脱氮除磷pt教学课件

1、第二十章 脱氮除磷学习内容1. 概述2. 氮的去除2.1存在形式2.2氮的去除2.3 生物脱氮3 磷的去除3.1 存在形式3.2 磷的去除3.3 生物除磷原理3.4 生物除磷工艺1 概述1.1 深度处理是进一步去除常规二级处理所不能完全去除污水中杂质的净化过程.1.2 深度处理目的：水资源短缺、污水回用 脱色 除臭 COD BOD SS1.3 深度处理对象 营养型无机盐 重金属 细菌、病菌1.4 深度处理水用途: 排放、回用、回灌地下 。 安徽巢湖湖区水质中度富营养状态 环保部门的专业队伍打捞巢湖蓝藻 1.5 NP危害无锡太湖暴发蓝藻水华危机 昆明滇池海埂一线的岸边，湖水如绿油漆一般。 莆田市

2、南日边防派出所官兵帮助渔民打捞因赤潮造成的死鱼 赤潮会严重影响渔业生产 1.5 危害（1）富营养化N、P引起，藻类问题（滇池，太湖）；（2） 提高制水成本应用水，污水消毒时，增加投氯量；（3）污水回用填塞管道NH3N可促进设备中微生物的繁殖；（4） 农业灌溉TN不大于1mg/l，否则对农作物有影响。2.1 氮的存在形态N无机NNOx-N(硝态氮)T K N(凯氏氮)TN(总N)NH3-NNO3-NNO2-N有机N （尿素、氨基酸、蛋白质）在生活污水中，主要含有有机氮和氨态氮，它们均来源于人们食物中的蛋白质。 2. 氮的去除折点加氯法（第十四章，消毒）吹脱法（第十八章）离子交换法（第十六章，离子

3、交换法）生物脱氮 2.2 氮的去除2.3.1 生物脱氮原理2.3.2 影响因素2.3.3 脱氮工艺2.3 生物脱氮2.3.1 生物脱氮原理生物脱氮: 在微生物的作用下，将有机氮和氨态氮转化为N2的过程。 生物脱氮可分为三个步骤： 氨化硝化反硝化由于氨化反应速度很快，在一般废水处理设施中均能完成，故生物脱氮的关键在于硝化和反硝化。 生物脱氮原理在未经处理的新鲜废水中有机氮氨态氮蛋白质、尿素、胺类化合物、硝基化合物以及氨基酸等NH3及NH4等氨化菌(水解、氧化)（1）氨化- 氨化作用是指将有机氮化合物转化为NH3-N的过程，也称为矿化作用。2.4.1 生物脱氮原理生物脱氮原理以氨基酸为例：氧化脱氨

4、基水解脱氨基还原脱氨基 氨化细菌氨化细菌种类很多，主要有好氧性的荧光假单胞菌和灵杆菌、兼性的变形杆菌和厌氧的腐败梭菌等。氨化反应无论在好氧还是厌氧条件下 ，中性、碱性还是酸性环境中都能进行 。活性污泥和生物膜系统内能够比较完全地完成氨化反应。生物脱氮原理氨态氮硝酸盐氮1g氨氮氧化需氧4.57gNO2-N亚硝酸盐氮亚硝化菌硝化菌需氧3.43g需氧1.14g在硝化反应中，还有H+释放（2） 硝化作用-指将NH3-N氧化为NOx-N的生物化学反应，这个过程由亚硝酸菌和硝酸菌共同完成，包括亚硝化反应和硝化反应两个步骤。 项 目亚硝化菌硝化菌细胞形状椭球或棒状椭球或棒状细胞尺寸（m）11.50.51.0

