft技術(shù)大學(xué)Kluyver生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)室研究開發(fā)的、為最大程度從工藝角度創(chuàng)造DPB富集條件的一種變型UCT工藝。其工藝流程如圖2所示。在這種改良的UCT工藝脫氮除磷處理系統(tǒng)中，污泥能夠利用硝酸鹽作為電子受體，在缺氧環(huán)境條件下同時(shí)進(jìn)行反硝化作用和超量聚磷。
從工藝流程上看，BCFS工藝較UCT工藝創(chuàng)新之處在于：(1)BCFS工藝在主流線上增加了兩個(gè)反應(yīng)池：即在UCT工藝的厭氧和缺氧池之間增加一個(gè)接觸池，在缺氧池和好氧池之間增加一個(gè)缺氧/好氧混合池。在主流線中的厭氧池以推流方式運(yùn)行，相當(dāng)于一個(gè)厭氧選擇池，可保持較低的污泥指數(shù)（SVI）。增設(shè)的接觸池可起到第二選擇池的作用，所需的容積很小，但可較好地抑制絲狀菌的繁殖。增設(shè)的第二個(gè)反應(yīng)池混合池，可形成低氧環(huán)境以獲得同時(shí)硝化與反硝化，從而保證出水中含較低的總氮濃度。(2)BCFS工藝增設(shè)在線分離、離線沉淀化學(xué)除磷單元。BCFS工藝通過增加磷分離工藝，避開了生物除磷的不利條件（因滿足硝化而使泥齡過長(zhǎng)；進(jìn)水中COD/P的比值過低）。同時(shí)，在線進(jìn)行磷的化學(xué)沉淀會(huì)因沉淀劑在污泥中聚集而影響硝化菌活性。因此，該工藝又將厭氧池末端富磷上清液抽出，以離線方式在沉淀單元內(nèi)投以鐵鹽和鎂鹽予以回收。以生物除磷輔以化學(xué)除磷這種工藝充分利用了PAOs/DPB對(duì)磷酸鹽具有很高親和性的這一特點(diǎn)，很容易獲得極低的出水正磷酸鹽濃度，并能在保證良好出水水質(zhì)的前提下，大大降低COD的用量。(3)與UCT工藝相比，BCFS工藝增設(shè)了兩個(gè)內(nèi)循環(huán)QB和QC（見圖2）。從好氧池設(shè)置內(nèi)循環(huán)QB到缺氧池，能輔助回流污泥向缺氧池補(bǔ)充硝酸氮，內(nèi)循環(huán)QC使好氧池與混合池間建立循環(huán)，以增加硝化或同時(shí)硝化反硝化的機(jī)會(huì)，為獲得良好的出水氮濃度創(chuàng)造條件。
BCFS工藝在荷蘭已成功運(yùn)用于工程實(shí)踐中，除了具有節(jié)能低耗的優(yōu)點(diǎn)外，還能保持穩(wěn)定的處理水質(zhì)，使出水總磷≤0.2mg/L總氮≤0.5mg/L。
圖2 BCFS工藝流程圖
哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文
3.5 厭氧氨氧化（ANAMMOX）工藝
ANAMMOX工藝由荷蘭Delft技術(shù)大學(xué)Kluyver生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)室研究開發(fā)。工藝在厭氧狀態(tài)下，以NO2-，NO3-作為電子受體，將氨轉(zhuǎn)化為氮?dú)?。厭氧氨氧化是自養(yǎng)的微生物過程，不需投加有機(jī)物以維持反硝化，且污泥產(chǎn)率低。此外還可以改善硝化反應(yīng)產(chǎn)酸、反硝化反應(yīng)產(chǎn)堿而均需中和的情況，這對(duì)控制化學(xué)試劑消耗、防止可能出現(xiàn)的二次污染具有重要意義。該工藝適用于高氨廢水和低COD/TKN廢水的處理。
ANAMMOX工藝與SHARON工藝結(jié)合，對(duì)污泥消化出水進(jìn)行了研究。這種聯(lián)合工藝的自養(yǎng)脫氮工藝流程見圖3。試驗(yàn)結(jié)果表明，氨態(tài)氮的去除率達(dá)到83%，并且聯(lián)合工藝幾乎不需要外加碳源。可見在氧氣需要量和外加碳源上，該聯(lián)合工藝明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的生物脫氮工藝。ANAMMOX及其與SHARON的聯(lián)合工藝完全突破了傳統(tǒng)生物脫氮工藝的基本概念，從一定程度上解決了傳統(tǒng)硝化一反硝化工藝存在的問題，但需要進(jìn)一步的研究才能使之成功地運(yùn)行于實(shí)際工程。
圖3 SHARON與ANAMMOX相結(jié)合的自養(yǎng)脫氮工藝流程圖
3.6 A2NSBR工藝
A2NSBR工藝由厭氧/兼氧序批式反應(yīng)器(A/A/OSBR)和硝化序批式反應(yīng)器(N-SBR)組成，這兩個(gè)反應(yīng)器的活性污泥完全分開，只將沉淀后的上清液相互交換，見圖4。進(jìn)水和回流污泥混合后進(jìn)人厭氧池，在此聚磷菌吸收易于降解的有機(jī)物進(jìn)行PHB儲(chǔ)備，同時(shí)釋磷；隨后進(jìn)入沉淀池泥水分離：富集氨氮的上清液進(jìn)入側(cè)流好氧池進(jìn)行硝化反應(yīng)，而含有大量PHB的DPB污泥則同硝化液一起進(jìn)入主流缺氧反應(yīng)池，在此以硝態(tài)氮為電子受體進(jìn)行反硝化除磷。
與Dephanox工藝一樣，A2NSBR可分別控制聚磷菌和反硝化菌的泥齡，有利于它們的各自優(yōu)化。兩個(gè)反應(yīng)器的沉淀上清液相互交換，保證了原水中85%~90%的COD在A2O-SBR的厭氧段被活性污泥快速吸附或降解并用于該段厭氧釋磷和缺氧段反硝化。在N/P比最優(yōu)的情況下，比傳統(tǒng)工藝節(jié)省50%的COD，除磷率接近100%，脫氮率約90%。
哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文
圖4 A2NSBR工藝流程圖
哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文
第4章
結(jié)
語
本文對(duì)生物脫氮除磷的機(jī)理及目前較先進(jìn)的脫氮除磷技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)要概述。由于水體富營(yíng)養(yǎng)化是一個(gè)嚴(yán)重的長(zhǎng)期問題，而我國對(duì)生物脫氮除磷的研究起步較晚，目前進(jìn)行了脫氮除磷處理的污水處理廠并不多。因此，開發(fā)經(jīng)濟(jì)有效、節(jié)能、簡(jiǎn)便且能同時(shí)脫氮除磷的適合我國國情的工藝尤為重要。由于生物法運(yùn)行費(fèi)用較低，效果穩(wěn)定，綜合處理能力強(qiáng)，因此生物脫氮除磷工藝在我國將有很大的應(yīng)用前景，且應(yīng)更加深入的探討生物脫氮除磷的機(jī)理。
第二篇：大型火電廠脫氮技術(shù)
低NOX煤粉燃燒技術(shù)概述
摘 要：本文共分為四大部分：從當(dāng)前火電廠脫氮的結(jié)設(shè)備構(gòu)特點(diǎn)及組成，工作原理，燃燒方式，控制方法以及在火電廠中的應(yīng)用前景等方面進(jìn)行了淺顯的描述。其中重要是對(duì)該設(shè)備的主要原理和控制方法，控制性能及特點(diǎn)方面進(jìn)行了闡述。
關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理、燃燒方式、控制方法。
Abstract: This paper is divided into four parts: from the current circulating fluidized bed power plant characteristics of the structure and composition，working principle，and combustion of pulverized coal-fired boiler contrast，the control method and the application of thermal power plants in areas such as prospects for the simple description.One important is the boiler control system for the main control methods to control aspects of performance and features，and explains Key words: current circulating、bed power plant、combustion of pulverized、boiler control system.一 引言
近年來能源利用造成的環(huán)境污染越來越嚴(yán)重，其中礦物燃料的燃燒所排放出來的氮氧化物(NOX)己成為環(huán)境污染的一個(gè)重要方面。NOX是N2O、NO、NO2、N2O3、N2O4和N2O5的總稱。我國能源以煤為主。燃煤所產(chǎn)生的大氣污染物占污染物排放總量的比 例較大，其中NOX占67%[1]。有關(guān)資料表明，電站鍋爐的NOX排放量占各種燃燒裝臵NOX排放量總和的一半以上，而且80%左右是煤粉鍋爐排放的[2]。國家環(huán)保局于2003年12月23日發(fā)布的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223—2003）中對(duì)于第三時(shí)段燃煤電廠執(zhí)行的排放濃度限值為：當(dāng)Vdaf<10%時(shí)，NOx 排放濃度限值為1100 mg/m3；當(dāng)10%
二 氮氧化物產(chǎn)生的機(jī)理
氮氧化物是造成大氣污染的主要污染源之一。通常所說的氮氧化物NOx 有多種不同
形式：N2O、NO、NO2、N2O3、N2O4 和 N2O5，其中NO 和NO2 是重要的大氣污染物。
我國氮氧化物的排放量中70％來自于煤炭的直接燃燒，電力工業(yè)又是我國的燃煤大戶，因此火力發(fā)電廠是NOx 排放的主要來源之一。
