氨氮去除技术

1、氨氮去除技术,目 录,基本概念 控制条件 新技术应用 去除成本,基本概念,氮的生物转化过程,颗粒性有机氮,溶解性有机氮,氨氮,亚硝酸盐氮/硝酸盐氮,氮气,水解,氨化,硝化,异化还原,同化还原,合成,合成,固氮,第一步：NH4+ + 1.5O2 - NO2- + H2O + 2H+ 第二步：NO2- + 0.5O2 - NO3-,Nitrosomonas,Nitrobacter,常规意义下的硝化过程,氮的生物转化过程,硝化速率,自养菌最大比增长速率:,硝化速率受温度影响较大,在1325范围内，温度与硝化反应速率的关系,计量关系,每g NH3-N 氧化成 NO3N: 需要4.6 g 氧气 消耗7.

2、1 g碱度 生成0.1 g微生物,BOD 的去除与硝化,控制条件,硝化需要的五个条件,不存在有毒物质对硝化的抑制 足够的SRT保证硝化菌的生长 7.0 1.0 mg/L 避免外回流中断（特别在冬季较冷时）,12,硝化速率与NH4+-N起始浓度的关系,当NH4+-N起始浓度在2975mg/L之间时，NH4+-N起始浓度对硝化速率的影响不大；但是当NH4+-N起始浓度达到102mg/L时，硝化速率明显减小。分析原因，造成硝化速率降低的主要原因是碱度。,硝化所需的泥龄与温度的关系,不同pH值下硝化反应过程中NO3-N浓度变化,pH值中性最有利于硝化反应进行。硝化反应过程中消耗碱度，使pH值降低，当p

3、H值降低到5.5以下时，硝化反应就会受到抑制。因此，当污水中碱度不足时，适当投加NaHCO3等化学药剂，有利于硝化反应充分进行，但投加量不宜过多，否则将影响反硝化及聚磷菌释磷、吸磷的顺利进行。,溶解氧对硝化的影响,由于受到低溶解氧和低温的影响，系统产生亚硝酸盐的积累,提高DO浓度可以暂时改善硝化效果，但是硝化效果主要受到SRT的影响,新技术应用,填料 水蚯蚓 曝气生物滤池 MBR,CNR填料,把生物反应池分为厌氧池、缺氧池、好氧池；进水按一定的比例分别加入到厌氧池和缺氧池，来调节C/N比；在好氧池中填充纤毛状生物膜填料，固化了世代时间长的硝化菌类，提高硝化反应速度，从而达到同步除磷脱氮的污水处

4、理效果。,硝化(好氧池),NH4+ NO2- NO3- NO2 - N2,反硝化(缺氧池),释放磷 吸收磷 (过剩) 除磷,厌氧池,好氧池,污泥 排放,除磷的原理,Cilium Nutrient Removal,CNR PROCESS,工艺定义及原理,脱氮的原理,CNR PROCESS,脱氮过程,水温对硝化率的影响,反硝化,硝化,浓度 (mg /L),水温() , 硝化率(%),氮的浓度变化曲线,7,01年10月 01年12月,SRT (日),水温(),首先在好氧池中进行硝化反应，然后通过内回流系统进入缺氧池进行反硝化反应。,2001年的研究结果表明，CNR工艺对水温在不低于7度时，仍能保持8

5、0%以上的硝化率。,NH4+-N(mg /L),水温对SRT的影响,CNR PROCESS,硝化菌类比较,A2/O浮游的硝化菌类,CNR填料上附着的硝化菌类,表征 : 荧光原位杂交技术(FISH ；Fluorescent in situ hybridization ) ，荧光指示的DNA probe 照相 : 共焦激光扫描显微镜(CLSM ；confocal laser scanning microscope ),脱氮过程,C/N与进水分配率,低C/N比下，保持脱氮效果的原因,20002005年的运行结果,在好氧池中进行内源反硝化(总反硝化的2030%）,通过内回流系统进入缺氧池的硝酸盐量减小

