廢水生物脫氮AO脫氮課件

1、10.5.1 A/O缺氧好氧活性污泥法（1）基本原理 A/O是Anoxic/Oxic的縮寫，它的優(yōu)越性是除了使有機污染物得到降解之外，還具有一定的脫氮除磷功能，是將厭氧水解技術用為活性污泥的前處理，所以A/O法是改進的活性污泥法。 A/O工藝將前段缺氧段和后段好氧段串聯在一起，A段DO不大于0.2mg/L，O段DO=24mg/L。在缺氧段異養(yǎng)菌將污水中的淀粉、纖維、碳水化合物等懸浮污染物和可溶性有機物水解為有機酸，使大分子有機物分解為小分子有機物，不溶性的有機物轉化成可溶性有機物，當這些經缺氧水解的產物進入好氧池進行好氧處理時，提高污水的可生化性，提高氧的效率；在缺氧段異養(yǎng)菌將蛋白質、脂肪等污

2、染物進行氨化（有機鏈上的N或氨基酸中的氨基）游離出氨（NH3、NH4+），在充足供氧條件下，自養(yǎng)菌的硝化作用將NH3-N（NH4+）氧化為HO3-，通過回流控制返回至A池，在缺氧條件下，異氧菌的反硝化作用將NO3-還原為分子態(tài)氮（N2）完成C、N、O在生態(tài)中的循環(huán)，實現污水無害化處理。 （2）工藝流程 圖10.1 A/O工藝流程 活性污泥幾種主要運行方式工藝參數比較單位：Ls污泥負荷 KgBOD5/KgMLSSdLv容積負荷 KgBOD5/m3（有效容積）dMLSS混合液濃度mg/LR污泥回流比%HI供氣量m3（空氣）/m3污水 ts污泥齡d說明：上表是根據回流污泥濃度48g/L確定的，回流污

3、泥濃度改變時，相關數據也應相對改變。當所要求的處理效率降低時，Ls值可以增大。當進水BOD5小于一般城市污水的BOD5時，Ls應相應減少污水在曝氣池內實際水力停留時間 t=V/(1+R)Q? (h)曝氣時間 t=曝氣池有效容積V(m3)/污水設計流量Q(m3/h)=污水在曝氣池內名義水力停留時間 （3）主要工藝特點 1. 缺氧池在前，污水中的有機碳被反硝化菌所利用，可減輕其后好氧池的有機負荷，反硝化反應產生的減度可以補償好氧池中進行硝化反應對堿度的需求。 2. 好氧在缺氧池之后，可以使反硝化殘留的有機污染物得到進一步去除，提高出水水質。 3. BOD5的去除率較高可達9095%以上，但脫氮除磷

4、效果稍差，脫氮效率7080%，除磷只有2030%。盡管如此，由于A/O工藝比較簡單，也有其突出的特點，目前仍是比較普遍采用的工藝。該工藝還可以將缺氧池與好氧池合建，中間隔以檔板，降低工程造價，所以這種形式有利于對現有推流式曝氣池的改造。 （4）A/O工藝的影響因素 A/O工藝運行過程控制不要產生污泥膨脹和流失，其對有機物的降解率是較高的（9095%），缺點是脫氮除磷效果較差。如果原污水含磷濃度4以保證足夠的碳/氮比，否則反硝化速率迅速下降；但當進入硝化池BOD5值又應控制在80mg/L以下，當BOD5濃度過高，異養(yǎng)菌迅速繁殖，抑制自養(yǎng)菌生長使硝化反應停滯。 硝化池溶解氧：DO2mg/L，一般充

5、足供氧DO應保持24mg/L，滿足硝化需氧量要求，按計算氧化1gNH4+需4.57g氧。 水力停留時間：硝化反應水力停留時間6h；而反硝化水力停留時間2h，兩者之比為3:1，否則脫氮效率迅速下降。 pH：硝化反應過程生成HNO3使混合液pH下降，而硝化菌對pH很敏感，硝化最佳pH =8.08.4，為了保持適宜的PH就應采取相應措施，計算可知，使1g氨氮（NH3-N）完全硝化，約需堿度7.1g（以CaCO3計）；反硝化過程產生的堿度（3.75g堿度/gNOx-N）可補償硝化反應消耗堿度的一半左右。 反硝化反應的最適宜pH值為6.57.5，大于8、小于7均不利。 溫度：硝化反應2030，低于5硝化