研究表明，氮氧化物的生成途徑有三種：（1）熱力型NOx，指空氣中的氮?dú)庠诟邷叵卵趸蒒Ox；（2）燃料型NOx，指燃料中含氮化合物在燃燒過程中進(jìn)行熱分解，繼而進(jìn)一步氧化而生 成NOx；（3）快速型NOx，指燃燒時(shí)空氣中的氮和燃料中的碳?xì)潆x子團(tuán)如CH 等反應(yīng)生成NOx。在這三種形式中，快速型NOx 所占比例不到5％；在溫度低于1300℃時(shí)，幾乎沒有熱力型NOx。對(duì)常規(guī)燃煤鍋爐而言，NOx 主要通過燃料型生成途徑而產(chǎn)生?？刂芅Ox 排放的技術(shù)指標(biāo)可分為一次措施和二次措施兩類，一次措施是通過各種技術(shù)手段降低燃燒過程中的NOx 生成量；二次措施是將已經(jīng)生成的NOx通過技術(shù)手段從煙氣中脫除。
三 低NOX煤粉燃燒技術(shù)
煤粉燃燒過程中影響NOX生成的主要因素有：①煤種特性，如煤的含氮量、揮發(fā)分含量、燃料中的固定碳/揮發(fā)分之比以及揮發(fā)分中含H量/含N量之比等；②燃燒區(qū)域的溫度峰值；③反應(yīng)區(qū)中氧、氮、一氧化氮和烴根等的含量；④可燃物在反應(yīng)區(qū)中的停留時(shí)間。
由此對(duì)應(yīng)的低NOX燃燒技術(shù)的主要途徑有如下幾個(gè)反面：①減少燃料周圍的氧濃度。包括：減少爐內(nèi)過量空氣系數(shù)，以減少爐內(nèi)空氣總量；減少一次風(fēng)量和減少揮發(fā)分燃盡前燃料與二次風(fēng)的混合，以減少著火區(qū)的氧濃度。②在氧濃度較少的條件下，維持足夠的停留時(shí)間，使燃料中的氮不易生成NOX，而且使生成的NOX經(jīng)過均相或多相反應(yīng)而被還原分解。③在過量空氣的條件下，降低溫度峰值，以減少熱力型NOX的生成，如采用降低熱風(fēng)溫度和煙氣在循環(huán)等。④加入還原劑，使還原劑生成CO、NH3和HCN，它們可將NOX還原分解。具體的方法有：燃料分級(jí)燃燒、空氣分級(jí)燃燒、煙氣再循環(huán)、低NOX燃燒器、低氧燃燒、濃淡偏差燃燒等，以下對(duì)各種低NOX燃燒技術(shù)分別介紹。3.1 燃料分級(jí)燃燒
燃料分級(jí)燃燒，又稱燃料再燃技術(shù)(Returning Technology)。是指在爐膛(燃燒室)內(nèi)，設(shè)臵一次燃料欠氧燃燒的NOX還原區(qū)段，以控制NOX的最終生成量的一種“準(zhǔn)一次措施”。NOX在遇到烴根CHi和未完全燃燒產(chǎn)物CO、H2、C和CnHm時(shí)會(huì)發(fā)生NOX的還原反應(yīng)。利用這一原理，把爐膛高度自下而上依次分為主燃區(qū)(一級(jí)燃燒區(qū))、再燃區(qū)和燃盡區(qū)。再燃低NOX燃燒將80%—85%的燃料送入主燃區(qū)，在空氣過量系數(shù)α>1的條件下燃燒，其余15%—20%的燃料則在主燃燒器的上部某一合適位臵噴入形成再燃區(qū)，再燃區(qū)過量空氣系數(shù)<1，再燃區(qū)不僅使主燃區(qū)已生成的NOX得到還原，同時(shí)還抑制了新的NOX的生成，進(jìn)一步降低NOX。再燃區(qū)上方布臵燃盡風(fēng)(OFA)以形成燃盡區(qū)，以使再燃區(qū)出口的未完全燃燒產(chǎn)物燃燒，達(dá)到最終完全燃燒目的。再燃燃料可以是各類化石燃料，包括天然氣、煤粉、油、生物質(zhì)、水煤漿等。上世紀(jì)80年代，三菱重工第一次將再燃技術(shù)用于全尺皴鍋爐。隨后在全世界取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。
一般，采用燃料分級(jí)的方法可以達(dá)到30%以上的脫銷效果，最高脫效率可達(dá)70%，在主燃燒器采用低NOX燃燒器抑制NOX生成的基礎(chǔ)聯(lián)合使用燃料分級(jí)燃燒可以進(jìn)一步降低的NOX排放量。再燃法脫除NOX的影響因素主要有再燃燃料的種類、再燃比例、再燃區(qū)的空氣過量系數(shù)、再燃區(qū)溫度條件以及再燃區(qū)停留時(shí)間等。隨著技術(shù)的進(jìn)步，如今又發(fā)展出了先進(jìn)再燃技術(shù)，它是將再燃技術(shù)與氨催化還原技術(shù)相結(jié)合一種高效控制NOX排放的技術(shù)，這種技術(shù)是將氨水或者尿素作為氨催化劑加入到再燃區(qū)域或者燃盡區(qū)，進(jìn)一步降低NOX。同時(shí)，如果將無機(jī)鹽（尤其是堿金屬）助催化劑通過不同的方式一同噴入，將更有利于NOX的還原，實(shí)驗(yàn)顯示，先進(jìn)再燃可以降低NOX排放量85%左右，具有非常好的優(yōu)勢(shì)。由先進(jìn)再燃的原理可知，所有影響燃料再燃脫硝效果的因素也會(huì)影響先進(jìn)再燃，除此之外，催化劑及駐催化劑對(duì)其影響也很重要，主要是氮催化劑（氨或尿素）噴入位臵及噴入量的影響及無機(jī)鹽（堿金屬）助催化劑噴入方式的影響。
再燃技術(shù)的主要特點(diǎn)是：①不僅最大限度地控制NOX的排放，而且使鍋爐燃燒更加穩(wěn)定，尤其是低負(fù)荷運(yùn)行性能得到改善，并可提高鍋爐運(yùn)行效率；②可以避免爐內(nèi)結(jié)渣、高溫腐蝕等其它低NOX燃燒技術(shù)帶來的不良現(xiàn)象；③該技術(shù)只需在爐膛適當(dāng)位臵布臵幾個(gè)噴口即可，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，投資較少；④無一次污染。3.2 空氣分級(jí)燃燒
空氣分級(jí)燃燒技術(shù)是美國在20世紀(jì)50年代首先發(fā)展起來的，它是目前應(yīng)用較為廣泛的低NOX燃燒技術(shù)[4]。它的主要原理是將燃料的燃燒過程分段進(jìn)行。該技術(shù)是將燃燒用風(fēng)分為一、二次風(fēng)，減少煤粉燃燒區(qū)域的空氣量即一次風(fēng)量，提高燃燒區(qū)域的煤粉濃度，推遲一、二次風(fēng)混合時(shí)間，這樣煤粉進(jìn)入爐膛時(shí)就形成一個(gè)過量空氣系數(shù)在0.8左右的富燃料區(qū)，使燃料在富燃料 區(qū)進(jìn)行欠氧燃燒，使得燃燒速度和溫度降低，從而降低NOX的生成。欠氧燃燒產(chǎn)生的煙氣再與二次風(fēng)混合，使燃料完全燃燒。
最終空氣分級(jí)燃燒可使NOX生成量降低30—40%。該技術(shù)的關(guān)鍵是風(fēng)的分配，一般一次風(fēng)占總風(fēng)量的25%-35%。若風(fēng)量分配不當(dāng)會(huì)增加鍋爐的燃燒損失，同時(shí)引起受熱面的結(jié)渣腐蝕等問題。分級(jí)燃燒可以分成兩類。一類是燃燒室(爐內(nèi))中的分級(jí)燃燒；另一類是單個(gè)燃燒器的分級(jí)燃燒。在采用分級(jí)燃燒時(shí)，由于第一級(jí)燃燒區(qū)內(nèi)是富燃料燃燒，氧的濃度降低，形成還原性氣氛。而在還原性氣氛中煤的灰熔點(diǎn)會(huì)比在氧化性分為中降低100~120℃，這時(shí)如果熔融灰粒與爐壁相接觸，容易發(fā)生結(jié)渣，而且火焰拉長(zhǎng)，如果組織不好，還會(huì)容易引起爐膛受熱面結(jié)渣和過熱器超溫，同時(shí)還原性分為還會(huì)導(dǎo)致受熱面的腐蝕。空氣分級(jí)再燃的影響因素主要有：第一級(jí)燃燒區(qū)內(nèi)的過量空氣系數(shù)α1，要正確地選擇第一級(jí)燃燒區(qū)內(nèi)的過量空氣系數(shù)，以保證這一區(qū)域內(nèi)形成富燃料燃燒，經(jīng)可能的減少NOX的生成，并使燃燒工況穩(wěn)定；溫度的影響、二次風(fēng)噴口的位臵的確定、停留時(shí)間的影響、煤粉細(xì)度的影響等。
分級(jí)燃燒系統(tǒng)在燃煤鍋爐上應(yīng)用有較長(zhǎng)的歷史，單獨(dú)使用大約可降低20~40%的NOX。通常增大燃盡風(fēng)分額可得到較大的NOX脫除率。目前該技術(shù)與其他初級(jí)控制措施聯(lián)合使用，已成為新建鍋爐整體設(shè)計(jì)的一部分。在適度控制NOX排放的要求下，往往作為現(xiàn)役鍋爐低NOX排放改造的首選措施。3.3 煙氣再循環(huán) 煙氣再循環(huán)也是常用的降低NOX排放量的方法之一，該技術(shù)是將鍋爐尾部約10%—30%低溫?zé)煔?溫度在300℃—400℃)經(jīng)煙氣再循環(huán)風(fēng)機(jī)回抽(多在省煤器出口位臵引出)并混入助燃空氣中，經(jīng)燃燒器或直接送入爐膛或是與一次風(fēng)、二次風(fēng)混合后送入爐內(nèi)，從而降低了燃燒區(qū)域的溫度，同時(shí)降低了燃燒區(qū)域氧的濃度，最終降低NOX的生成量，并具有防止鍋爐結(jié)渣的作用。但采用煙氣再循環(huán)會(huì)導(dǎo)致不完全燃燒熱損失加大，而且爐內(nèi)燃燒不穩(wěn)定，所以不能用于難燃燒的煤種，如無煙煤等。另外，利用煙氣再循環(huán)改造現(xiàn)有鍋爐需要安裝煙氣回抽系統(tǒng)，附加煙道、風(fēng)機(jī)及飛灰收集裝臵。投資加大，系統(tǒng)也叫復(fù)雜，對(duì)原有設(shè)備改造時(shí)也會(huì)受到場(chǎng)地條件等的限制。
由于煙氣再循環(huán)使輸入的熱量增多，可能影響爐內(nèi)的熱量分布，過多的再循環(huán)煙氣還可能導(dǎo)致火焰的小穩(wěn)定性及蒸汽超溫，因此再循環(huán)煙氣量有一定的限制。煙氣再循環(huán)法降低NOX排放的效果與燃料種類、爐內(nèi)燃燒溫度及煙氣再循環(huán)率有關(guān)，延期砸循環(huán)率是再循環(huán)煙氣量與不采用煙氣再循環(huán)時(shí)的煙氣量的比值。經(jīng)驗(yàn)表明：當(dāng)煙氣再燃循環(huán)率為15%~20%時(shí)，煤粉爐的NOX排放濃度可降低25% 左右。燃燒溫度越高，煙氣再循環(huán)率對(duì)NOX脫除率的影響越大。但是，煙氣再循環(huán)效率的增加是有限的。當(dāng)采用更高的在循環(huán)率時(shí)，由于循環(huán)煙氣量的增加，燃燒會(huì)趨于不穩(wěn)定，而且未完全燃燒熱損失會(huì)增加。因此電站鍋爐的煙氣再循環(huán)率一般控制在10%~20%左右。在燃煤鍋爐上單獨(dú)利用煙氣再循環(huán)措施，得到的NOX脫除率<20%。所以，一般都需要與其他的措施聯(lián)合使 用。