6、,在缺氧池中反硝化时需要的BOD量也随之减小,根据进水C/N，来调整进水分配率,进水C/N的降低，增加进入缺氧池的进水量,反硝化需要的碳源可及时得到补充,使得在低C/N环境下，仍能保持良好的脱氮效果,脱氮过程,水质的稳定性,经 济 性,水质稳定,填充纤毛状生物膜，确保硝化菌及活性微生物浓度，从而稳定、高效处理有机物、氮和磷,在低C/N下，有良好的脱氮效果,将进水分别供应给厌氧池和缺氧池，使得在低C/N（2.3：1）环境下不需要补充碳源，仍能保持良好的脱氮效果,抗负荷变化能力强,纤毛状生物膜的高浓度附着微生物和浮游状微生物的共同作用下，抗负荷变化能力强,冬季，仍能高效地除磷脱氮,纤毛状生物膜的污

7、泥群集和水膜作用，在低水温（710）环境下，仍能保持很高的处理效率（环境管理工团鉴定）,占地面积小,由于采用了高效的生物膜填料，因此停留时间短（6小时），能缩小占地面积和设施的容积,运行费用低,由附着微生物引起的有机物氧化作用和后生动物共存作用，能减少2030%污泥量,不需要加药,升级改造简单,将老工艺的曝气池分割为厌氧池、缺氧池、好氧池，即可实现除磷脱氮，无需增建其他构造物,简化中水回用,由于CNR工艺的运行稳定、可靠和高效，出水有保障，因而可以有效地简化后续回用工程,填料使用寿命长,由于填料采用高强度的复合材料精制而成，故其使用寿命长，耐久性强（10年）,自动化运行容易,由于采用NBP-A

8、I人工智能系统时，系统根据在线实时反馈的信息， 自动完成各种操作和指令，因此能极大的节省和降低人工费用,维护管理性,维护管理容易,由于纤毛状生物膜填料呈直毛状，水中微生物的附着和脱落始终可以达到动态平衡，因此无堵塞现象，更不需要反冲洗,工艺特点,比表面积大（1000m2/m3)，直毛状填料 附着微生物量多 ( 10001300g/m2 ) 微生物容易附着，脱落，无堵塞现象 适用于变化的污水负荷（高、低浓度) 加快去除有机物，提高硝化速度 降低污泥产生量 耐久性强,游动型纤毛 (多孔型, 表面粗糙),多孔型 固定 纤毛,附着在填料上的微生物示意图,厌氧性 及 兼氧性,好氧性 及 兼氧性,微生物附

9、着前,微生物附着之后,填料优点,0.2m,2.5m,纤毛状生物膜,35cm,CNR PROCESS,纤毛状生物膜,在填料上发生的微生物附着、脱落循环过程,纤毛上生长高浓度的多种微生物,纤毛上附着粘性物质和微生物,粘性物质作为碳源被微生物利用,粘性逐渐降低，微生物脱落,纤毛状生物膜,填料的耐久性试验（100天）- 2003年,CNR PROCESS,重量比（%） = 实测重量 / 初期重量,重量比（%）,日,单位: ( g , % ),生产过程中残留的一些纤毛放入水中，发生脱落,重量曲线趋于平滑,纤毛状生物膜,填料的耐久性研究（对数曲线图）,重量比（%）,年数,始和 (4年),九里 (3年),达

10、西川 (5年),杨山 2期 (8年),杨山 1期(11年),填料可以半永久使用,推算曲线图（根据100天试验）,实测曲线图（根据实际运行）,95.5,93.1,纤毛状生物膜, 中 方：北京城市排水集团有限责任公司 韩 方：H2L公司 项 目：把A/O工艺升级改造为CNR工艺 目 的：以最经济的投资取得最佳的污水处理效果 地 点：北京方庄污水处理厂 工艺名称：利用纤毛状生物膜的同步除磷脱氮 工艺（CNR工艺） 设计流量：40000/日 实施过程：,对全流程给出专家的意见 提供工艺设计和填料 指导安装和调试 提供技术培训和售后服务,改造项目概要,原来的工艺,采用CNR的升级工程,D 内回流系统 :

