氮磷污染危害及脱氮除磷基本概念.ppt

污水生物脱氮除磷技术 1 1氮磷污染物来源点源污染 生活污水和工业废水外源性负荷面源污染 主要来源农业内源性负荷 内源性负荷是沉积物中氮和磷的释放 水生动植物新陈代谢分解等 1 1 1生活污染源人类生活过程中产生的的污水 是水体的主要污染源之一 生活污水中含大量有机物如纤维素 淀粉 糖类脂肪蛋白质等 常含病原菌 病毒和寄生虫卵 含无机盐类氯化物 硫酸盐 磷酸盐 碳酸氢盐和钠 钾 钙 镁等 据估算 我国人均体内排出的磷为1 8g d左右 生活污水中含有机氮和氨态氮 其来自于食物中蛋白质代谢的废弃物 一般每人产生11g d氮态废物 新鲜生活污水中有机氮约占40 氨氮约占60 1 1 2工业污染源食品加工企业 乳制品行业 化肥生产企业等工业废水中含有大量较高浓度的氮 含磷工业主要是磷化工业 排放的污水中含有磷酸盐 氟化物 二氧化硅等 1 1 3农业面源面源性的农业污染物 包括肥料 农药和动物粪便 肥料和农药通过雨水冲淋 农业排水和地表径流进入河道和水体 成为直接营养源 畜禽养殖业废料和水中野生动物的排泄物 氮磷含量相当高 也会大量进入水体 1 1 4沉积物中氮和磷的排放沉积物是湖泊的主要污染内源 是污染物的蓄积库 各途径的营养盐经湖泊物理 化学 生物化学作用沉积湖底 成为湖泊营养盐的内负荷 在湖泊环境发生变化时 如入湖营养盐负荷减少或完全截污后 沉积物中的营养盐会逐步释放出来 补充湖水中的营养盐 1 2氮磷污染危害与水质富营养化氮素物质对水体环境和人类都具有很大的危害 主要表现在以下几个方面 氨氮会消耗水体中的溶解氧 氨化 硝化 含氮化合物对人和其它生物有毒害作用 a 氨氮对鱼类有毒害作用b NO3 和NO2 可被转化为亚硝胺 一种 三致 物质 加速水体的 富营养化 过程 水体富营养化 是指在人类活动的影响下 生物所需的氮 磷等营养物质大量进入湖泊 河口 海湾等缓流水体 引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖 水体溶解氧量下降 水质恶化 鱼类及其他生物大量死亡的现象 以武汉东湖为例 据中科院水生所 武汉大学生物系等单位调查 在60年代初 水体尚未呈富营养状态时 全湖的浮游生物 漂浮生物 挺水植物 沉水植物与底栖动物构成良好的生物系统 具有一定群落规律 其水生维管束植物多达83种53属29科 全湖植被覆盖率达到83 而现在 由于长期以来生活污水和工业废水未经有效处理 大量排放入湖中 东湖生态环境发生急剧变化 其植被覆盖率由过去的83 下降至不足3 水生植物种类减少到58种 群落结构发生明显变化 沉水植物比例下降 过去在全湖中占绝对优势的黄丝草几乎绝迹 表征水质富营养状态的蓝藻 绿藻数量上升成为优势种类 六湖连通 将东湖 沙湖 北湖 杨春湖 严东湖 严西湖六个湖泊贯通 并与长江相连 实现引江济湖 湖湖连通 从而改善武汉地区水域环境引江济湖工程的目的是 换 通过 换 使得污染水源的各个污染指标得到稀释 从而增强污染水体的自净能力 以达到对水质的优化 类似有西湖调水工程 玄武湖调水工程等 1 3污水处理水质目标与国内外污水氮磷去除标准1 3 1污水处理水质目标和水质标准1 城市污水处理的水质对象与方法主要对象 SS和氮磷营养物质方法 机械法 化学法 生化法 污水处理工艺流程核心 2 污水处理水质目标和水质标准城市污水和污泥经过有效处理之后 其排放 利用和处置的去向往往因地而异 因此必须根据当地的具体情况 依据国家和地方的有关水质标准和接纳水体的等级划分 水质目标 合理确定城市污水处理厂的污水处理程度和水质指标 1 城镇污水处理厂污染物排放标准 GB18918 2002 基本控制项目最高允许排放浓度 日均值 如表1所示 表1基本控制项目最高允许排放浓度 日均值 单位 mg L 表2地面水环境质量标准 GB3838 2002 摘录 单位 mg L 1 I类主要适用于源头水 