3.4 低NOX燃燒器
常規(guī)煤粉燃燒器可以將煤粉和空氣快速混合，并能產(chǎn)生高的火焰溫度，達(dá)到高的燃燒強(qiáng)度和燃燒效率，遺憾的是這些條件也易于產(chǎn)生較多的NOX。通過設(shè)計(jì)特殊的燃燒器結(jié)構(gòu)來改變?nèi)紵鞒隹谔幍娘L(fēng)粉配比，可以將前述的空氣分級(jí)、燃料分級(jí)和煙氣再循環(huán)等降低NOX排放控制技術(shù)的原理用于燃燒器。通過燃燒器就能同時(shí)實(shí)現(xiàn)燃燒、還原、燃盡三個(gè)過程，從而設(shè)計(jì)出低NOX燃燒器。它可以用來控制煤粉與空氣的混合特性，改善火焰結(jié)構(gòu)，降低燃燒火焰的峰值，從而降低NOX排放。由于低NOX燃燒器能在煤粉的著火階段就抑制NOX的生成，對(duì)后期控制NOX的排放量十分有利，因此低NOX燃燒器得到了廣泛的開發(fā)和利用。在低NOX燃燒器設(shè)計(jì)方面，一些西方發(fā)達(dá)國家的許多鍋爐制造公司在這方面進(jìn)行了大量的改進(jìn)和優(yōu)化工作，并取得很大的成就，開發(fā)了不同類型的低NOX燃燒器，主要有：
1、階段燃燒型低NOX燃燒器
該燃燒器設(shè)計(jì)使噴口噴出的煤粉分階段燃燒從而降低NOX的生成。在燃燒器出口區(qū)域形成一個(gè)還原性氣氛的富燃料著火燃燒區(qū)，逐步與噴出的二次風(fēng)相混合，由于二次風(fēng)風(fēng)量及旋流動(dòng)量小，與煤粉混合較慢，使得燃燒過程推后，減緩了煤粉的著火燃燒。所以這種燃燒器有效地降低了NOX的生成。較有代表性的有：巴．威公司的DRB型雙調(diào)風(fēng)低NOX燃燒器[7]，德國巴布科克((Deutche Babcock)公司的WB、WSF、DS型燃燒器[8]，德國斯 坦繆勒(Steinmuller)公司設(shè)計(jì)的SM低NOX燃燒器[8]，福斯特惠勒(Foster Wheeler)公司的CF/SF低NOX燃燒器[9]，美國瑞麗斯多克(Riley Stoker)公司的CCV型低NOX燃燒器[7]等。
2、濃淡偏差型低NOX燃燒器
濃淡燃燒器是通過將一次風(fēng)所攜帶的煤粉在燃燒器內(nèi)部分成濃淡兩股射出，由于煤粉射流分成了濃淡兩股，濃的一側(cè)由于煤粉氣流空氣量小，為還原性氣氛所以生成的NOX較少，淡側(cè)由于燃料較少，燃燒溫度較低，所以也可抑制了NOX的生成。濃淡燃燒器如今己發(fā)展了多種，根據(jù)濃淡分離的不同，有采用彎管離心原理分離式、撞擊分離式、旋風(fēng)分離式以及百葉窗式等等。如：美國ABB-CE公司開發(fā)的寬調(diào)節(jié)比WR型燃燒器、日本三菱公司的PM型低NOX燃燒器、德國EVT公司的Vapour燃燒器、我國自行設(shè)計(jì)的燃燒器如多功能船形體煤粉燃燒器、鈍體燃燒器、濃淡型燃燒器等。
一些公司還將低NOX燃燒器與爐內(nèi)初級(jí)控制措施，如空氣分級(jí)、燃料分級(jí)、煙氣再循環(huán)等組合在一起，構(gòu)成一個(gè)低NOX燃燒系統(tǒng)。這些低NOX燃燒系統(tǒng)不僅僅有效改善燃燒條件，還能大幅降低NOX排放量。據(jù)美國福斯特惠勒公司(Foster Wheeler)報(bào)告顯示，他們的低NOX燃燒系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)50~65%的NOX脫除率。國內(nèi)在低NOX燃燒技術(shù)方面的研究雖然起步較晚，但也積累了許多成熟的經(jīng)驗(yàn)，尤其是基于濃淡燃燒技術(shù)和分級(jí)燃燒技術(shù)開發(fā)出的各種低NOX燃燒器都取得了可喜的實(shí)績(jī)。
哈爾濱工業(yè)大學(xué)經(jīng)過10余年的努力，開發(fā)研制成功水平濃 縮煤粉燃燒器、水平濃淡風(fēng)煤粉燃燒器、徑向濃淡旋流煤粉燃燒器、不等切圓墻式布臵直流煤粉燃燒器等“風(fēng)包粉”系列濃淡煤粉燃燒技術(shù)。華中理工大學(xué)煤燃燒國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室利用一維爐和數(shù)值模擬相結(jié)合的方式，研制開發(fā)出了高濃度煤粉燃燒技術(shù)。清華大學(xué)力學(xué)系賈臻教授研制的煤粉濃縮燃燒器，可使NOX降低到200mg/m3左右，這在世界同類技術(shù)中處于領(lǐng)先地位。此外，西安交通大學(xué)的夾心風(fēng)直流燃燒器，浙江大學(xué)的可調(diào)式濃淡燃燒器都有降低NOX，的排放量的作用。3.5 低氧燃燒
這種方法就是使燃燒過程盡量接近理論空氣系數(shù)(α =1)的條件下進(jìn)行，使煙氣中的過剩氧量減少，從而降低燃燒過程中NOX的生成量。在低過量空氣系數(shù)范圍的條件下運(yùn)行，可使用較少的燃料。因此認(rèn)為，低過量空氣運(yùn)行可以作為減少氮氧化物的形成和燃料消耗量的基本改進(jìn)燃燒方法之一。實(shí)際鍋爐采用低氧燃燒時(shí)，不僅降低NOX排放量，而且鍋爐排煙熱損失減少，對(duì)提高鍋爐熱效率有利，但是，如果爐內(nèi)氧的濃度過低，低于3%以下時(shí)，會(huì)造成CO濃度的急劇增加，從而大大增加機(jī)械未完全燃燒熱損失，同時(shí)也會(huì)引起飛灰含碳量的增加，導(dǎo)致機(jī)械未完全燃燒損失增加，從而使燃燒效率降低，使鍋爐的燃燒經(jīng)濟(jì)性降低，而且爐內(nèi)壁面附近還可能形成還原性氣氛造成爐壁結(jié)渣和腐蝕。因此在確定低氧燃燒的過量空氣量范圍時(shí)，必須兼顧燃燒效率、鍋爐效率較高和NOX等有害物質(zhì)最少的要求。這是一種經(jīng)過充分證明的、有效的降低NOX的基本方法，一般情況下，該措施可以 使NOX排放降低15%—20%。3.6 濃淡偏差燃燒
濃淡偏差燃燒是近幾年來國內(nèi)外采用的一種降低鍋爐燃燒排放NOX的燃燒技術(shù)。該方法原理是對(duì)裝有兩個(gè)燃燒器以上的鍋爐，使部分燃燒器供應(yīng)較多的空氣（呈貧燃料區(qū)），即燃料過淡燃燒；部分燃燒器供應(yīng)較少的空氣（呈富燃料區(qū)），即燃料過濃燃燒。無論是過濃或者過淡燃燒，燃燒時(shí)α都不等于1，前者α﹥1，后者α﹤1，故又稱非化學(xué)當(dāng)量比燃燒或偏差燃燒。
對(duì)NOX生成特性的研究表明，NOX的生成量和一次風(fēng)煤比有關(guān)，一次風(fēng)煤比在3~4kg/kg煤時(shí)，NOX生成量最高；偏離該值，不管是煤粉濃度高還是低，NOX的排放量均下降。因此如果把煤粉流分離成兩股含煤粉量不同的氣流，即含煤粉量多的濃氣流C1和含煤粉量少的淡氣流C2，分別送入爐內(nèi)燃燒，對(duì)于整個(gè)燃燒器，其NOX生成量的加權(quán)平均值與燃用單股C0濃度煤粉流相比，生成的NOX要低。
四 燃煤電廠降低NOx排放的燃燒技術(shù)
研究表明，氮氧化物的生成途徑有三種：（1）熱力型NOx，指空氣中的氮?dú)庠诟邷叵卵趸蒒Ox；（2）燃料型NOx，指燃料中含氮化合物在燃燒過程中進(jìn)行熱分解，繼而進(jìn)一步氧化而生成NOx；（3）快速型NOx，指燃燒時(shí)空氣中的氮和燃料中的碳?xì)潆x子團(tuán)如CH 等反應(yīng)生成NOx。在這三種形式中，快速型NOx 所占比 例不到5％；在溫度低于1300℃時(shí)，幾乎沒有熱力型NOx。對(duì)常規(guī)燃煤鍋爐而言，NOx 主要通過燃料型生成途徑而產(chǎn)生。控制NOx 排放的技術(shù)指標(biāo)可分為一次措施和二次措施兩類，一次措施是通過各種技術(shù)手段降低燃燒過程中的NOx 生成量（前面已經(jīng)敘述）；二次措施是將已經(jīng)生成的NOx通過技術(shù)手段從煙氣中脫除。
4.1.1 爐膛噴射法
實(shí)質(zhì)是向爐膛噴射還原性物質(zhì)，可在一定溫度條件下還原已生成的NOx，從而降低NOx 的排放量。包括噴水法、二次燃燒法（噴二次燃料即前述燃料分級(jí)燃燒）、噴氨法等。
噴氨法亦稱選擇性非催化還原法（SNCR），是在無催化劑存在條件下向爐內(nèi)噴入還原劑氨或尿素，將NOx 還原為N2 和H2O。還原劑噴入鍋爐折焰角上方水平煙道（900℃～1000℃），在NH3/NOx 摩爾比2～3 情況下，脫硝效率30％～50％。在950℃左右溫度范圍內(nèi)，反應(yīng)式為：
4NH3+4NO＋O2→4N2+6H2O 當(dāng)溫度過高時(shí)，會(huì)發(fā)生如下的副反應(yīng)，又會(huì)生成NO： 4NH3+5O2→4NO+6H2O 當(dāng)溫度過低時(shí)，又會(huì)減慢反應(yīng)速度，所以溫度的控制是至關(guān)重要的。該工藝不需催化劑，但脫硝效率低，高溫噴射對(duì)鍋爐受熱面安全有一定影響。存在的問題是由于溫度隨鍋爐負(fù)荷和運(yùn)行周期而變化及鍋爐中NOx 濃度的不規(guī)則性，使該工藝應(yīng)用時(shí)變得 較復(fù)雜。在同等脫硝率的情況下，該工藝的NH3 耗量要高于SCR 工藝，從而使NH3 的逃逸量增加。
4.1.2 煙氣處理法
煙氣脫硝技術(shù)有氣相反應(yīng)法、液體吸收法、吸附法、液膜法、微生物法等幾類。
在眾多煙氣處理技術(shù)中，液體吸收法的脫硝效率低，凈化效果差；吸附法雖然脫硝效率高，但吸附量小，設(shè)備過于龐大，再生頻繁，應(yīng)用也不廣泛；液膜法和微生物法是兩個(gè)新型技術(shù)，還有待發(fā)展；脈沖電暈法可以同時(shí)脫硫脫硝，但如何實(shí)現(xiàn)高壓脈沖電源的大功率、窄脈沖、長(zhǎng)壽命等問題還需要解決；電子束法技術(shù)能耗高，并且有待實(shí)際工