11、 促进反硝化,E 剩余污泥 : 为防止磷的释放，及时进行脱水,A 反应池分割 : 除磷脱氮(厌氧池:缺氧池:好氧池=1:3:5),B 填充填料 : 提供微生物(尤其是硝化菌)生长的最佳环境,C 进水分配系统 : 确保缺氧池的反硝化进行彻底,厌氧池,好氧池 纤毛状生物膜,缺氧池,内回流 (150%),进水分配 (10%),初沉池,二沉池,脱水机,剩余污泥,A,B,C,D,E,外回流,进 水,格 栅,沉砂池,初沉池,厌氧池,好氧池,二沉池,贮泥池,浓缩池,脱水机,运出填埋,外回流,生污泥,剩余污泥,出 水,中水工序,方庄污水厂升级工程,填料填充照片,试运行参数,试运行水质,单位: (/L, %),

12、46cm,22cm,试运行结果,水蚯蚓,浏阳污水处理厂简介,AAO,水厂运行效果分析,浏阳VS诸暨,进水水质 浏阳100%生活污水 水蚯蚓种类 浏阳目前存在3个种 浏阳水蚯蚓附着均匀，而诸暨抱团严重。,设备分析,采用的曝气设备优点在于灵活性，能够随时进行调整。但是该设备充氧效率约为11.8kgO2/KW.h,目前我们集团采用的微孔曝气的充氧效率约为3.8kgO2/KW.h,酒仙桥氧化沟充氧效率约为2.2kgO2/KW.h。比较发现该设备能耗相对较高，而且通过方庄厂的运行来看，水蚯蚓的生长与曝气方式关系不大，重点是填料的形态及溶解氧浓度。,水蚯蚓照片,水蚯蚓,国外曝气生物滤池,硝化滤池技术 锡拉

13、丘兹Metropolitan 污水处理厂,锡拉丘兹Metropolitan 污水处理厂,该厂位于美国纽约州锡拉丘兹市（该市位于北纬43度，与沈阳纬度相似），服务人口27万，日均处理量84.2MGD，约合32万m3/d，出水排入Onondaga湖。,（1）污水处理厂概况,污水处理基本工艺流程： 进水格栅沉砂池初沉池曝气池二沉池BAFHRFSUV消毒出水排放 污泥处理基本工艺流程： 污泥浓缩厌氧消化离心脱水碱性稳定化农用。污泥消化产生的沼气用于为办公区供热。,（2）曝气生物滤池（BAF）工艺,污水经二级处理后，进入BAF工艺段，进一步去除有机污染物和氨氮。 当地规定的部分出水水质标准见下表：,当地

14、对氨氮出水水质要求很高，而该污水处理厂在2004年前出水氨氮浓度都在2mg/L以上，1996年出水氨氮平均浓度高达15.8mg/L，2003年接近5mg/L，所以深度去除氨氮成为该厂的重点工作之一。,该厂在2004年1月开始运行BAF工艺，出水氨氮浓度显著下降，2005年小于1mg/L，2006年平均浓度为1.44mg/L，基本符合出水水质标准。该工艺由Krger公司（Veolia的子公司）改进，称为BIOSTYR 工艺。,（2）曝气生物滤池（BAF）工艺,（2）曝气生物滤池（BAF）工艺,BIOSTYR 工艺有8个离心风机和18个独立单元，装有聚苯乙烯轻质小球，直径为0.14英寸，约合3.6

15、毫米，比表面积大，适于硝化细菌生长。 BIOSTYR 工艺的具体参数见下表：,（2）曝气生物滤池（BAF）工艺,BIOSTYR 工艺出水水质设计限值：,BIOSTYR 工艺的进水配水渠道，渠道设计形式有利于配水均匀性。,BIOSTYR 工艺单元现场照片,进水NH3-N平均浓度15.5mg/L，出水0.71mg/L； 进水TKN平均浓度21.1mg/L，出水1.7mg/L； 进水TP平均浓度3.16mg/L，出水0.129mg/L。,BAF工艺运行情况（ 2008年9月数据）,国内曝气生物滤池1,光大水务（淄博）有限公司污水处理厂,光大水务(淄博)有限公司南北两厂升级改造工程于2007年4月23

