污水生物脱氮除磷原理及工艺.pptx

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,生物,脱氮除磷,原理及工艺,概述,生物脱氮原理,生物脱氮工艺与技术,生物除磷原理,生物除磷工艺与技术,同时脱氮除磷工艺,1/52,第一节 概述,一、营养元素危害,二、脱氮物化法,三、除磷物化法,2/52,一 营养元素危害,氨氮会消耗水体中,溶解氧,；,含氮化合物对人和其它生物有,毒害作用,：,氨氮对鱼类有毒害作用；,NO,3,和,NO,2,可被转化为亚硝胺,“,三致”物质；,水中,NO,3,高，可造成婴儿患变性血色蛋白症,“,Bluebaby,”,；,氮磷浓度升高加速水体“,富营养化,”过程；,3/52,太湖富营养化,4/52,5/52,6/52,二、脱氮物化法,废水中氮以有机氮、氨氮、亚硝酸氮和硝酸氮四种形式存在。,废水中，,NH,3,与,NH,4,+,以以下平衡状态共存：,1,）氨氮吹脱法：,7/52,二、脱氮物化法,调整,pH,值,沉淀池,吹脱塔,出水,排泥,进水,石灰或,石灰乳,吹脱法脱氨工艺流程,这一平衡受,pH,影响，,pH,为,10.511.5,时，因废水中氮呈饱和状态而逸出，所以吹脱法常需加石灰。,8/52,二、脱氮物化法,2,）加氯法去除氨氮：,每,mgNH,4,+,-N,被氧化为氮气，最少需要,7.5mg,氯。,加氯反应池,活性炭吸附塔,NaOCl,进水,出水,9/52,10/52,二、脱氮物化法,3,）选择性离子交换法去除氨氮：,采取沸石作为除氨离子交换体。,澄清或过滤,沸石离子交换床,出水,再生液脱氮,NH,3,或,N,2,进水,11/52,三、除磷物化法（混凝沉淀法）,1,）铝盐除磷,:,羟磷灰石,普通用,Al,2,(SO,4,),3,，聚氯化铝（,PAC,）和铝酸钠（,NaAlO,2,）,2,）,铁盐除磷：,FePO,4,、,Fe(OH),3,普通用,FeCl,2,、,FeSO,4,或,FeCl,3,、,Fe,2,(SO,4,),3,3,）,石灰混凝除磷,:,12/52,第二节 废水生物脱氮基本原理,一、生物脱氮基本过程：,氨化,(,ammonification,),含氮有机物，在生物处理过程中被,（,好氧或厌氧,）,异养,微生物氧化分解为氨氮；,硝化,(,nitrification,),由,好氧自养,硝化菌将氨氮转化为,NO,2,和,NO,3,；,反硝化,(,denitrification,),缺氧条件下,，在,异养,反硝化菌作用下将,NO,2,和,NO,3,还原转化为,N,2,。,13/52,二、硝化反应（,Nitrification,）,分为两步：,由两组自养型硝化菌分步完成：,氨氧化细菌，或亚硝化细菌（,Nitrosomonas,）；,亚硝酸盐氧化细菌，或硝化细菌（,Nitrobacter,）,14/52,1,、硝化细菌特征,都是革兰氏阴性、无芽孢短杆菌和球菌；,强烈,好氧,，不能在酸性条件下生长；,无需有机物，以,无机含氮化合物,为,能源,，,以无机,C,（,CO,2,或,HCO,3,-,）,为,碳源,；,化能自养型,；,生长迟缓，,世代时间长,。,15/52,2,、硝化反应过程及反应方程式：,亚硝化反应：,亚硝酸盐细菌产率是：,0.146,g,/,g NH,4,+,-N,氧化,1mg NH,4,+,-N,为,NO,2,-,-N,，需,氧,3.16,mg,氧化,1mg NH,4,+,-N,为,NO,2,-,-N,，需消耗,7.08mg,碱度,以,(CaCO,3,计,),加上合成，则：,55NH,4,+,+76O,2,+109HCO,3,-,C,5,H,7,O,2,N+54NO,-,2,+57H,2,O+104H,2,CO,3,16/52,2,、硝化反应过程及反应方程式：,硝化反应：,加上合成，则：,硝酸盐细菌产率是：,0.02,g,/,gNO,2,-N,氧化,1,mg NO,2,-N,为,NO,3,-N,，需,氧,1.11,mg,几乎不消耗碱度,17/52,2,、硝化反应过程及反应方程式：,总反应：,加上合成，则：,氧化,1 mg NH,4,+,-N,为,NO,3,N,，需氧,4.57mg,，其中亚硝化反应,3.43mg,，硝化反应,1.14mg,，需消耗碱度,7.14mg(,以,CaCO,3,计,),18/52,3,、硝化反应环境条件：,好氧条件,(DO,大于,1mg/l),，并能保持一定碱度以维持稳定,pH,值,(,适宜,pH,为,8.08.4),；,普通要求,进水,BOD,5,在,1520mg/l,以下；,适宜温度：,2030,C,；,15,C,，速率下降；,35,时，即可；,外加碳源，多为甲醇；,内源呼吸碳源,细菌体内原生物质及其贮存有机物。