程應(yīng)用檢驗(yàn)；SNCR 法氨的逃逸率高，影響鍋爐運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性等問題；目前脫硝效率高，最為成熟的技術(shù)是SCR 技術(shù)。表1所示為煙氣脫硝技術(shù)比較。
4.2 SCR 法技術(shù)特點(diǎn)
在眾多的脫硝技術(shù)中，選擇性催化還原法（SCR）是脫硝效率最高，最為成熟的脫硝技術(shù)。1975 年在日本Shimoneski 電廠建立了第一個(gè)SCR 系統(tǒng)的示范工程，其后SCR技術(shù)在日本得到了廣泛應(yīng)用。在歐洲已有120 多臺(tái)大型裝臵的成功應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，其NOx 的脫除率可達(dá)到80~90%。日本大約有170 套裝臵，接近100GW 容量的電廠安裝了這種設(shè)備。美國政府也將SCR 技術(shù)作為主要的電廠控制NOx 技術(shù)。SCR 方法已成為目前國內(nèi)外電站脫硝比較成熟的主流技術(shù)。
4.2.1 原理及流程
SCR 技術(shù)是還原劑（NH3、尿素）在催化劑作用下，選擇性地與NOx 反應(yīng)生成N2和H2O，而不是被O2 所氧化，故稱為“選擇性”。主要反應(yīng)如下：
4NH3+4NO＋O2→4N2+6H2O 4NH3+2NO2＋O2→6N2+6H2O SCR 系統(tǒng)包括催化劑反應(yīng)室、氨儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)、氨噴射系統(tǒng)及相關(guān)的測(cè)試控制系統(tǒng)。SCR工藝的核心裝臵是脫硝反應(yīng)器，有水平和垂直氣流兩種布臵方式，如圖1 所示。在燃煤鍋爐中，煙氣中的含塵量很高，一般采用垂直氣流方式。
4.2.2 主要影響因素
在 SCR 系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，最重要的運(yùn)行參數(shù)是煙氣溫度、煙氣流速、氧氣濃度、SO3濃度、水蒸汽濃度、鈍化影響和氨逃逸等。煙氣溫度是選擇催化劑的重要運(yùn)行參數(shù)，催化反應(yīng)只能在一定的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行，同時(shí)存在催化的最佳溫度，這是每種催化劑特有的性質(zhì)，因此煙氣溫度直接影響反應(yīng)的進(jìn)程；而煙氣流速直接影響 NH3 與 NOx 的混合程度，需要設(shè)計(jì)合理的流速以保證 NH3 與 NOx 充分混合使反應(yīng)充分進(jìn)行；同時(shí)反應(yīng)需要氧氣的參與，當(dāng)氧濃度增加催化劑性能提高直到達(dá)到漸近值，但氧濃度不能過高，一般控制在 2%～3％；氨逃逸是影響 SCR 系統(tǒng)運(yùn)行的另一個(gè)重要參數(shù)，實(shí)際生產(chǎn)中通常是多于理論量的氨被噴射進(jìn)入系統(tǒng)，反應(yīng)后在煙氣下游多余的氨稱為氨逃逸，NOx 脫除效率隨著氨逃逸量的增加而增加，在某一個(gè)氨逃逸量后達(dá)到一個(gè)漸進(jìn)值；另外水蒸氣濃度的增加使催化劑性能下降，催化劑鈍化失效也不利于 SCR 系統(tǒng)的正常運(yùn)行，必須加以有效控制。
4.2.3 催化劑的選擇
SCR 系統(tǒng)中的重要組成部分是催化劑，當(dāng)前流行的成熟催化劑有蜂窩式、波紋狀和平板式等。平板式催化劑一般是以不銹鋼金屬網(wǎng)格為基材負(fù)載上含有活性成份的載體壓制而成；蜂窩式催 化劑一般是把載體和活性成份混合物整體擠壓成型；波紋狀催化劑是丹麥HALDOR TOPSOE A/S 公司研發(fā)的催化劑，外形如起伏的波紋，從而形成小孔。加工工藝是先制作玻璃纖維加固的TiO2 基板，再把基板放到催化活性溶液中浸泡，以使活性成份能均勻吸附在基板上。各種催化劑活性成分均為WO3 和V2O5。表2 為各種催化劑性能比較。4.2.4 還原劑的選擇
對(duì)于SCR 工藝，選擇的還原劑有尿素、氨水和純氨。尿素法是先將尿素固體顆粒在容器中完全溶解，然后將溶液泵送到水解槽中，通過熱交換器將溶液加熱至反應(yīng)溫度后與水反應(yīng)生成氨氣；氨水法，是將25％的含氨水溶液通過加熱裝臵使其蒸發(fā)，形成氨氣和水蒸汽；純氨法是將液氨在蒸發(fā)器中加熱成氨氣，然后與稀釋風(fēng)機(jī)的空氣混合成氨氣體積含量為5％的混合氣體后送入煙氣系統(tǒng)。表3 為不同還原劑的性能比較。4.2.5 選型性還原脫硝技術(shù)
選擇性還原脫硝技術(shù)包括選擇性非催化還原（SNCR）法、選擇性催化還原（SCR）法和SNCR/ SCR 混合法。在這些方法中SNCR 的主要優(yōu)點(diǎn)是投資及運(yùn)行費(fèi)用低，缺點(diǎn)是對(duì)溫度依賴性強(qiáng)，脫硝率只有30%~50%，氨的逃逸量大。實(shí)際工程中應(yīng)用最多的是SCR 法。SNCR/ SCR 混合法是種有前景的煙氣脫硝技術(shù)，但牽涉的系統(tǒng)更多，對(duì)技術(shù)的要求更高。
五 火電廠脫氮的技術(shù)定位原則
為滿足環(huán)境的要求，對(duì)于煙氣脫氮確定了以下的技術(shù)定位原則：
（1）立足于SCR 煙氣脫硝技術(shù)。作為目前最成熟、效率最高的脫硝技術(shù)，應(yīng)盡快技術(shù)引進(jìn)、消化吸收；
（2）在全面掌握SCR 技術(shù)的基礎(chǔ)上，以SNCR 技術(shù)作為技術(shù)突破口和再增長(zhǎng)點(diǎn)，使SNCR/SCR法或SCR與其他低NOx燃燒技術(shù)混合法作為下階段的技術(shù)發(fā)展方向。最佳脫硝技術(shù)的選擇取決于現(xiàn)有的燃燒系統(tǒng)（常規(guī)的或低NOx）、燃料、爐膛結(jié)構(gòu)、鍋爐布臵、實(shí)際和目標(biāo)NOx 水平和其他因素；
（3）研究并開發(fā)適合我國國情的催化劑。針對(duì)我國高灰、高重金屬的煤燃料，開發(fā)出自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的催化劑和低溫運(yùn)行的催化劑。據(jù)悉，國內(nèi)一些研究機(jī)構(gòu)一直致力于催化劑的研究，利 用我國蘊(yùn)量豐富的稀土資源來生產(chǎn)SCR 催化劑，提高了SCR催化劑的活性，降低了生產(chǎn)成本。我們可以組合國內(nèi)資源，利用已有的研究成果，盡快把它商業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化；
（4）煙氣脫硝的流場(chǎng)分析和理論研究。SCR 法關(guān)鍵是催化劑的選擇和煙氣流場(chǎng)優(yōu)化；SNCR 法關(guān)鍵是爐膛內(nèi)溫度場(chǎng)的研究?？衫肅FD 數(shù)學(xué)模擬和實(shí)體物理模型來系統(tǒng)研究溫度場(chǎng)和流場(chǎng)；
（5）建立示范工程進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)研究。采用與國外技術(shù)方和國內(nèi)其他相關(guān)部門聯(lián)合先在商業(yè)鍋爐上進(jìn)行脫硝示范點(diǎn)建設(shè)，在裝臵運(yùn)行過程中，進(jìn)行性能試驗(yàn)和數(shù)據(jù)收集。
六 總結(jié)
不同的燃煤鍋爐，由于其燃燒方式、煤種特性、鍋爐容量以及其他具體條件的不同，在選用不同的低NOX燃燒技術(shù)時(shí)，必須根據(jù)具體的條件進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，使所選用的低NOX燃燒和鍋爐的具體設(shè)計(jì)和運(yùn)行條件相適應(yīng)。不僅要考慮鍋爐降低NOX的效果，而且還要考慮在采用低NOX燃燒技術(shù)以后，對(duì)火焰的穩(wěn)定性、燃燒效率、過熱蒸汽溫度的控制、受熱面的結(jié)渣和腐蝕等可能帶來的影響。對(duì)不同低NOX燃燒技術(shù)可根據(jù)實(shí)際情況家和使用，以降低NOX的排放量。同時(shí)，根據(jù)自己電廠的特點(diǎn)選擇適當(dāng)?shù)臒煔饷摰夹g(shù)，滿足環(huán)保需求
參考文獻(xiàn)： 曾漢才.燃燒與污染[M}.武漢:華中理工人學(xué)出版社，1992 2 方立軍.高正陽.殷立寶等.無煙煤與貧煤的混煤NOx排放特性試驗(yàn)研究.2001, 32(9): 11~14 3 曾漢才.大型鍋爐高效低NOx燃燒技術(shù)的研究[J].鍋爐制造,2001, 3(I):1~11 4 Spliethoff H.et, al.Low-NOx formation for pulverized coal a comparison of air staging and reburning, Inst.Energy’s Int.Conf.Combust.Emiss.Control Proc.Inst.Energy Conf.2 nd, 61~70, 1995 Leithner R, Lendt B, Miilen H.Reduction of the Emission in Coal-Fired Boilers, Coal Combustion.Science and Technology of Industrial and Utility Application.New York: Hemisphere Publishing Corporation,1998 6 高晉生，沈本賢，煤燃燒中NOx的來源和抑制其生成的有效措施，煤炭轉(zhuǎn)化, 1994, 17(3)53-57 7 毛健雄，毛健全，趙樹民。煤的清潔燃燒。北京:科學(xué)出版社，1998 8 吳生來，郝振亞.德國低NOx煤粉燃燒器.熱力發(fā)電，1997,(5): 51-56 9 果然，石艷君。低NOx燃燒技術(shù)綜述。鍋爐制造，2003.28(3)21