5、革兰氏染色阴性阴性世代期（h）8361259自养性专性兼性需氧性严格好氧严格好氧最大比增长速率mh-10.040.080.020.06产率系数Y(mg细胞/基质mg)0.040.130.020.07饱和常数K（mg/L）0.63.60.31.7亚硝化菌和硝化菌的基本特征生物脱氮原理环境条件硝化菌为化能自养菌，广泛存活在土壤中硝化菌生存需要的环境条件好氧条件氧是硝化反应的电子受体，反应器内溶解氧含量的高低，必将影响硝化反应的进程，实验结果证实，在硝化反应的曝气池内，溶解氧含量不得低于1mgL。从CO2获取C源，从无机物的氧化中获取能量溶解氧pH值营养物质水温活性污泥有毒物质（2）硝化反应环境条件

6、环境条件溶解氧pH值营养物质水温活性污泥有毒物质生物脱氮原理环境条件 PH值的影响在硝化反应过程中，释放H+离子，使pH值下降;硝化菌对pH值的变化十分敏感，为了保持适宜的pH值，应当在废水中保持足够的碱度，以调节pH值的变化;1g氨态氮(以N计)完全硝化，需碱度(以CaCO3计)7.1g。对硝化菌的适宜的pH值为8.0-8.4。溶解氧pH值营养物质水温活性污泥有毒物质（2）硝化反应环境条件环境条件溶解氧pH值营养物质水温活性污泥有毒物质生物脱氮原理环境条件混合液中有机物含量不应过高，BOD5应在1520mgL以下硝化菌是自养型菌，有机基质浓度并不是它的增殖限制因素，若BOD值过高，将使增殖速

7、度较高的异养型细菌迅速增殖，从而使硝化菌不能成为优占种属。环境条件溶解氧pH值营养物质水温活性污泥有毒物质（2）硝化反应生物脱氮原理环境条件硝化反应的适宜温度是2030，15以下时，硝化反应速度下降，5时完全停止。环境条件溶解氧pH值营养物质水温活性污泥有毒物质（2）硝化反应生物脱氮原理环境条件硝化菌在反应器内的停留时间，即生物固体平均停留时间(污泥龄) (c) N，必须大于其最小的世代时间(c)min N ，否则将使硝化菌从系统中流失殆尽。一般对(c) N的取值应为硝化菌最小世代时间的2倍以上，即安全系数应大于2。硝化菌的最小世代时间在适宜温度条件下为3d，因此(c) N值为6d，最高可以到

8、10d。 (c) N值与温度密切相关，温度低， (c) N取值应相应明显提高。环境条件溶解氧pH值营养物质水温活性污泥有毒物质（2）硝化反应生物脱氮原理环境条件除重金属外，对硝化反应产生抑制作用的物质还有：高浓度的NH4-N、高浓度的NO-X-N、高浓度的有机基质以及络合阳离子等。环境条件溶解氧pH值营养物质水温活性污泥有毒物质（2）硝化反应生物脱氮原理硝酸氮（NO3-N）（NO2-N）亚硝酸氮氮气(主要过程)有机氮化合物反硝化菌异化反硝化(细菌组成部分)同化反硝化（异养型兼性菌）（3）反硝化-缺氧条件下，NOx-N被反硝化菌用作电子受体被还原为氮气过程。 生物脱氮原理以碳源甲醇为例： 反硝化

9、菌生物学特性：反硝化菌为异养型兼性菌。在厌氧条件下，以NO3-N为电子受体，以有机碳为电子供体。在好氧条件下，反硝化菌利用氧进行呼吸，氧成为电子受体，阻碍NO3-O成为电子受体而使N难还原成N2。有碱度的生成(3)反硝化反应生物脱氮原理影响因素碳源反硝化菌生存需要的环境条件能为反硝化菌所利用的碳源较多，从废水生物脱氮考虑，有下列二类：一是原废水中所含碳源当原废水（）时即可认为碳源充足。二是外加碳源，多采用甲醇(CH3OH)，因为甲醇被分解后的产物为C02、H2O，不留任何难降解的中间产物。(3)反硝化反应生物脱氮原理影响因素对反硝化反应最适宜的pH值是6.5-7.5pH值高于8低于6，反硝化速