,适宜,pH,：,6.57.5,；,溶解氧,应控制在,0.5mg/l,以下；,适宜,温度,：,2040,C,2,反硝化反应影响原因,23/52,生物脱氮基本原理,有机氮,NH,4,+,-N,NO,2,-N,NO,3,-N,NO,2,-N,N,2,氨化作用,亚硝化作用,硝化作用,硝化作用,反,硝化作用,O,2,O,2,O,2,或无氧,异养细菌,氨氧化细菌,（自养型）,硝化细菌,（自养型）,有机物,有机物,反硝化细菌,（异养型）,反硝化细菌,（异养型）,好氧或厌氧条件,碱度增大，,pH,值升高,绝对好氧条件,碱度下降，,pH,值降低,绝对好氧条件,碱度和,pH,值无改变,碱度增大，,pH,值升高,缺氧条件,24/52,第三节 废水生物除磷原理,（,1,）相关废水中磷基本概念：,废水中存在形式：,无机磷酸盐（,H,2,PO,4,-,、,HPO,4,2-,、,PO,4,3-,）、,聚磷酸盐,有机磷，等；,全部细菌都从环境中摄取磷；,磷细菌（也称为聚磷菌、除磷菌），,可,过量,、超出生理需要摄取磷，以聚合磷酸盐形式贮存在细胞体内，,从系统中排出这种高磷污泥，就可到达除磷目标。,25/52,生物除磷原理与过程,I,PHB,（,聚,羟基丁酸,）,S,聚合磷酸盐,厌氧条件下，除磷菌将磷释放,好氧条件下，除磷菌过量摄取磷,高含磷污泥排出,26/52,污水中有机物在厌氧发酵产酸菌作用下转化为乙酸苷；而活性污泥中聚磷菌在厌氧不利状态下，将体内积聚聚磷分解，分解产生能量一部分供聚磷菌生存，另一部分能量供聚磷菌主动吸收乙酸苷转化为,PHB(,聚,-,羟基丁酸,),形态储备于体内。,聚磷分解形成无机磷释放回污水中，这就是厌氧释磷。,厌氧环境中：,生物除磷原理与过程,27/52,进入好氧状态后，聚磷菌将储存于体内,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磷酸盐，以聚磷形式积聚于体内，这就是好氧吸磷。,剩下污泥中包含过量吸收磷聚磷菌，也就是从污水中去除含磷物质。,普通活性污泥法经过同化作用除磷率能够到达,12%20%,。而具生物除磷功效处理系统排放剩下污泥中含磷量能够占到干重,5%6%,，去除率基本可满足排放要求。,好氧环境中：,28/52,二、生物除磷过程影响原因,溶解氧,：,l,厌氧池内：绝正确厌氧，即使是,NO,3,-,等也不允许存在；,l,好氧池内：充分溶解氧。,污泥龄,：,l,剩下污泥对脱磷效果有很大影响，泥龄短系统产生剩下污泥多，能够取得很好除磷效果；,l,有报道称：污泥龄为,30d,，除磷率为,40%,；污泥龄为,17d,，除磷率为,50%,；而污泥龄为,5d,时，除磷率高达,87%,。,温度,：,l,530,C,；,29/52,二、生物除磷过程影响原因,pH,值：,l,68,。,BOD,5,负荷,：,l,BOD/TP 20,；,l,小分子易降解有机物诱导磷释放能力更强；,l,磷释放越充分，磷摄取量也越大。,硝态氮,l,硝酸盐应小于,2mg/l,；当,COD/TKN,10,，硝酸盐影响就减弱了。,氧化还原电位,：,l,好氧区,ORP:+4050mV,；缺氧区,ORP:-160,5mV,30/52,第四节 废水生物脱氮工艺与技术,一、活性污泥法脱氮传统工艺,二、缺氧,好氧活性污泥法生物脱氮系统（,A,O,工艺）,三、氧化沟生物脱氮工艺,四、生物转盘生物脱氮工艺,31/52,一、活性污泥法脱氮传统工艺,1,、三级活性污泥法流程：,碳化：,氨化：,32/52,1,、三级活性污泥法流程：,由,Barth,首先开创；,三级各自含有,独立污泥系统,；,优点：,氨化、硝化、反硝化是在各自反应器中进行，反应速率快且较彻底；,缺点：,处理设备多，造价高，运行管理较为复杂。