国家自然保护区 2 II类主要适用于集中式生活饮用水水源地一级保护区 珍贵鱼类保护区 鱼虾产卵场等 3 III类主要适用于集中式生活饮用水水源地二级保护区 一般鱼类保护区及游泳区 4 IV类主要适用于一般工业水区及人体非直接接触的娱乐用水区 5 V类主要适用于农业用水区及一般景观要求水域 3 海水水质标准 GB3097 1997 目前污水排海工程按该标准控制达标 经环境容量预测确定污水处理厂的出水水质或排放总量 表3海水水质标准 GB3097 1997 摘录 单位 mg L 1 第一类适用于海洋渔业水域 海上自然保护区和珍稀濒危海洋生物保护区 2 第二类适用于水产养殖区 海水浴场 人体直接接触海水的海上运动或娱乐区 以及与人类食用直接有关的工业用水区 3 第三类适用于一般工业用水区 滨海风景旅游区 4 第四类适用于海洋港口水域 海洋开发作业区 4 城市污水再生利用城市杂用水水质标准 GB T18920 2002 该标准是城市污水再生后回用于生活杂用水的水质标准 5 农田灌溉水质标准 GB5084 2005 当出水用于农灌时应执行的标准 6 农用污泥中污染物控制标准 GB4284 84 该标准适用于城市污水处理厂污泥用于农田时的控制标准 1 3 2国内外污水氮磷去除1 我国污水氮磷去除指标值 氮磷指标值值变化如表4所示 表4氮磷指标值变化单位 mg L 括号外数值为水温 12 的标准 括号内为水温 12 的标准 2 国外污水氮磷去除指标值美国制定了污水处理厂污染物排放的基本标准 即 双30标准 BOD SS排放指标均为30mg L 在LakeTahoe 太浩湖 GreatLakes 北美五大湖 TheOccoquanReservoirandtheChesapeakeBay NorthernGulfofMexico四个流域或地区执行非常严格的氮磷排放标准 TN低于3mg L或5mg L TP低于0 1mg L或0 2mg L 澳大利亚的氮污染物排放标准也分为国家标准和地方标准 如国家排放标准规定 出水TN 10mg L的概率至少保证90 同时出水TN 5mg L的概率至少保证50 某地方排放标准规定 出水TN 5mg L的概率至少保证90 同时出水TN 3mg L的概率至少保证50 欧洲的氮磷排放标准按规模分别制定 表5欧盟部分国家氮磷排放限值及达标率 1 4污水脱氮除磷厌氧 缺氧 好氧基本概念辨析 由于生物脱氮 除磷的需要 在传统活性污泥法的基础上 将厌氧状态组合到活性污泥中 因此在生物反应器中就产生了厌氧 缺氧 好氧的分区状态 或者是在同一生化反应器中反复周期地实现厌氧 缺氧 好氧状态 污水中的厌氧 缺氧 好氧状态不仅体现在溶解氧的变化上 也体现在参与反应的微生物 呼吸类型 最终电子受体等方面 1 4 1厌氧 厌氧一般是指混合液不存在溶解氧 或溶解氧浓度极低 且其中也没有硝酸盐存在的状态 主要以低分子有机物 CO2 以及一些高能化合物为电子受体 此时混合液中的溶解性和颗粒性有机物将发生水解酸化反应 根据其中的溶解氧浓度 厌氧过程又分为完全厌氧 甲烷化 兼性厌氧 水解酸化 和暂时厌氧 1 4 2缺氧 缺氧状态下混合液中不存在溶解氧 或溶解氧浓度极低 而存在大量的硝酸盐氮 此时由于混合液中的溶解氧浓度极低 不足以供给氧化还原反应的电子受体 因此该过程中主要以硝酸盐作为电子受体 在此过程中主要发生有机物的降解反应以及反硝化反应 1 4 3好氧 好氧状态是指污水中存在溶解氧的状态 一般指溶解氧浓度 1mg L 此时混合液中的电子受体主要为溶解氧 在溶解氧不足的情况下 混合液中的部分硝酸盐也会作为电子受休 好氧环境下主要发生有机物的降解 有机氮的氨化 氨氮的氧化以及同步硝化反硝化反应 简单的说 混合液中既不存在溶解氧 又不存在硝酸盐的状态为厌氧状态 存在硝酸盐但不存在溶解氧的状态为缺氧状态 混合液中溶解氧作为主要电子受体的状态为好氧状态 随着污水处理技术的不断发展 厌氧 缺氧 好