第3章__脱氮除磷.ppt

1、第三章 污水的脱氮除磷深度处理,城市污水经传统的二级处理以后，虽然绝大部分悬浮固体和有机物被去除了，但还残留微量的悬浮固体和溶解的有害物，如氮和磷等的化合物。氮、磷为植物营养物质，能助长藻类和水生生物，引起水体的富营养化，影响饮用水水源。,一般城市污水水质与排放要求,第一节 氮的去除,废水中的氮以有机氮、氨氮、亚硝酸氮和硝酸氮四种形式存在。,氨化反应：,新鲜污水中，含氮化合物主要是以有机氮，如蛋白质、尿素、胺类化合物、硝基化合物以及氨基酸等形式存在的，此外也含有少数的氨态氮如NH3及NH4+等。 微生物分解有机氮化合物产生氨的过程称为氨化作用，很多细菌、真菌和放线菌都能分解蛋白质及其含氮衍生物

2、，其中分解能力强并释放出氨的微生物称为氨化微生物，在氨化微生物的作用下，有机氮化合物分解、转化为氨态氮，以氨基酸为例：,1. 化学法除氮,(1) 吹脱法:,2. 生物法脱氮,(1) 生物脱氮机理,生物脱氮是在微生物的作用下，将有机氮和氨态氮转化为N2和NxO气体的过程。其中包括硝化和反硝化两个反应过程。,同化作用去除的氮依运行条件和水质而定，如果微生物细胞中氮含量以12.5%计算，同化氮去除占原污水BOD的2%5%，氮去除率在8%20%。,2、生物脱氮机理,3 生物脱氮工艺,（a）三段生物脱氮工艺：,将有机物氧化、硝化以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。,

3、（b）缺氧好氧生物脱氮工艺：,该工艺将反硝化段设置在系统的前面，又称前置式反硝化生物脱氮系统。,反硝化反应以水中的有机物为碳源，曝气池中含有大量的硝酸盐的回流混合液，在缺氧池中进行反硝化脱氮。,缺氧-好氧生物脱氮工艺,（c）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。,第二节 磷的去除,常规活性污泥法的微生物同化和吸附；,生物强化除磷；,投加化学药

4、剂除磷。,生物除磷机理,(1) 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。,厌氧-好氧除磷工艺流程,1.A/O生物除磷工艺,(2) Phostrip去除磷工艺流程：,第三节 生物除磷及 生物脱氮除磷工艺,1. A2/O工艺,A2/O工艺基本流程,2. 改进的Bardenpho工艺,3.UCT工艺,4. SBR工艺,SBR工艺是将除磷脱氮的各种反应，通过时间顺序上的控制，在同一反应器中完成。,MSBR工艺,传统A2O工艺,MSBR脱氮除磷工艺,MSBR池平面图,MSBR单元工作状态,5.三沟式氧化沟,6. UNITANK工艺,7. YAAO工艺,第四节 生物脱氮除磷

5、工艺设计,（1）溶解性有机底物浓度的影响： 厌氧段：BOD5/TP20 缺氧段：BOD5/NO34、COD/TKN8 （2）污泥龄： 硝化：硝化菌世代时间长，脱氮泥龄控制2025天； 除磷：要求泥龄短，一般58天 综合：权衡两方面，组合工艺一般1520天。,一、生物脱氮除磷工艺设计应考虑的要素：,（3）溶解氧DO： 厌氧段：0.10kgBOD5/kgMLSS.d（过低影响释磷效果）,（6）氮的污泥负荷： 一般小于0.05kgTKN/kgMLSS.d(过高会抑制微生物) （7）污泥回流比R和混合液回流比r： R=（2575）%；r=（100500）% （8）水温的影响： 脱氮：硝化3035C，不

6、低于10； 反硝化2038C，不低于15； 除磷：温度对聚磷菌影响不大，与一般异养菌一样。,（9）碱度的影响： 硝化氧化1gNH3消耗碱度7.14g，pH7.88.4 反硝化还原1gNO3产生碱度3.75g，pH6.57.5 除磷：与一般异养菌相同，中性偏碱性。 （10）水力停留时间： 厌氧：缺氧：好氧=1：1： （34） 厌氧池：12h 缺氧池：2h 好氧池：56h 系统总：610h,（1）反应区有效容积： 厌氧段：一般以水力停留时间设计，取Tp=2h，Vp=Q*Tp 缺氧段：以反硝化速率设计， Kde=0.030.06kgNO3/kgMLVSS.d Vn=Q(Nk-Nte)-0.12X/K