16、日开工，2007年12月30日竣工试运行，工程总投资1.39亿元。经过一段时间的运营调试，2008年5月5日，南北两厂出水水质分别达到了与淄博市政府签订的服务协议中规定的国家一级A标准，5月17日通过了环保验收和出水达标验收。,光大水务(淄博)有限公司北厂污水处理流程,Inlet,A,B,CEPT,BAF,UV,Outlet,Adsorption Biodegradation Process,BAF简介,BAF照片,处理量140 000 吨/天 12个单元 88 m2/单元 滤料层 3m 承托层 0.35 m清水区2.4 m,污水处理过程中水质变化,进水水质复杂（化工、制药、陶瓷工业水混合生活

17、污水），参考意义不强 BAF能够对氨氮进行去除，但对COD的降解作用较弱 前期数据是南厂调试期间数据，COD（90 mg/L ）主要是由SS（960 mg/L）引起，经过CEPT和BAF后SS（6 mg/L）,国内曝气生物滤池2,Veolia 青岛麦岛污水处理厂 （青岛光威污水处理厂）,麦岛污水处理厂扩建工程是由光大国际旗下青岛光威污水处理公司出资约2.44亿元人民币兴建。工程完成后，每日平日均能处理污水14万立方米，出水品质按国家1级B标准排放。,光威污水处理厂简介, CEPT Multiflo (3 units) Biological odor treatment Alizair Bios

18、tyr BAF (8 units) Double membrane biogas holder (1 unit) UV disinfection Mesophilic anaerobic digesters (2 units),污水处理流程图,BAF 简介,处理水量140 000吨/天 8格 231m2/格 滤料厚度3.5 m，密度 1 g/cm3 HRT=1h 滤速：7 m/h,BAF 简介,污水处理过程水质变化,BAF-Nitrification, COD removal and SS removal performances,MBR,德国Nordkanal MBR污水厂概况,2003年1

19、2月建成通水，2004年7月8日官方宣布正式运行。 服务人口当量：8万人口当量；服务流域面积1235公顷。 平均日处理生活污水1.6万吨/日。 旱季最大流量Qmax1024m3/h=24576m3/d，K=1.5 雨季最大流量Qmax1881m3/h=45144m3/d ,K=2.8 处理工艺采用MBR工艺，出水达到欧盟标准排入Nordkanal（北运河） 污水厂总投资2040万欧元,Nordkanal 污水厂位置图,2460mm L=2.5Km,Nordkanal MBR污水厂工艺流程图,b=5mm,=0.5mm,V=2578m3 HRT=3.9h,V=6632m3 HRT=9.9h,Nor

20、dkanal MBR污水厂 总平面图,污水厂工艺参数,生物池分四个系列，总容积9210m3,每个系列2300m3。 其中缺氧段总容积2578m3（包括缺氧/好氧可调段容积918m3） ,好氧段总容积6632m3 。 按平均日流量Q=16000m3/d计算，缺氧段HRT=3.9h,好氧段HRT=9.9h 。 按旱季最大时流量Q=1024m3/h计算，缺氧段HRT=2.5h ,好氧段HRT=6.5h 。 按雨季最大时流量Q=1881m3/h计算，缺氧段HRT=2.5h ,好氧段HRT=1.4h 。,污水厂进水负荷及浓度：,污水厂工艺参数,要求出水水质,COD 90mg/l BOD5 20 mg/l

21、 NH4-N 10mg/l TN 18mg/l （水温12以上时） TP 2mg/l,膜材料及参数,采用Zenon公司ZeewWeed 500 C膜组件 中空纤维膜，膜材料为PVDF 绝对孔径为0.1m ，标称孔径为0.04 m 真空泵最大工作压力为0.5 bar 膜面积总计84480m2 膜通量： 平均日流量时，q=7.9 L/m2.h 旱季最高时流量时， q=12.1 L/m2.h 雨季最高时流量时， q=22.3 L/m2.h,ZEEWEED 500C膜,膜组件布置方式,4个系列共192个膜单元，每系列48个，两侧布置，每侧24个，中间设挡墙隔开分三组，每组8个,192,48,48,48,48,24,24,8,8,8,MBR池,氨氮去除