清華大學(xué)水處理工程2—第12講脫氮除磷說課材料

1、清華大學(xué)水處理工 程2一第12講脫 氮除磷精品文檔生物脫氮除磷原理與工藝4-1概述1、 營(yíng)養(yǎng)元素的危害氨氮會(huì)消耗水體中的溶解氧；氨氮會(huì)與氯反應(yīng)生成氯胺或氮?dú)?，增加氯的用量；含氮化合物?duì)人和其它生物有毒害作用：氨氮對(duì)魚類有毒害作用； NO3一和NO2一可被轉(zhuǎn)化為亞硝胺一一一種“三致”物質(zhì)；水中 NO3一高，可導(dǎo)致嬰兒患變性 血色蛋白癥一一"Bluebaby” ；加速水體的“富營(yíng)養(yǎng)化”過程；所謂“富營(yíng)養(yǎng)化”就是指水中的藻類大量繁殖而引起水質(zhì)惡化，其 主要因子是N和P （尤其是P）;控制污染源，降低廢水中的N、P含量；對(duì)城市廢水，傳統(tǒng)的活性污泥法，對(duì) N的去除率只有40%左右，對(duì)磷的去除率

2、只有 2030%。2、 脫氮的物化法1）氨氮的吹脫法：2）折點(diǎn)加氯法去除氨氮：3）選擇性離子交換法去除氨氮：三、除磷的物化法（混凝沉淀法）1）鋁鹽除磷；2）鐵鹽除磷：3）石灰混凝除磷4-2生物脫氮技術(shù)4-1-1生物脫氮原理一、定義：污水中的含氮有機(jī)物，在生物處理過程中被異養(yǎng)微生物氧化分解為氨氮一一氨化；由自養(yǎng)型的硝化菌將氨氮轉(zhuǎn)化為 NO2-和NO3-硝化；再由反硝化菌將 NO2-和NO3-還原轉(zhuǎn)化為N2反硝化。二、硝化反應(yīng)（Nitrification ）:分為兩步：NH 4 NO2 ； NO2NO3 ；由兩組自養(yǎng)型硝化菌分步完成：亞硝酸鹽細(xì)菌（Nitrosomonas）；硝酸鹽細(xì)菌（Nitro

3、bacter）:都是革蘭氏染色陰性、不生芽抱的短桿菌和球菌；強(qiáng)烈好氧， 不能在酸性條件下生長(zhǎng)；無需有機(jī)物，以氧化無機(jī)含氮化合物獲得能量，以無機(jī) C （CO2或HCO3-）為碳源；化能自養(yǎng) 型；生長(zhǎng)緩慢，世代時(shí)間長(zhǎng)。（1）硝化反應(yīng)過程及反應(yīng)方程式：亞硝化反應(yīng)：NH4 1.5O2 NO2 H2O 2H 硝化反應(yīng)：NO2 0.5O2NO3總反應(yīng)：NH 4 2O2NO3 H 2O 2H :氧化 1mg NH 4 N 為 NO3 N ,氧化 1 mg NH4+-N 為 NO3 N,需氧 4.57mg,其中亞硝化反應(yīng)3.43mg,硝化反應(yīng)1.14mg,需消耗堿度7.14mg（以CaCO3計(jì)）（2）硝化反應(yīng)

4、的環(huán)境條件：硝化菌對(duì)環(huán)境的變化很敏感：好氧條件（DO不小于1mg/l）,并能保持一定的堿度以維持穩(wěn)定的pH彳1（適宜的pH為8.08.4）;進(jìn)水中的有機(jī)物的濃度不宜過高，一般要求BOD5在1520mg/l以下；硝化反應(yīng)的適宜溫度是2030 C, 15 C以下時(shí)，硝化反應(yīng)的速率下降，小于5 c時(shí)，完全停止；硝化菌在反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間即污泥齡，必須大于其最小的世代時(shí)間 （一般為310天）；高濃度的氨氮、亞硝酸鹽或硝酸鹽、有機(jī)物以及重金屬離子等都對(duì)硝 化反應(yīng)有抑制作用。二、反硝化反應(yīng)（1）反硝化反應(yīng)過程及反硝化菌：反硝化反應(yīng)是指硝酸鹽或亞硝酸鹽在反硝化菌的作用下，被還原為氣態(tài)氮（N2）的過程；反硝化

5、菌屬異養(yǎng)型兼性厭氧菌，并不是一類專門的細(xì)菌，它們大量存在于土壤和污水處理系統(tǒng)中，如變形桿菌、假單胞菌等，土壤微生物中有 50%是這一類具有還原硝酸鹽能力的細(xì)菌；反硝化菌能在缺氧條件下，以NO2-N或NO3-N為電子受體，以有機(jī)物為電子供體，而將氮還原；在反硝化菌的代謝活動(dòng)下，NO2-N或NO3-N中的N可以有兩種轉(zhuǎn)化途徑：同化反硝化，即最終產(chǎn)物是有機(jī)氮化合物，是菌體的組成部分；異化反硝化，即最終產(chǎn)物為分子態(tài)的氮?dú)?。?）反硝化反應(yīng)的影響因素：碳源：一是原廢水中的有機(jī)物，當(dāng)廢水的BOD 5/TKN大于35時(shí)，可認(rèn)為碳源充足；二是外加碳源，多采用甲醇；適宜的pH值是6.57.5, pH值高于8或低