第三篇：大型城市污水處理廠除氮脫磷工藝之循環(huán)式活性污泥法
大型城市污水處理廠除氮脫磷工藝之循環(huán)式活性污泥法
(C-TECH)摘 要：循環(huán)式活性污泥法(Cyclic Activated Sludge Technology，簡(jiǎn)稱C-TECH工藝)是間隙式活性污泥法(SBR法)的一種變型。該工藝將可變?nèi)莘e活性污泥法過程和生物選擇器原理進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合。在循環(huán)式活性污泥法(C-TECH)中, 每一操作循環(huán)包括進(jìn)水-曝氣階段、沉淀階段、撇水階段和閑置階段等幾個(gè)過程。在操作循環(huán)的曝氣階段(同時(shí)進(jìn)水)一步完成生物降解過程(包括降解有機(jī)物、硝化/反硝化、生物除磷等過程)；在非曝氣階段完成泥水分離功能。排水裝置系移動(dòng)式撇水堰，籍此可將每一循環(huán)操作中所處理的廢水經(jīng)沉淀階段后排出系統(tǒng)。1 前言
隨著污水處理除氮脫磷要求的不斷提高，污水處理工藝及其運(yùn)行日益復(fù)雜化，污水處理的投資及其運(yùn)行費(fèi)用也隨之越來越高，因此如何在滿足處理要求的前提下，簡(jiǎn)化工藝流程，減少工程投資和運(yùn)行費(fèi)用，是世界各國所面臨的一個(gè)共同課題。下面簡(jiǎn)要介紹由Goronszy教授和奧地利SFC環(huán)境工程有限公司開發(fā)、推廣應(yīng)用的循環(huán)式活性污泥法工藝（簡(jiǎn)稱C-TECH 工藝）。循環(huán)式活性污泥法工藝在其優(yōu)異的除氮脫磷性能基礎(chǔ)上，能大大地簡(jiǎn)化工藝流程，減少工程投資和運(yùn)行費(fèi)用，是目前國際上較為先進(jìn)的一種城市污水除磷脫氮工藝。
循環(huán)式活性污泥法（Cyclic Activated Sludge Technology,簡(jiǎn)稱C-TECH工藝）為一間隙式反應(yīng)器，在此反應(yīng)器中活性污泥法過程按曝氣和非曝氣階段不斷重復(fù)進(jìn)行。該法將生物反應(yīng)過程和泥水分離過程結(jié)合在一個(gè)池子中進(jìn)行。C-TECH方法是一種“充水和排水”活性污泥法系統(tǒng)，廢水按一定的周期和階段得到處理，故C-TECH方法是SBR工藝的一種變型。C-TECH工藝在七十年代開始得到研究和應(yīng)用，隨著電子計(jì)算機(jī)應(yīng)用和自動(dòng)化控制的日益普及，間隙運(yùn)行的C-TECH工藝由于其投資和運(yùn)行費(fèi)用低處理性能高超，尤其是其優(yōu)異的脫氮除磷功能而越來越得到重視，該工藝已廣泛應(yīng)用于城市污水和各種工業(yè)廢水的處理。
本文將簡(jiǎn)要介紹循環(huán)式活性污泥法(C-TECH)的主要特性及其在大型城市污水處理廠除氮脫磷方面的應(yīng)用。循環(huán)式活性污泥法工藝（C-TECH工藝）的基本組成及運(yùn)行方式 2.1 C-TECH工藝的組
循環(huán)式活性污泥法(Cyclic Activated Sludge Technology，簡(jiǎn)稱C-TECH工藝)是間隙式活性污泥法(SBR法)的一種變型。該工藝將可變?nèi)莘e活性污泥法過程和生物選擇器原理進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合。在循環(huán)式活性污泥法(C-TECH)中, 每一操作循環(huán)包括進(jìn)水-曝氣階段、沉淀階段、撇水階段和閑置階段等幾個(gè)過程。在操作循環(huán)的曝氣階段(同時(shí)進(jìn)水)一步完成生物降解過程(包括降解有機(jī)物、硝化/反硝化、生物除磷等過程)；在非曝氣階段完成泥水分離功能。排水裝置系移動(dòng)式撇水堰，籍此可將每一循環(huán)操作中所處理的廢水經(jīng)沉淀階段后排出系統(tǒng)。圖 1 表示單池或多池C-TECH系統(tǒng)的各個(gè)循環(huán)操作過程，包括進(jìn)水曝氣階段、固液分離階段和撇水階段等步驟。當(dāng)撇水結(jié)束后撇水階段尚有多余的時(shí)間可供支配時(shí)，可設(shè)置進(jìn)水-閑置階段。從圖1也可看出C-TECH系統(tǒng)中生物選擇器和主反應(yīng)區(qū)之間的相互聯(lián)系。2.1.1生物選擇器
在循環(huán)式活性污泥法工藝中設(shè)有生物選擇器,在此選擇器中,廢水中的溶解性有機(jī)物質(zhì)能通過酶反應(yīng)機(jī)理而迅速去除。選擇器可以恒定容積也可以可變?nèi)莘e運(yùn)行。污泥回流液中所含有的硝酸鹽可在此選擇器中得以反硝化。選擇器的最基本功能是防止產(chǎn)生污泥膨脹。2.1.2主曝氣區(qū)
在循環(huán)式活性污泥法工藝的主曝氣區(qū)進(jìn)行曝氣供氧，主要完成降解有機(jī)物和同時(shí)硝化/反硝化（simultaneous nitrification/denitrification）過程。循環(huán)式活性污泥法工藝操作循環(huán)過程
2.1.3污泥回流/排除剩余污泥系統(tǒng)
在池子的未端設(shè)有潛水泵，污泥通過此潛水泵不斷地從主曝氣區(qū)抽送至選擇器中(污泥回流量約為進(jìn)水流量的20 %左右)。所設(shè)置的剩余污泥泵在沉淀階段結(jié)束后將工藝過程中產(chǎn)生的剩余污泥排出系統(tǒng)。剩余污泥的濃度一般為10 g/l 左右。2.1.4撇水裝置
在池子的未端設(shè)有由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的可升降的撇水堰，以排出處理出水。撇水裝置及其它操作過程如溶解氧和排泥等均實(shí)行中央自動(dòng)控制。同時(shí)可以查看中國污水處理工程網(wǎng)更多技術(shù)文檔。2.2工藝的運(yùn)行方式和運(yùn)行階段
在循環(huán)式活性污泥法系統(tǒng)中，一般至少設(shè)二個(gè)池子，以使系統(tǒng)能處理連續(xù)的進(jìn)水。為此，在第一個(gè)池子中進(jìn)行沉淀和撇水時(shí)，在第二個(gè)池子中同時(shí)進(jìn)行進(jìn)水和曝氣過程，反之亦然。為避免充入池子的進(jìn)水通過短流影響處理水質(zhì)量，在工藝執(zhí)行沉淀、撇水過程時(shí)，一般需中斷進(jìn)水。在設(shè)有四個(gè)池子的系統(tǒng)中，通過合理地選擇各個(gè)池子的循環(huán)過程，可以產(chǎn)生連續(xù)均勻的出水。
根據(jù)處理出水要求，系統(tǒng)可以多種不同的適合進(jìn)水實(shí)際情況的循環(huán)過程進(jìn)行運(yùn)行。另外，為進(jìn)行硝化和反硝化或除磷也可以選擇不同的循環(huán)操作。
循環(huán)式活性污泥法系統(tǒng)簡(jiǎn)單地按曝氣和非曝氣階段進(jìn)行運(yùn)行，系統(tǒng)通過時(shí)間開關(guān)加以控制，每一循環(huán)的出水量是變化的。
根據(jù)生產(chǎn)性裝置的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，在旱流流量條件下，循環(huán)式活性污泥法系統(tǒng)以4小時(shí)循環(huán)周期能達(dá)到最佳的處理效果(2小時(shí)曝氣，2小時(shí)非曝氣)。在負(fù)荷較低時(shí)，可以調(diào)整循環(huán)中各個(gè)階段的時(shí)間分配以適應(yīng)此時(shí)的水力和有機(jī)負(fù)荷。如實(shí)際負(fù)荷僅為設(shè)計(jì)負(fù)荷的50%，則在4小時(shí)循環(huán)周期中，可采用1小時(shí)曝氣，3小時(shí)關(guān)閉曝氣的方式運(yùn)行。另外，還可考慮6小時(shí)和8小時(shí)循環(huán)周期。
每一循環(huán)具體可劃分為下列階段:(1)充水 / 曝氣(2)沉淀(3)撇水
(4)閑置(隨具體運(yùn)行情況而定)運(yùn)行階段1：曝氣階段
在曝氣階段，池子同時(shí)進(jìn)水，在進(jìn)水負(fù)荷較低時(shí)可適當(dāng)縮短曝氣時(shí)間，也可采用6小時(shí)循環(huán)系統(tǒng)，其中1小時(shí)沉淀，1小時(shí)撇水, 這種根據(jù)進(jìn)水負(fù)荷來調(diào)整運(yùn)行狀態(tài)所表現(xiàn)的靈活性是其他連續(xù)流系統(tǒng)所無法相比的。運(yùn)行階段2：沉淀階段
在此階段,系統(tǒng)停止曝氣和進(jìn)水，此時(shí)進(jìn)水可直接轉(zhuǎn)換到另一個(gè)池子。由于在沉淀階段無水力干擾因素存在，因而可以在池子中形成有利于沉淀的條件。污泥絮體在池子中沉淀下來，并形成污泥層，污泥層不斷下沉，在其上方形成上清液。在曝氣階段,池子中污泥呈均勻分布狀態(tài)，曝氣停止后，在池子中泥水混合液尚有部分殘余混合能量，因此在沉淀階段開始時(shí)，污泥顆粒利用這部分殘余能量進(jìn)行絮凝過程。在此混合能量消耗完后，污泥形成一邊界層，并以成層沉淀的方式進(jìn)行沉淀。在沉淀開始時(shí)，污泥沉速較慢，之后逐漸增加，在污泥進(jìn)入池底壓縮區(qū)時(shí)，沉速又逐漸減慢。
污泥的沉降速度主要取決于沉降開始時(shí)的污泥濃度，池子深度，池子表面積以及污泥的沉降性能。沉淀后污泥濃度可達(dá)10 g/l 左右。運(yùn)行階段3：撇水階段