10、率将大为下降。溶解氧应控制在0.5mgL以下反硝化菌属异养兼性菌，在无分子氧同时存在硝酸和亚硝酸离子的条件下，它们能够利用这些离子中的氧进行呼吸，使硝酸盐还原。另一方面，反硝化菌体内的某些酶系统组分，只有在有氧条件下，才能够合成。这样，反硝化反应宜于在厌氧、好氧条件交替的条件下进行，(3)反硝化反应生物脱氮原理影响因素反硝化反应的最适宜温度是20-40，低于15反硝化反应速率降低。在冬季低温季节，可采用如下措施：提高生物固体平均停留时间；降低负荷；提高废水的水力停留时间。(4)脱氮新理论生物脱氮原理短程硝化-反硝化把两个反应过程分开关键点：对于反硝化菌，NO3N， NO2N都可做电子受体，控制

11、硝化反应停止在亚硝化阶段研究结果：控制较高的温度（2535），较低的溶解氧和较高的pH值和极短的污泥龄条件2 生物脱氮工艺1969年由美国的Barth提出，它将有机物氧化，硝化及反硝化段独立开来，每一部分都有其自己的沉淀池和各自独立的污泥回流系统。a. 三段生物脱氮工艺b 两段后置反硝化：两级生物脱氮系统，将前两级BOD去除和硝化两道反应过程合在同一反应器内进行，第一级池去除BOD，将有机氮转化为NH3、NH4+，同时使NH3、NH4+进一步氧化成NOxN。第二级池在缺氧条件下，将NOxN还原为氮气，并逸出大气，应采取厌氧缺氧的运行方式。碳源，既可投加CH3OH（甲醇）作为外加碳源，亦可引入原

12、废水作为碳源。 缺氧段位于系统前面，从曝气池末端回流含有大量硝酸盐的混合液，在缺氧池中进行反硝化脱氮，反硝化反应以原污水中的有机物为碳源，这是目前通称的缺氧-好氧（AO）反硝化生物脱氮工艺。c. 缺氧-好氧生物脱氮工艺-A/O工艺d. Bardenpho生物脱氮工艺设立两个缺氧段，第一段利用原水中的有机物为碳源和第一好氧池中回流的含有硝态氮的混合液进行反硝化反应。为进一步提高脱氮效率，废水进入第二段反硝化反应器，利用内源呼吸碳源进行反硝化。曝气池用于吹脱废水中的氮气，提高污泥的沉降性能，防止在二沉池发生污泥上浮现象。A/O 工艺离子交换法离子交换剂 常用天然的离子交换剂，如沸石等。与合成树脂相

13、比，天然离子交换剂价格便宜且可用石灰再生。沸石对阳离子的交换选择性：K+,NH 4+ Na+Ba 2+ Ca 2+ Mg 2+空气吹脱基本原理废水中，NH3与NH4以如下的平衡状态共存： 这一平衡受pH值的影响，pH值为10.511.5时，因废水中的氮呈饱和状态而逸出。 吹脱过程包括将废水的pH值提高至10.5 11.5，然后曝气，这一过程在吹脱塔中进行。吹脱流程和设备空气吹脱的特点空气吹脱法除氨，去除率可达6095%，流程简单，处理效果稳定，基建费和运行费较低，可处理高浓度合氨废水。但气温低时吹脱效率低，填科结垢往往严重干扰运行，且吹脱出的氨对环境产生二次污染。折点加氯法基本原理含氨氮的水加

14、氯时，有下列反应： 通过适当的控制，可完全去除水中的氨氮。为减少氯的投量，常与生物硝化联用，先硝化再除微量的残留氨氮。投加过量氯或次氯酸钠，使废水中氨完全氧化为N2的方法，成为折点氯化法。折点氯化法的特点优点：处理效果稳定可靠，不受水温影响，基建费用不高。缺点：残余氯及氯代有机物必须后处理。3 磷的去除3.1 磷的来源与危害磷也是有机物中的一种主要元素，是仅次于氮的微生物生长的重要元素。磷主要来自：人体排泄物以及合成洗涤剂、牲畜饲养场及含磷工业废水。危害：促进藻类等浮游生物的繁殖，破坏水体耗氧和复氧平衡，水质迅速恶化，危害水产资源。3.2 磷的存在形式 正磷酸盐、聚磷酸盐和有机磷等形式溶解于水