,33/52,2,、两级活性污泥法脱氮工艺,34/52,二、缺氧,好氧活性污泥脱氮系统（,A,O,工艺）,又称“,前置式,反硝化生物脱氮系统”,35/52,二、缺氧,好氧活性污泥脱氮系统（,A,O,工艺）,优点：,以污水中有机物为反硝化碳源，无须外加,在反硝化反应过程中产生碱度可赔偿硝化反应消耗碱度二分之一左右；,硝化曝气池在后，使反硝化残留有机物得以深入去除，无需增建后曝气池。,缺点：,出水中含有一定浓度硝酸氮，有可能在二沉池中进行反硝化，造成污泥上浮,36/52,三、氧化沟生物脱氮工艺,37/52,四、生物转盘硝化脱氮工艺,进,水,BOD,去除,好氧碳化及硝化,缺氧,脱氮,好氧,38/52,第五节 废水生物除磷工艺与技术,厌氧,好氧生物除磷工艺,生物法与化学法结合除磷工艺,39/52,一、厌氧,好氧除磷工艺,(A,O,工艺,),40/52,一、厌氧,好氧除磷工艺,(A,O,工艺,),工艺特点：,水力停留时间为,36h,；,曝气池内污泥浓度普通在,27003000mg/l,；,磷去除效果好（,70%,），出水中磷含量低于,1mg/l,；,污泥中磷含量约为,4%,，肥效好；,SVI,小于,100,，易沉淀，不易膨胀。,41/52,二、,Phostrip,除磷工艺,生物除磷和化学除磷相结合,42/52,二、,Phostrip,除磷工艺,工艺特点：,除磷效果好，处理出水含磷量普通低于,1mg/l,；,污泥含磷量高，普通为,2.17.1%,；,石灰用量较低；,污泥,SVI,低于,100,，污泥易于沉淀、浓缩、脱水，污泥肥分高，不易膨胀。,43/52,第六节 同时脱氮除磷工艺,一、巴颠甫,(Bardenpho),同时脱氮除磷工艺,工艺特点：,各项反应都重复进行两次以上，各反应单元都有其首要功效，同时又兼有二、三项辅助功效；,脱氮除磷效果良好。,工艺复杂,反应器单元多,运行繁琐,成本高,44/52,二、,A,A,O(A,2,/O),同时脱氮除磷工艺,工艺特点：,工艺流程比较简单；总水力停留时间短,厌氧、缺氧、好氧交替运行，不利于丝状菌生长，污泥膨胀较少发生；,无需投药，两个,A,段只需轻缓搅拌,只有,O,段供氧,运行费用低。,45/52,进水,沉淀池,厌氧池,缺氧池,好氧池,剩下污泥,出水,内回流,污泥回流,进,气,管,46/52,二、,A,A,O,同时脱氮除磷工艺参数,水力停留时间,（,h,）,厌氧反应器,0.51.0,缺氧反应器,0.51.0,好氧反应器,3.56.0,污泥回流比,(%),50100,混合液内循环回流比,(%),100300,混合液悬浮固体浓度,(mg/l),30005000,F/M(kgBOD,5,/kgMLSS.d),0.150.7,好氧反应器内,DO,浓度,(mg/l),2,BOD,5,/P,515(,以,10,为宜,),47/52,三、,Phoredox,同时脱氮除磷工艺,工艺特点：,在缺氧反应器之前再加一厌氧反应器，以强化磷释放，从而确保在好氧条件下，有更强吸收磷能力，提升除磷效果。,48/52,四、主要脱氮除磷活性污泥法功效表及影响原因,1.,脱氮除磷工艺及功效表,49/52,2.,脱氮除磷活性污泥法影响原因,环境原因，如温度、,pH,、溶解氧。,工艺原因，如泥龄、各反应区水力停留时间。,污水成份，如,BOD,5,与,N,、,P,比值。,50/52,进水磷浓度为,10mg/L,时，,SRT,和,BOD,L,去除率对出水磷浓度影响：,BODL去除量/,（mgL-1）,泥龄,/d,3,6,15,30,出水,PO,4,3-,-P,浓度,/,（,mgL,-1,）,100,9.0,9.1,9.4,9.5,300,7.0,7.4,8.1,8.5,500,5.0,5.7,6.8,7.5,1000,0,1.4,3.6,5.1,51/52,重点掌握知识点,物化法脱氮、除磷基本原理,生物脱氮原理、及所需环境条件,生物除磷原理及环境条件,同时脱氮除磷工艺流程（,A-A-O,）,52/52,