6、于6,反硝化速率將大大下降；反硝化菌適于在缺氧條件下發(fā)生反硝化反應(yīng)，但另一方面，其某些酶系統(tǒng)只有在有氧條件下才能合成，所以反硝化反應(yīng)宜于在缺氧、好氧交替的 條件下進(jìn)行，溶解氧應(yīng)控制在 0.5mg/l以下；最適宜溫度為 2040 C,低于15 C其反應(yīng)速率將大為降低。4-2-2生物脫氮工藝一、活性污泥法脫氮傳統(tǒng)工藝Barth開創(chuàng)的三級(jí)活性污泥法流程：（2）兩級(jí)活性污泥法脫氮工藝收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系管理員刪除精品文檔二、缺氧一一好氧活性污泥法脫氮系統(tǒng)（三、氧化溝硝化脫氮工藝四、生物轉(zhuǎn)盤硝化脫氮工藝A O工藝）4-3廢水生物除磷技術(shù)4-3-1生物除磷過程（1）磷在廢水中的存在形式：通常磷是以磷

7、酸鹽（H 2Po4、HPO：、PO：）、聚磷酸鹽和有機(jī)磷等的形式存在于廢水中；細(xì)菌一般是從外部環(huán)境攝取一定量的磷來滿足其生理需要；有一類特殊的細(xì)菌一一磷細(xì)菌，可以過量地、超出其 生理需要地從外部攝取磷，并以聚合磷酸鹽的形式貯存在細(xì)胞體內(nèi)，如果從系統(tǒng)中排出這種高磷污泥，則能達(dá)到除磷的效 果。（2）除磷菌的過量攝取磷：好氧條件下，除磷菌利用廢水中的BOD5或體內(nèi)貯存的聚-羥基丁酸的氧化分解所釋放的能量來攝取廢水中的磷，一部分磷被用來合成ATP,另外絕大部分的磷則被合成為聚磷酸鹽而貯存在細(xì)胞體內(nèi)。（3）除磷菌的磷釋放：在厭氧條件下，除磷菌能分解體內(nèi)的聚磷酸鹽而產(chǎn)生ATP,并利用ATP將廢水中的有機(jī)物

8、攝入細(xì)胞內(nèi)，以聚-羥基丁酸等有機(jī)顆粒的形式貯存于細(xì)胞內(nèi)，同時(shí)還將分解聚磷酸鹽所產(chǎn)生的磷酸排出體外。一般，在好氧條件下所攝 取的磷比在厭氧條件下所釋放的磷多，廢水生物除磷工藝是利用除磷菌的這一過程，將多余剩余污泥排出系統(tǒng)而達(dá)到除磷 的目的。二、生物除磷過程的影響因素溶解氧：在除磷菌釋放磷的厭氧反應(yīng)器內(nèi)，應(yīng)保持絕對(duì)的厭氧條件，即使是NO3-等一類的化合態(tài)氧也不允許存在；在除磷菌吸收磷的好氧反應(yīng)器內(nèi)，則應(yīng)保持充足的溶解氧。污泥齡：生物除磷主要是通過排除剩余污泥而去除磷的，因 此剩余污泥的多少對(duì)脫磷效果有很大影響，一般污泥短的系統(tǒng)產(chǎn)生的剩余污泥多，可以取得較好的除磷效果；有報(bào)道稱： 污泥齡為30d,除

9、磷率為40%;污泥齡為17d,除磷率為50%;而污泥齡為5d時(shí)，除磷率高達(dá)87%。溫度：在530 C 的范圍內(nèi)，都可以取得較好的除磷效果； pH值：除磷過程的適宜的 pH值為68。BOD5負(fù)荷：一般認(rèn)為，較高的 BOD負(fù)荷可取得較好的除磷效果，進(jìn)行生物除磷的低限是BOD/TP = 20;有機(jī)基質(zhì)的不同也會(huì)對(duì)除磷有影響，一般小分子易降解的有機(jī)物誘導(dǎo)磷的釋放的能力更強(qiáng)；磷的釋放越充分，磷的攝取量也越大。硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮：硝酸鹽的濃 度應(yīng)小于2mg/l;當(dāng)COD/TKN10,硝酸鹽對(duì)生物除磷的影響就減弱了。氧化還原電位：好氧區(qū)的ORP應(yīng)維持在+4050mV之間；缺氧區(qū)的最佳 ORP為-160 5

10、mV之間。4-3-2生物除磷工藝一、Phostrip除磷工藝：生物除磷和化學(xué)除磷相結(jié)合的工藝。二、厭氧一一好氧除磷工藝4-4同步脫氮除磷工藝一、Bardenpho同步脫氮除磷工藝：各項(xiàng)反應(yīng)都反復(fù)進(jìn)行兩次以上，各反應(yīng)單元都有其首要功能，同時(shí)又兼有二、三項(xiàng)輔 助功能；脫氮除磷的效果良好。二、A一一A一一O同步脫氮除磷工藝：工藝流程比較簡(jiǎn)單；厭氧、缺氧、好氧交替運(yùn)行，不利于絲狀菌繁殖，無污泥膨脹 之虞；無需投藥，運(yùn)行費(fèi)用低。厭氧反應(yīng)器0.51.0水力停留時(shí)間（h）缺氧反應(yīng)器0.51.0好氧反應(yīng)器3.56.0污泥回流比（）50100混合液內(nèi)循環(huán)回流比（）100300混合液懸浮固體濃度（mg/l）30005000F/M（kgBOD 5/kgMLSS.d）0.150.7好氧反應(yīng)器內(nèi)DO濃