在撇水階段移動(dòng)撇水堰沿給定軌道以較高的速度降到水面，在與水面接觸后，撇水裝置的下降速度即轉(zhuǎn)換到正常下降速度，當(dāng)撇水裝置下降到最低水位后，再返回到初始狀態(tài)。撇水堰渠的前部設(shè)有擋板，可以避免將水面可能存在的浮渣(泥)隨出水一起排出。運(yùn)行階段4：閑置階段
在實(shí)際操作中，撇水所需的時(shí)間往往小于理論設(shè)計(jì)最大時(shí)間，故撇水完成后剩余的時(shí)間即可作為閑置階段，此階段可以進(jìn)行充水(不曝氣)或其它反應(yīng)過程。在撇水器返回初始狀態(tài)三分鐘后，即開始作為閑置階段。3 工藝基本原理 3.1生物選擇器
與傳統(tǒng)意義的SBR反應(yīng)器不同，C-TECH工藝在進(jìn)水階段中不設(shè)單純的充水過程或厭氧進(jìn)水和缺氧進(jìn)水混合過程。另外，C-TECH工藝不同于SBR法的一個(gè)重要特性在于在反應(yīng)器的進(jìn)水處設(shè)置一生物選擇器。生物選擇器是一容積較小的污水污泥接觸區(qū)，在此接觸區(qū)內(nèi)，進(jìn)入反應(yīng)器的污水和從主反應(yīng)區(qū)內(nèi)回流的活性污泥相互混合接觸。生物選擇器的設(shè)置嚴(yán)格遵循活性污泥種群組成動(dòng)力學(xué)的有關(guān)規(guī)律，創(chuàng)造合適的微生物生長(zhǎng)條件并選擇出絮凝性細(xì)菌。生物選擇器的機(jī)理和作用在七十年代和八十年代分別由Chudoba和Wanner進(jìn)行了深入的研究。大量研究結(jié)果表明，設(shè)計(jì)合理的生物選擇器可有效地抑制絲狀性細(xì)菌的大量繁殖，克服污泥膨脹，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。有廢水需要處理的單位，也可以到污水寶項(xiàng)目服務(wù)平臺(tái)咨詢具備類似污水處理經(jīng)驗(yàn)的企業(yè)。
活性污泥的絮體負(fù)荷So/Xo(即基質(zhì)濃度So和活性微生物濃度Xo的比值)對(duì)系統(tǒng)中活性污泥的種群組成有較大的影響，較高的污泥絮體負(fù)荷將有助于絮凝性細(xì)菌的生長(zhǎng)和繁殖。傳統(tǒng)SBR工藝中，為防止可能發(fā)生的污泥膨脹，往往在循環(huán)過程中，通過快速進(jìn)水的方式使系統(tǒng)在某一時(shí)段內(nèi)產(chǎn)生較高的污泥絮體負(fù)荷。因此傳統(tǒng)SBR工藝中反應(yīng)池的進(jìn)水模式和方案對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行有很大的影響。在C-TECH工藝中，由于在池子首部設(shè)置有生物選擇器，使得活性污泥不斷地在選擇器中經(jīng)歷一高絮體負(fù)荷階段，從而有利于系統(tǒng)中絮凝性細(xì)菌的生長(zhǎng)。此外，在選擇器中較高的污泥絮體負(fù)荷可以提高污泥活性，使其能快速地去除廢水中的溶解性易降解基質(zhì)。一般地,由于溶解性易降解基質(zhì)較有利于絲狀性細(xì)菌的生長(zhǎng)，因此在選擇器中迅速地去除這部分基質(zhì)，可進(jìn)一步有效地抑制絲狀性細(xì)菌的生長(zhǎng)和繁殖。由于C-TECH工藝的這些特性，可使整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行不取決于污水處理廠的進(jìn)水情況，可以在任意進(jìn)水速率并且池子在完全混合的條件下運(yùn)行而不會(huì)發(fā)生污泥膨脹。3.2同步硝化反硝化和生物除磷
C-TECH工藝中的池子構(gòu)造和操作方式可允許在一個(gè)循環(huán)中同時(shí)完成硝化和反硝化過程。C-TECH系統(tǒng)的一個(gè)重要特性是在工藝過程中不設(shè)缺氧混合階段的條件下，高效地進(jìn)行硝化和反硝化，從而達(dá)到深度去除氮的目的(見表3)。在C-TECH工藝中，硝化和反硝化在曝氣階段同時(shí)進(jìn)行(co-currently or simultaneously)。運(yùn)行時(shí)控制供氧強(qiáng)度以及曝氣池中溶解氧濃度,使絮體的外周能保證有一個(gè)好氧環(huán)境進(jìn)行硝化，由于溶解氧濃度得到控制，氧在污泥絮體內(nèi)部的滲透?jìng)鬟f作用受到限制，而較高的硝酸鹽濃度(梯度)則能較好地滲透到絮體的內(nèi)部，因此在絮體內(nèi)部能有效地進(jìn)行反硝化過程。另外，在曝氣停止后的非曝氣階段中，沉淀污泥床中也存在有一定的反硝化作用。通過污泥回流，將部分硝酸鹽氮帶入設(shè)在池首的生物選擇器中，因此在選擇器中也有部分反硝化功能。
C-TECH系統(tǒng)中通過曝氣和非曝氣階段使活性污泥不斷地經(jīng)過好氧和厭氧的循環(huán)，這些反應(yīng)條件將有利于聚磷細(xì)菌在系統(tǒng)中的生長(zhǎng)和累積。因此C-TECH系統(tǒng)具有生物除磷的功能。生物除磷的效果很大程度上取決于進(jìn)水中所含有的易降解基質(zhì)的含量。在C-TECH工藝的選擇器中活性污泥通過快速酶去除機(jī)理吸附和吸收大量易降解的溶解性基質(zhì), 這些吸附和吸收的易降解基質(zhì)可用于后續(xù)的生物除磷過程，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的生物除磷功能起著非常重要的作用。根據(jù)Goronszy 等人的研究，當(dāng)微生物體內(nèi)吸附和吸收大量易降解物質(zhì)而且處在氧化還原電位為+100 mV至-150 mV 的交替變化的環(huán)境中時(shí)，系統(tǒng)可具有良好的生物除磷功能。圖2及圖3所示為典型C-TECH污水廠在進(jìn)水曝氣階段氨氮濃度硝酸鹽氮濃度以及溶解氧濃度的典型變化曲線。
3.3工藝控制方式
C-TECH工藝中的池子流態(tài)呈完全混合式,通過溶解氧探頭測(cè)定池子中曝氣階段開始時(shí)和曝氣階段結(jié)束時(shí)的溶解氧變化情況，從而可在生產(chǎn)性裝置上直接測(cè)得活性污泥的呼吸速率,所測(cè)得的污泥呼吸速率將直接作為調(diào)節(jié)曝氣階段曝氣強(qiáng)度和排除剩余污泥量的控制參數(shù)。由于這種控制方式能使池子中的溶解氧濃度與工藝要求相一致，故能最大程度地減少曝氣所需的能耗。C-TECH工藝除磷脫氮應(yīng)用實(shí)例
自七十年代以來，對(duì)循環(huán)式活性污泥法的機(jī)理及其應(yīng)用進(jìn)行了大量的研究和開發(fā)工作，工藝技術(shù)和設(shè)備不斷地得到完善，目前，循環(huán)式活性污泥法工藝在美國、澳大利亞、歐洲、亞洲等國的很多污水處理廠尤其在深度脫氮除磷方面得到大量應(yīng)用。
迄今為止，操作循環(huán)為4小時(shí)的C-TECH系統(tǒng)已成功地應(yīng)用于日處理從500人口當(dāng)量(120m3/d)至400000人口當(dāng)量(210000m3/d)規(guī)模的污水處理廠。
目前已經(jīng)投入運(yùn)行的最大的可變?nèi)莘e活性污泥法污水廠(采用C-TECH工藝)為澳大利亞的Quakers Hill污水處理廠，該廠擬進(jìn)行分期建設(shè)，全部建成后，共有五組C-TECH池子。設(shè)計(jì)時(shí)采用模塊布置方法，根據(jù)進(jìn)水水量情況逐步建成。目前已有二組C-TECH池子投入運(yùn)行，每組池子長(zhǎng)度為131 m，寬度為76 m，池子表面積達(dá)9956m2。每組C-TECH池子的進(jìn)水端設(shè)有生物選擇器，位于池子中部污泥回流泵(靠池壁設(shè)置)將主反應(yīng)區(qū)的活性污泥回流至生物選擇器并與污水混合接觸，選擇器的平均水力停留時(shí)間為1.0小時(shí)(包括回流量)。選擇器的運(yùn)行可分為曝氣和不曝氣二種方式。處理出水通過5個(gè)同步運(yùn)行的撇水裝置排出系統(tǒng)，各個(gè)撇水器的撇水速率保持相等。每一操作循環(huán)為4小時(shí)，其中曝氣時(shí)間為2小時(shí)。撇水速率為13毫米/分鐘。每一組C-TECH池子的處理能力為100000人口當(dāng)量。采用管式橡膠膜曝氣裝置進(jìn)行曝氣和混合。該廠已運(yùn)行五年，其運(yùn)行結(jié)果見表4。從該表可看出，C-TECH工藝具有非常高超的除磷脫氮效果。
澳大利亞Black Rock污水處理廠也是一個(gè)采用C-TECH工藝的污水處理廠,共設(shè)四個(gè)C-TECH池子, 每個(gè)池子長(zhǎng)為120米, 寬為60米, 池子表面積為7200平方米,池子設(shè)計(jì)最大水深為5米.該廠最大日處理能力可達(dá)210000 m3/d.進(jìn)水BOD5為370 mg/l, SS為360 mg/l,TKN為63 mg/l, TP為8.6 mg/l.安裝在池子底部的圓盤式橡膠膜曝氣系統(tǒng)提供曝氣和混合。在C-TECH池子中也結(jié)合有生物選擇器.每個(gè)池子設(shè)置八臺(tái)同步運(yùn)行可同時(shí)升降的長(zhǎng)度各為10米的撇水裝置.在設(shè)計(jì)該廠時(shí)進(jìn)行了為期一年的中試試驗(yàn)。
聯(lián)邦德國波茨坦(Potsdam)污水處理廠設(shè)計(jì)平均日處理量為21082 m3/d，最大設(shè)計(jì)小時(shí)流量為2490 m3/h。在旱流流量條件下循環(huán)周期為4小時(shí)，在雨天流量下為3小時(shí)。系統(tǒng)共設(shè)4個(gè)C-TECH單元，內(nèi)置于2個(gè)圓形池子中，每個(gè)池子的直徑為52m，最大設(shè)計(jì)水深為5.5m。由于該廠進(jìn)水泵提升能力過大，對(duì)后續(xù)生物處理段造成很大的沖擊，其進(jìn)水氮的負(fù)荷波動(dòng)高達(dá)4倍以上，見圖4。盡管氮的負(fù)荷波動(dòng)較大，但C-TECH系統(tǒng)高超的同時(shí)硝化反硝化效果仍能保證出水的氨氮和硝酸鹽氮濃度維持在很低的出水濃度。進(jìn)、出水氨氮濃度如圖5和圖6所示。出水硝酸鹽氮濃度一般在5mg/L以下。