6、反應幾乎停止；反硝化反應2040，低于15反硝化速率迅速下降。 ?因此，在冬季應提高反硝化的污泥齡ts，降低負荷率，提高水力停留時間等措施保持反硝化速率。 （5）A/O工藝設計參數 水力停留時間：硝化不小于56h；反硝化不大于2h，A段:O段=1:3污泥回流比：50100%混合液回流比：300400%反硝化段碳/氮比：BOD5/TN4，理論BOD消耗量為1.72gBOD/gNOx-N硝化段的TKN/MLSS負荷率（單位活性污泥濃度單位時間內所能硝化的凱氏氮）：0.05KgTKN/KgMLSSd硝化段污泥負荷率：BOD/MLSS0.18KgBOD5/KgMLSSd混合液濃度x=30004000m

7、g/L（MLSS）溶解氧：A段DO24mg/LpH值：A段pH =6.57.5O段pH =7.08.0水溫：硝化2030 反硝化2030 堿度：硝化反應氧化1gNH4+-N需氧4.57g，消耗堿度7.1g（以CaCO3計）。 反硝化反應還原1gNO3-N將放出2.6g氧，生成3.75g堿度（以CaCO3計） 需氧量Ro?單位時間內曝氣池活性污泥微生物代謝所需的氧量稱為需氧量(KgO2/h)。微生物分解有機物需消耗溶解氧，而微生物自身代謝也需消耗溶解氧，所以Ro應包括這三部分。 Ro=aQSr+bVX+4.6Nra平均轉化1Kg的BOD的需氧量KgO2/KgBODb微生物（以VSS計）自身氧化（

8、代謝）所需氧量KgO2/KgVSSd。 上式也可變換為： Ro/VX=aQSr/VX+b 或 Ro/QSr=a+bVX/QSrSr所去除BOD的量（Kg）Ro/VX氧的比耗速度，即每公斤活性污泥（VSS）平均每天的耗氧量KgO2/KgVSSdRo/QSr比需氧量，即去除1KgBOD的需氧量KgO2/KgBOD由此可用以上兩方程運用圖解法求得a bNr被硝化的氨量kd/d4.61kgNH3N轉化成NO3-所需的氧量（KgO2） 幾種類型污水的a b值供氧量單位時間內供給曝氣池的氧量，因為充氧與水溫、氣壓、水深等因素有關，所以氧轉移系數應作修正。 .理論供氧量 1.溫度的影響 KLa()=KL(2

9、0)1.024Q-20 實際溫度 2.分壓力對Cs的影響（壓力修正系數） =所在地區(qū)實際壓力（Pa）/101325（Pa） =實際Cs值/標準大氣壓下Cs值 3.水深對Cs的影響 Csm=Cs/2(Pb/0.1013+Qt/21)Csm曝氣池中氧的平均飽和濃度（mg/L） Pb曝氣設備裝設深度（Hm）處絕對氣壓（Mpa） Pb=Po+9.8110-3H Po當地大氣壓力（Mpa） Qt=21(1-EA)/79+21(1-EA)? EA擴散器的轉移效率 Qt 空氣離開池子時含氧百分濃度 綜上所述，污水中氧的轉移速率方程總修正為：dc/dt=KLa(20)(Csm-Cl1.024-20理論推出氧的

10、轉移速率dc/dt=KLa(Cs-Cl)在需氧確定之后，取一定安全系數得到實際需氧量RaRo=RaCsm(20)/(Csm()-CL)1.024-20 則所需供氣量為： q=(Ro/0.3EA)100m3/hCL混合液溶解氧濃度，約為23（mg/L） Ra實際需氧量KgO2/hRo標準狀態(tài)需氧量KgO2/h在標準狀態(tài)需氧量確定之后，根據不同設備廠家的曝氣機樣本和手冊，計算出總能耗。總能耗確定之后，就可以確定曝氣設備的數量和規(guī)格型號。.實際曝氣池中氧轉移量的計算 1.經驗數據法 當曝氣池水深為2.53.5m時，供氣量為： 采用穿孔管曝氣，去除1KgBOD5的供氣量80140m3/KgBOD5擴散