7、de*Xv 好氧段：以有机底物污泥负荷设计， Ns0.18kgBOD5/kgMLVSS.d， Vo=Q(S0-Se)/Ns*Xv 以泥龄设计： Vo=QYc(S0-Se)/Xv(1+Kd*c) 一般以：Vn+Vo=Q(S0-Se)/Ns*Xv，Vn：Vo=1：34设计,二、生物脱氮除磷工艺设计计算：,（2）需氧量计算： BOD好氧降解需氧：O1=Q(S0-Se)/0.68-1.42Xv NH3硝化需氧：O2=4.57Q(Nk-Nke)-0.12 Xv NO3反硝化相当氧量： O3=2.86Q(Nt-Nke-Noe)-0.12 Xv 总需氧量：O=O1+O2-O3 （3）剩余污泥计算： 异养菌生

8、成： Xvc=Yc*Q*(S0-Se) 自养菌生成： Xvn=Yn*Q*(N0-Ne) 内源呼吸消耗： W=Kd*Xv*V Xv=Yc*Q*(S0-Se)+Yn*Q*(N0-Ne)-Kd*Xv*V,（4）污泥回流比R和混合液回流比r： Qr*Xr=(1+r)*Q*R； R=X/(Xr-X) Q*N0=(Q*r+Q*R+Q)*Ne；r=(N0/Ne)-R-1； r=+ *R-R/(1- )= + R（-1）/(1- ) /(1- ) =(N0-Ne)/Ne Xr=106/SVI,例,解,解,解,解,解,解,解,解,四、主要的脱氮除磷活性污泥法功能表及影响因素,1. 脱氮除磷工艺及功能表,第五节

9、脱氮除磷的影响因素,硝化过程的影响因素：,（a）好氧环境条件，并保持一定的碱度：硝化菌为了获得足够的能量用于生长，必须氧化大量的NH3和NO2-，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，在硝化反应的曝气池内，溶解氧含量不得低于1mg/L，多数学者建议溶解氧应保持在1.22.0mg/L。 在硝化反应过程中，释放H+，使pH下降，硝化菌对pH的变化十分敏感，为保持适宜的pH，应当在污水中保持足够的碱度，以调节pH的变化，lg氨态氮（以N计）完全硝化，需碱度（以CaCO3计）7.14g。对硝化菌的适宜的pH为8.08.4。,硝化过程的影响因素：,（b）混合液中有机物

10、含量不应过高：硝化菌是自养菌，有机基质浓度并不是它的增殖限制因素，若BOD值过高，将使增殖速度较快的异养型细菌迅速增殖，从而使硝化菌不能成为优势种属。 （c）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。,硝化过程的影响因素：,（d）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）SRTn，必须大于其最小的世代时间，否则将使硝化菌从系统中流失殆尽，一般认为硝化菌最小世代时间在适宜的温度条件下为3d。SRTn值与温度密切相关，温度低，SRTn取值应相应明显提高。 （e）除有毒有害物质及重金属外，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N

11、Ox-N、高浓度的有机基质、部分有机物以及络合阳离子等。,反硝化过程的影响因素：,（a）碳源：能为反硝化菌所利用的碳源较多，从污水生物脱氮考虑，可有下列三类：一是原污水中所含碳源，对于城市污水，当原污水BOD5/TKN35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CO2和H2O，不留任何难降解的中间产物；三是利用微生物组织进行内源反硝化。 （b）pH：对反硝化反应，最适宜的pH是6.57.5。pH高于8或低于6，反硝化速率将大为下降。,反硝化过程的影响因素：,（c）溶解氧浓度：反硝化菌属异养兼性厌氧菌，在无分子氧同时存在硝酸根离子和亚硝酸根离子的条件

12、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，反硝化反应宜于在缺氧、好氧条件交替的条件下进行，溶解氧应控制在0.5 mg/L以下。 （d）温度：反硝化反应的最适宜温度是2040，低于15反硝化反应速率最低。为了保持一定的反硝化速率，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；降低负荷率；提高污水的水力停留时间。,（1）厌氧环境条件： （a）氧化还原电位：Barnard、Shapiro等人研究发现，在批式试验中，反硝化完成后，ORP突然下降，随后开始放磷，放磷时ORP一般小于100mV； （b）溶解

13、氧浓度：厌氧区如存在溶解氧，兼性厌氧菌就不会启动其发酵代谢，不会产生脂肪酸，也不会诱导放磷，好氧呼吸会消耗易降解有机质； （c）NOx-浓度：产酸菌利用NOx- 作为电子受体，抑制厌氧发酵过程，反硝化时消耗易生物降解有机质。,生物除磷影响因素：,（2）有机物浓度及可利用性：碳源的性质对吸放磷及其速率影响极大，除磷系统中，BOD5/TP15，一般2030。,生物除磷影响因素：,（3）污泥龄：污泥龄影响着污泥排放量及污泥含磷量，污泥龄越长，污泥含磷量越低，去除单位质量的磷须同时耗用更多的BOD。 Rensink和Ermel研究了污泥龄对除磷的影响，结果表明：SRT=30d时，除磷效果40%；SRT=17d时，除磷效果50%；SRT=5d天时，除磷效果87%。 同