捷克Znojmo污水處理廠 設(shè)計(jì)平均日處理量為19000 m3/d，最大設(shè)計(jì)小時(shí)流量為1800 m3/h。在旱流流量條件下循環(huán)周期為4小時(shí)，在雨天流量下為2.4小時(shí)。系統(tǒng)共設(shè)4個(gè)C-TECH單元，每個(gè)池子的長(zhǎng)為74m，寬為15.5m，最大設(shè)計(jì)水深為5.0m。該廠進(jìn)水總氮濃度在50mg/L左右，通過C-TECH工藝中高超的同步硝化/反硝化過程，其出水總氮濃度維持在5mg/L左右，見圖7。通過選擇器對(duì)絮凝性細(xì)菌的的選擇作用，系統(tǒng)的污泥沉降指數(shù)可降至50ml/g左右，見圖8。C-TECH工藝與傳統(tǒng)活性污泥法的比較
與傳統(tǒng)活性污泥法比較，C-TECH工藝最重要的特征是不設(shè)獨(dú)立的二沉池和刮泥系統(tǒng)(一般也不設(shè)初沉池)。在C-TECH方法中，活性污泥始終保持在一個(gè)池子中完成生物反應(yīng)和泥水分離過程。因此無需設(shè)置如傳統(tǒng)活性污泥法中將污泥從二沉池輸送至曝氣池的回流裝置(回流比一般為100%)，也無需設(shè)置如前置反硝化系統(tǒng)中的內(nèi)回流系統(tǒng)(內(nèi)回流比可達(dá)300%左右)。C-TECH系統(tǒng)中為生物選擇器而設(shè)置的回流系統(tǒng)其回流比一般僅為20%的日平均流量。因而C-TECH系統(tǒng)可節(jié)省大量的土建費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用(省掉二沉池、刮泥橋、回流污泥系統(tǒng)、用于硝化/反硝化的內(nèi)回流系統(tǒng)、攪拌裝置、曝氣池和二沉池之間的各種管道連接等)。當(dāng)由于進(jìn)水水質(zhì)和水量發(fā)生變化而影響污泥性質(zhì)(如絮凝效果等)和處理效果時(shí)，可簡(jiǎn)單地調(diào)節(jié)變化C-TECH系統(tǒng)中進(jìn)水和曝氣循環(huán)過程，而使系統(tǒng)重新恢復(fù)正常運(yùn)行。開發(fā)C-TECH工藝的主要目標(biāo)是盡可能降低基建和運(yùn)行費(fèi)用，簡(jiǎn)化操作過程，提高系統(tǒng)的可靠性和運(yùn)行的靈活性。7 C-TECH方法的主要優(yōu)點(diǎn)
（1）工藝流程非常簡(jiǎn)單, 土建和設(shè)備投資低(無初沉池和二沉池以及規(guī)模較大的回流污泥泵站，無需攪拌裝置)；
（2）能很好地緩沖進(jìn)水水質(zhì)水量的波動(dòng)，運(yùn)行靈活；
（3）在進(jìn)行生物除磷脫氮操作時(shí)，整個(gè)工藝的運(yùn)行得到良好的控制，處理出水水質(zhì)尤其是除磷脫氮的效果顯著優(yōu)于傳統(tǒng)活性污泥法；
（4）運(yùn)行簡(jiǎn)單，無需進(jìn)行大量的污泥回流和內(nèi)回流；
（5）無污泥膨脹, 沉淀過程在靜止環(huán)境中進(jìn)行，無漂泥現(xiàn)象，故工藝過程穩(wěn)定；（6）自動(dòng)化程度高，人員費(fèi)用?。?/p>
（7）采用組合式模塊結(jié)構(gòu)，布置緊湊，占地面積少，分期建設(shè)和擴(kuò)建方便。
第四篇：《氮及磷》教學(xué)設(shè)計(jì)方案
《氮和磷》教學(xué)設(shè)計(jì)方案
提綱
一、教學(xué)目標(biāo)
二、主要教學(xué)方法
三、重難點(diǎn)
四、教學(xué)準(zhǔn)備
五、教學(xué)過程
六、課堂評(píng)價(jià)
七、教學(xué)流程圖
八、課件結(jié)構(gòu)圖
二零一零年五月
教材：人民教育出版社全日制普通高級(jí)中學(xué)教科書（必修加選修）第二冊(cè)
第一單元第一節(jié)《氮和磷》教學(xué)設(shè)計(jì)方案
第一課時(shí)
班級(jí)：
時(shí)間：
制定者：
【教學(xué)目標(biāo)】 知識(shí)與技能：
1、使學(xué)生了解氮族元素性質(zhì)的相似性和遞變規(guī)律
2、使學(xué)生理解氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)
3、簡(jiǎn)單了解非極性分子的概念
4、使學(xué)生掌握運(yùn)用元素周期律和原子結(jié)構(gòu)理論知識(shí)知道元素化合物知識(shí)學(xué)習(xí)的方法 過程與方法：
通過自主學(xué)習(xí)，形成獨(dú)立思考能力，發(fā)現(xiàn)問題的能力，通過對(duì)氮?dú)庑再|(zhì)的重點(diǎn)難點(diǎn)的突破，發(fā)展科學(xué)探究能力，分析推理能力。情感態(tài)度與價(jià)值觀：
通過這節(jié)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生學(xué)會(huì)一種科學(xué)的思考問題、探究問題的方法，學(xué)習(xí)元素時(shí)聯(lián)系元素周期表性質(zhì)，舉一反三。通過氮?dú)?，二氧化氮等的學(xué)習(xí)，使學(xué)生在了解環(huán)境保護(hù)知識(shí)的同時(shí)，增強(qiáng)環(huán)境保護(hù)意識(shí)。
【主要教學(xué)方法】
實(shí)驗(yàn)演示法、直接講述法、課件展示法
【重點(diǎn)難點(diǎn)】
重點(diǎn)：氮族元素性質(zhì)的相似性和遞變規(guī)律
氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)
難點(diǎn)：非極性分子
【教學(xué)準(zhǔn)備】
教師準(zhǔn)備：大試管、水槽、橡膠手套、NO2、教學(xué)課件
學(xué)生準(zhǔn)備：
1、復(fù)習(xí)元素周期表的知識(shí)，對(duì)氮族元素有一大致的推斷
2、比較學(xué)過的鹵族元素、氧族元素、氮族元素非金屬性的強(qiáng)弱
【教學(xué)過程】（導(dǎo)入）：光化學(xué)煙霧
1943年，美國洛杉磯市發(fā)生了世界上最早的光化學(xué)煙霧事件。此后，在北美、日 本、澳大利亞和歐洲部分地區(qū)也先后出現(xiàn)這種煙霧。經(jīng)過反復(fù)的調(diào)查研究,直到1958年才發(fā)現(xiàn)，這一事件是由于洛杉磯市擁有的250萬輛汽車排氣污染造成的，這些汽車每天消耗約1600t汽油，向大氣排放1000多噸碳?xì)浠衔锖?00多噸氮氧化物。這些氣體受陽光作用，釀成了危害人類的光化學(xué)煙霧事件。
簡(jiǎn)單介紹引起光化學(xué)煙霧的氣體、過渡到氮族元素上，開始課程。（板書）：
一、氮
（講解）氮是一種重要的元素，它以化合態(tài)存在于多種無機(jī)物和有機(jī)物中，是構(gòu)成橫蛋白質(zhì)和核酸不可缺少的成分。在空氣中氮以氮?dú)獾男问酱嬖?，是空氣的主要成分?/p>
（板書）
1、氮?dú)獾奈锢硇再|(zhì)：（副板書，簡(jiǎn)單寫）
氮在常況下是一種無色無味無嗅的氣體，且通常無毒。氮?dú)庹即髿饪偭康?8.12%（體積分?jǐn)?shù)），在標(biāo)準(zhǔn)情況下的氣體密度是1.25g·dm-3，氮?dú)庠跇?biāo)準(zhǔn)大氣壓下，冷卻至-195.8℃時(shí)，變成沒有顏色的液體，冷卻至-209.86℃時(shí)，液態(tài)氮變成雪狀的固體。
氮?dú)庠谒锶芙舛群苄?，在常溫常壓下?體積水中大約只溶解0.02體積的氮?dú)狻Ｋ莻€(gè)難于液化的氣體。在水中的溶解度很小，在283K時(shí)，一體積水約可溶解0.02體積的N2,氮?dú)庠跇O低溫下會(huì)液化成白色液體，進(jìn)一步降低溫度時(shí)，更會(huì)形成白色晶狀固體。在生產(chǎn)中，通常采用灰色鋼瓶盛放氮?dú)狻?/p>
（講解）
氮?dú)馐怯傻咏M成的雙原子分子。氮分子中，2個(gè)氮原子共用3對(duì)電子，形成3個(gè)共價(jià)鍵。（課件）
氮?dú)夥肿拥姆肿榆壍朗綖?,對(duì)成鍵有貢獻(xiàn)的是 三對(duì)電子，即形成兩個(gè)π鍵和一個(gè)σ鍵。對(duì)成鍵沒有貢獻(xiàn)，成鍵與反鍵能量近似抵消，它們相當(dāng)于孤電子對(duì)。由于N2分子中存在叁鍵N≡N，所以N2分子具有很大的穩(wěn)定性。
（講解）
氮分子中的鍵都是非極性鍵，公用電子對(duì)不偏向任何一個(gè)原子，像這樣以非極性鍵結(jié)合成的雙原子分子是非極性分子，如H2、O2、Cl2等。（課件）flash展示分子成鍵和斷鍵過程（課件）
2、氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì) 1)氮?dú)馀c氫氣的反應(yīng) N?+ 3H?—高溫、高壓、催化劑→2NH?
（講解）工業(yè)上利用這一反應(yīng)原理合成氨。關(guān)于合成氨工業(yè)，我們將在下一章講解。（課件）
2)氮?dú)馀c氧氣的反應(yīng)（講解）
空氣的主要成分是氮?dú)夂脱鯕?，在通常情況下，他們不起反應(yīng)。但是，在放電條件下，氮?dú)夂脱鯕鈪s可以直接化合，生成無色、無味、不溶于水的NO氣體。（課件）
N?+O?——放電→2NO
（講解）
反應(yīng)生成的N0在常溫下很容易與空氣中的氧氣化合，生成紅棕色、有刺激性氣味的二氧化氮?dú)怏w。（課件）
2NO+O?——→2NO?