11、板曝氣，去除1KgBOD5供氣量4070m3空氣/KgBOD52.空氣利用率計算法 每m3空氣中含氧209.4升 1大氣壓（101.325Kpa）,0 1m3空氣重1249克含氧300克 1大氣壓（101.325Kpa）,20 1m3空氣重1221克含氧280克 按去除1Kg的BOD5需氧1Kg計算，需空氣量分別為3.33和3.57m3，曝氣時氧的利用率一般510%（穿孔管取值低，擴散板取值高），假定試驗在20進行：若氧利用率為5%，去除1Kg的BOD5需供空氣72m3 若氧利用率為10%，去除1Kg的BOD5需供空氣36m3 算出了總的空氣供氣量，就可根據設備廠家提供的機樣選擇曝氣設備的規(guī)格

12、型號和所需臺數。 （6）活性污泥法系統(tǒng)的工藝設計 (1)處理效率（E%） E=(La-Le)/La 100%=Lr/La 100%La進水BOD5濃度（mg/L） Le二沉池出水BOD5濃度（mg/L） Lr去除的BOD5濃度（mg/L） (2)曝氣池容積（V） V=Qla/XLs=QLr/LvQ曝氣池污水設計流量（m3/d） Ls污泥負荷率KgBOD5/KgMLSSdLv容積負荷KgBOD5/m3有效容積dX混合液MLSS濃度mg/L(3)曝氣時間（名義水力停留時間）t(d)t=V/Q(d)(4)實際水力停留時間t(d)t=V/(1+R)Q? (d) R污泥回流比%(5)污泥產量X(Kg/d

13、)X=aQLr-bVXvXv=fx f=0.75a污泥增長系數，取0.50.7b污泥自身氧化率（d-）,一般取0.040.1Xv混合液揮發(fā)性污泥濃度（MLVSS）Kg/m3(6)污泥齡（ts）污泥停留時間SRTts=1/(aLs-b)(7)剩余污泥排放量q(m3/d)q=VR/(1+R)ts (m3/d)或q=X/fXR(m3/d)，f=MLVSS/MLSS一般為0.75XR回流污泥濃度（Kg/ m3） (8)曝氣池需氧量（O2Kg/d） Ro=aQSr+bVXv+4.6Nra氧化每KgBOD5需氧千克數（KgO2/KgBOD5） 一般a取0.420.53b污泥自身氧化需氧率（d-1）即KgO

14、2/KgMLVSSd一般取0.1880.11Nr被轉化的氨氮量Kg/d4.6為1Kg NH3-N轉化成硝酸鹽所需氧量（KgO2） 1054A2/O脫氮除磷工藝 AnaerobicAnoxicOxic 厭氧缺氧好氧工藝 （1）作用機理 首段厭氧池有機物水解、磷的釋放 微生物吸收利用污水中的有機物，通異養(yǎng)菌分泌的外酶，促使淀粉、碳水化合物、纖維、烴類水解，將大分子有機物變成小分子有機物（主要是有機酸），有機物水解過程及主要產物： 在有機物水解的第一階段主要產物是有機酸，所以這一階段又稱為水解產酸階段。水解的第二階段是蛋白質和脂肪等含氮化合物的水解： 細胞原生質中，含膽堿的磷酸酯，在芽胞桿菌假胞桿菌

15、和某些霉菌的作用下，分泌出卵磷酯類酶，通過水解作用生成甘油、脂肪酸、磷酸和膽堿，再進一步水解放出NH3、有機酸等：? 真菌的細胞壁、昆蟲的甲殼含有的幾丁質，是葡萄糖的縮聚物，某些微生物如貝內克氏菌（Beneckea）中的一些種屬能分泌幾丁質酶使幾丁質水解產生氨基葡萄糖和乙酸，氨基葡萄糖再經氨基脫氫酶的水解作用產生氨： 核酸是蛋白質組成的重要組分。它是許多單核苷酸的多聚物，核苷酸由嘌呤堿或嘧啶堿與核酸和磷酸分子組成。在微生物產生的核酸酶的作用下水解成核苷和磷酸，核苷再經核苷酸水解成嘧啶、嘌呤和核糖。? 生成的嘌呤或嘧啶在脫氨酶的作用下繼續(xù)水解放出氨： 厭氧段各種有機物被微生物吸收利用使BOD5濃