15、中。3.3 磷的去除方法 1.化学法 2.生物法3.3.1化学法基本原理 通过投加化学药剂与废水中的磷酸盐反应生成难溶的沉淀物，可把磷分离去除，同时形成的絮凝体对磷也有吸附去除的作用。反应可表示为： 3Ca 2+ 十 2PO43- Ca3(PO4)2 5Ca 2+ 十 4OH- 十 3HPO43-Ca5(OH)(PO4)十3H2OA1 3+十PO43-AlPO4 Fe 3+十PO43-FePO4 3.3.2生物除磷1 基本原理厌氧环境中：污水中的有机物在厌氧发酵产酸菌的作用下转化为乙酸苷；而活性污泥中的聚磷菌在厌氧的不利状态下，将体内积聚的聚磷分解，分解产生的能量一部分供聚磷菌生存，另一部分能

16、量供聚磷菌主动吸收乙酸苷转化为PHB(聚羟基丁酸)的形态储藏于体内。聚磷分解形成的无机磷释放回污水中，这就是厌氧释磷。 利用好氧微生物中聚磷菌在好氧条件下对污水中溶解性磷酸盐过量吸收作用，然后沉淀分离而除磷。生物除磷机理图好氧环境中：聚磷菌将储存于体内的PHB进行好氧分解并释出大量能量供聚磷菌增殖等生理活动，部分供其主动吸收污水中的磷酸盐，以聚磷的形式积聚于体内，这就是好氧吸磷。富磷污泥排放聚磷菌（小型革兰式阴性短杆菌）： 好氧环境中竞争能力很差，然而它却能在细胞内贮存聚羟基丁酸（PHB）和聚磷酸盐（Ploy-P）。 3.生物除磷的影响因素（1）有机物负荷及其性质：要求厌氧区为挥发性脂肪酸（V

17、FA），BOD5 /T-P（2030）， （2）温度530其除磷效果较好。13时，聚磷菌对磷的释放和摄取与温度无关。（3）溶解氧厌氧区：DO（0.20.3 mg/L）0,； NOX0,以保证严格的厌氧状态 好氧区：DO2mg/L 3.生物除磷的影响因素（4）厌氧区的硝态氮厌氧区的硝态氮会降低除磷能力-当发酵产酸菌的作用受到抑制时（如NO3存在）， NOXN1.52 mg/L，不会影响除磷效果。当污水中COD/TKN10时，则NOXN对生物除磷影响较小。（5）泥龄生物脱磷通过排除剩余污泥去除磷的，泥龄的长短对污泥摄磷作用有直接的影响，以除磷为目的：污泥龄一般控制在3.57d.（6）pH值PH68

18、，聚磷菌对磷的释放和摄取都比较稳定。较高的pH值会导致磷酸钙的沉积，堵塞管道，影响污水厂的正常运行。2 生物除磷工艺A/O法是由厌氧池和好氧池组成的同时去除污水中有机污染物及磷的处理系统。1. A/O生物除磷工艺厌氧-好氧除磷工艺流程2. Phostrip去除磷工艺回流污泥的分流管线上增设一个脱磷池和化学沉淀池 受外界条件影响小，工艺操作灵活，脱氮除磷效果好且稳定。流程复杂、运行管理麻烦、处理成本较高。3.4同步脱氮除磷工艺1 A2/O生物脱氮除磷工艺生物除磷和脱氮之间的矛盾？(1)污泥龄硝化菌：长，10-15d;除磷：最佳，5-7d(2)碳源反硝化和厌氧释磷都需要碳源，尤其是易降解的BOD。生活污水碳源有限，需另加。（3）硝酸盐回流污泥的硝酸盐对释磷菌厌氧释磷有抑制作用。2. 改进的Bardenpho生物脱