（演示實(shí)驗(yàn)）說明NO與N02之間的相互轉(zhuǎn)化
在大試管內(nèi)充滿N02，把試管倒置放入盛水的水槽，可以看到試管內(nèi)水面上升，試管內(nèi)氣體由紅棕色變成無色。用拇指堵住試管口，并振蕩試管，可看到氣體又由紅棕色變?yōu)闊o色。（實(shí)驗(yàn)時(shí)帶橡膠手套）（思考）為什么會(huì)發(fā)生上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象？
為什么要帶橡膠手套？（課件）課件flash展示實(shí)驗(yàn)過程
（講解）帶上橡膠手套是為了防止腐蝕手，下面讓我們來學(xué)習(xí)一下這個(gè)原理。（課件）
3NO?+H2O——→2HNO?+NO（講解）
N02是一種有毒氣體，易溶于水，它與水發(fā)生反應(yīng)生成HNO?和NO。工業(yè)上用這一反應(yīng)制取硝酸。
這也是為什么要帶橡膠手套的原因。（講解）
上述幾個(gè)反應(yīng)是在自然界中經(jīng)常發(fā)生的重要反應(yīng)。（以下省略）（討論）
可以讓同學(xué)結(jié)合剛才所學(xué)簡(jiǎn)述“一場(chǎng)雷雨一場(chǎng)肥”的原理。（課件）
3、氮?dú)獾挠猛荆ǜ卑鍟?/p>
（講解）是合成氨、制硝酸的重要原料。做保護(hù)氣等。
【本課總結(jié)】
總結(jié)本節(jié)課的主要內(nèi)容。
【課堂評(píng)價(jià)練習(xí)】
隨堂練習(xí)，作業(yè)
【補(bǔ)充材料】
氮?dú)獾膶?shí)驗(yàn)室制法： 制備少量氮?dú)獾幕驹硎怯眠m當(dāng)?shù)难趸瘎被蜾@鹽氧化，最常用的是如下幾種方法：
⑴加熱亞硝酸銨的溶液：
（343k）NH4NO2 ===== N2↑+ 2H2O ⑵亞硝酸鈉與氯化銨的飽和溶液相互作用：
NH4Cl + NaNO2 === NaCl + 2 H2O + N2↑
⑶將氨通過紅熱的氧化銅： NH3+ 3 CuO === 3 Cu + 3 H2O + N2↑
⑷氨與溴水反應(yīng)： NH3 + 3 Br2(aq)=== 6 NH4Br + N2↑
⑸重鉻酸銨加熱分解：
（NH4)2Cr2O7===N2↑+Cr2O3+4H2O
【教學(xué)流程圖】
【課件結(jié)構(gòu)圖】
第五篇：A2O生物脫氮除磷工藝與MBR工藝簡(jiǎn)介及焚燒發(fā)電廠滲濾液處理
A2O是Anaeroxic-Anoxic-Oxic的英文縮寫，A2O生物脫氮除磷工藝是傳統(tǒng)活性污泥工藝、生物硝化及反硝化工藝和生物除磷工藝的綜合。工作原理
其工藝流程圖如下圖，生物池通過曝氣裝置、推進(jìn)器(厭氧段和缺氧段)及回流渠道的布置分成厭氧段、缺氧段、好氧段。
在該工藝流程內(nèi)，BOD5、SS和以各種形式存在的氮和磷將一一被去除。A2O生物脫氮除磷系統(tǒng)的活性污泥中，菌群主要由硝化菌和反硝化菌、聚磷菌組成。在好氧段，硝化細(xì)菌將入流中的氨氮及有機(jī)氮氨化成的氨氮，通過生物硝化作用，轉(zhuǎn)化成硝酸鹽；在缺氧段，反硝化細(xì)菌將內(nèi)回流帶入的硝酸鹽通過生物反硝化作用，轉(zhuǎn)化成氮?dú)庖萑氲酱髿庵?，從而達(dá)到脫氮的目的；在厭氧段，聚磷菌釋放磷，并吸收低級(jí)脂肪酸等易降解的有機(jī)物；而在好氧段，聚磷菌超量吸收磷，并通過剩余污泥的排放，將磷除去。
工藝特點(diǎn)
(1)厭氧、缺氧、好氧三種不同的環(huán)境條件和種類微生物菌群的有機(jī)配合，能同時(shí)具有去除有機(jī)物、脫氮除磷的功能。
(2)在同時(shí)脫氧除磷去除有機(jī)物的工藝中，該工藝流程最為簡(jiǎn)單，總的水力停留時(shí)間也少于同類其他工藝。
(3)在厭氧—缺氧—好氧交替運(yùn)行下，絲狀菌不會(huì)大量繁殖，SVI一般小于100，不會(huì)發(fā)生污泥膨脹。
(4)污泥中磷含量高，一般為2．5％以上。
一、MBR可提式暴起系統(tǒng)
可提升式垃圾滲濾液MBR生化段微孔曝氣裝置
由于垃圾滲濾液MBR段的曝氣方式主要有微孔曝氣和射流曝氣兩種，射流曝氣相對(duì)于微孔曝氣有三個(gè)缺點(diǎn)：1.投資成本高，2.能耗運(yùn)行費(fèi)用高，3.池內(nèi)水溫高。水溫的升高，（超過38攝氏度，造成硝化速率降低），還需要配套冷卻系統(tǒng)。另外射流曝氣還存在曝氣不均(曝氣只向一個(gè)方向)的現(xiàn)象，有的區(qū)域曝氣過量,有的區(qū)域曝氣明顯不足,這樣可能造成生物膜被沖脫或因缺氧生物膜也者脫落，影響系統(tǒng)的生化性。
采用可提升式垃圾滲濾液MBR生化段微孔曝氣裝置，采用橡膠可變孔微空曝氣，底盤設(shè)有止回閥裝置，當(dāng)管道系統(tǒng)停止供氣時(shí)阻止混合液進(jìn)入布?xì)庵Ч?，這樣可避免支管內(nèi)進(jìn)入混合液而被堵塞現(xiàn)在膜的材質(zhì)，膜片具有抗附著表面的專用進(jìn)口橡膠（EPDM）。
同時(shí)，由于曝氣管直徑較小，不易產(chǎn)生氣泡聚集現(xiàn)象，水氣混合狀態(tài)更趨合理。因此，其氧的轉(zhuǎn)移率高，比一般產(chǎn)品高15%。
采用該曝氣裝置可直接從池底提升至水面以上，即使有曝氣頭損壞或堵塞可提出池面維護(hù)檢修。
該曝氣系統(tǒng)曝氣管路和牽引提升系統(tǒng)均采用316不銹鋼，確保提升強(qiáng)度和水下腐蝕現(xiàn)象。確保系統(tǒng)正常降、落。
二、垃圾焚燒發(fā)電場(chǎng)垃圾滲濾液特色技術(shù)
針對(duì)垃圾焚燒發(fā)電廠的新鮮垃圾滲濾液，可生化性較好，而COD、氨氮、SS濃度相當(dāng)高，水質(zhì)復(fù)雜的特點(diǎn)，首先進(jìn)行有效的預(yù)處理后進(jìn)入MBR生化系統(tǒng)，然后進(jìn)入納濾/反滲透系統(tǒng)，濃縮液進(jìn)行集中處理，處理出水全部達(dá)標(biāo)，可回用綠化，甚至回用為工業(yè)用水。沼氣收集處理可焚燒發(fā)電。
根據(jù)工程具體情況選擇MBR的形式以及膜的搭配，有效節(jié)約投資與運(yùn)行費(fèi)用。
三、城市生活垃圾填埋場(chǎng)垃圾滲濾液處理特色技術(shù)Ⅰ
垃圾滲濾液首先經(jīng)過預(yù)處理，然后進(jìn)入外置式加強(qiáng)型MBR系統(tǒng)，MBR出水進(jìn)入納濾和反滲透系統(tǒng)，出水達(dá)標(biāo)排放或者回用。
外置式MBR系統(tǒng)一般用于垃圾滲濾液處理規(guī)模在200噸/天以上的工程中，主要有“一級(jí)A/O/N系統(tǒng)＋二級(jí)A/O＋外置式管式膜系統(tǒng)”組成。
對(duì)于規(guī)模比較大的垃圾滲濾液處理工程，特別設(shè)計(jì)了兩級(jí)生化A/O，并且進(jìn)行了強(qiáng)化，利用管式膜超濾出水，脫氮效率大大提高，這樣對(duì)后續(xù)的納濾/反滲透系統(tǒng)的負(fù)荷大大降低，對(duì)濃縮液的處理也相對(duì)容易。
四、城市生活垃圾填埋場(chǎng)垃圾滲濾液處理特色技術(shù)Ⅱ
垃圾滲濾液經(jīng)過預(yù)處理進(jìn)入加強(qiáng)型內(nèi)置式MBR系統(tǒng)，然后MBR出水經(jīng)入納濾和反滲透系統(tǒng)。本工藝特點(diǎn)是采用加強(qiáng)型內(nèi)置式MBR系統(tǒng)，在MBR反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)，其中的大部分污染物被混合液中的活性污泥去除，再在外壓作用下由膜過濾出水。這種形式的MBR反應(yīng)器由于省去了混合液循環(huán)系統(tǒng)，并且靠抽吸出水，能耗相對(duì)較低；占地較分置式更為緊湊。缺點(diǎn)膜通量相對(duì)較低。
五、城市生活垃圾填埋場(chǎng)垃圾滲濾液處理特色技術(shù)Ⅲ
垃圾滲濾液經(jīng)過預(yù)處理進(jìn)入加強(qiáng)型外置式MBR系統(tǒng)，然后MBR出水經(jīng)入催化氧化系統(tǒng)，最后通過反滲透系統(tǒng)。
本工藝特點(diǎn)是采用我公司新研發(fā)的催化氧化系統(tǒng)，通過催化氧化系統(tǒng)出水COD可控制在100mg/l左右，反滲透系統(tǒng)作為一個(gè)出水達(dá)標(biāo)排放的保證措施，當(dāng)催化氧化系統(tǒng)出水達(dá)標(biāo)的時(shí)候，反滲透系統(tǒng)可以不啟動(dòng)，如果啟動(dòng)后，產(chǎn)生的濃縮液可以通過催化氧化系統(tǒng)有效處理。該系統(tǒng)處理污染物徹底，濃縮液產(chǎn)生量少。
點(diǎn)擊咨詢 