16、度下降，同時由于合成細胞原生質，NH3-N因細胞合成而被除去一部分，磷則大量釋放形成磷酸鹽。 在缺氧段反硝化菌利用污水中的有機物作碳源，將回流混合液中帶入的大量NO3-N和NO2-N還原為N2，因此BOD5繼續(xù)下降，NO3-和NO2-濃度大幅度下降，而磷在缺氧段變化很小。 在好氧段未分解的小分子有機進一步氧化分解；在充足供氧條件下，好氧池的后段，硝化菌將NO3-N轉化為NO3-；而聚磷菌（異養(yǎng)型革蘭氏陰性菌短桿菌）是兼性厭氧菌競爭力很差，然而卻能在細胞內貯存聚羥基丁酸（PHB）和聚磷酸鹽（poly-p）。在厭氧好氧過程中，聚磷菌在厭氧池中為優(yōu)勢菌種，構成了活性污泥絮體的主體，它吸收低分子的有機

17、物（如脂肪酸），同時將貯存在細胞中聚合磷酸鹽中的磷通過水解而釋放出來，并提供必需的能量。而在隨后的好氧池中，聚磷菌所吸收的有機物將被氧化分解釋放能量，這時聚磷菌過量地吸收磷，在數量上遠遠超過其細胞合成所需的磷，將磷以聚合磷酸鹽的形式貯藏在菌體內，而形成高磷污泥，通過剩余污泥排泥系統(tǒng)排出，因而可獲得相當好的除磷效果。 好氧池的前段，由于小分子有機物的進一步分解，使有機物濃度進一步降低時硝化菌得以繁殖使NH3-N得到硝化： 氧化代謝不是單獨進行的，在NH4+被硝化的同時，微生物分泌的內酶作用下合成新的細胞原生質，這就導致了微生物的連續(xù)增長： 由上述反應過程可知：（1）將1g氨氮轉化為硝酸鹽需耗氧2

18、O2/NH4+=4.57g；（2）硝化過程中釋放出的H+將消耗水中的堿度，每氧化1g氨氮消耗堿7.14gCaCO3。 雖然硝化過程消耗一定的堿度，但由于在反硝化池的缺氧條件下，兼性厭氧菌(反硝化菌)的作用，在氫供體(有機物)充足的條件下，NO2-和NO3-被還原成N2： 由（22）（23）兩式可知：（1）其反硝反應實際上是利用了廢水中的NO2-和NO3-中的氧，每還原1gNO3-N的供氧量約為2.6g(理論值為3.4g/g NO3-)；（2）反硝化過程產生一定量的堿度，約為3.47g(CaCO3)/g NO3-，可抵消硝化過程消耗堿的一半(7.14gCaCO3)左右。（2） A2/O工藝流程

19、A2O工藝參數設計 1) 水力停留時間? 厭氧、缺氧、好氧三段總停留時間68h， 厭氧：缺氧：好氧=1：1：(34)2) 混合液回流比? 200%3) 污泥回流比? 50100%4) 有機物負荷? 好氧段 0.18KgBOD5/KgMLSSd5) 總凱氏氮污泥負荷率 好氧段TKN/MLSS47) 厭氧段進水P/BOD50.068) 污泥濃度30004000mgL-19) 溶解氧? 好氧段DO=23mg/L缺氧段DO0.5mg/L厭氧段DO0.2mg/L；硝態(tài)氮010) 硝化反應氧化1gNH4+-N需氧4.57g，需消耗堿度7.1g（以CaCO3）計 11) 反硝化反應還原1gNOx-N將放出2.6g氧，生成3.75g堿度（以CaCO3計），并消耗1.72BOD512) 需氧量? 與A/O工藝計算方法相同 13) PH? 好氧池PH=7.08.0缺氧池PH=6.57.5厭氧池PH=6814) 水溫? 1325微生物生長較穩(wěn)定 15) 污泥中含磷比率2.5%A2/O存在問