間歇式活性污泥處理工藝同步脫氮除磷淺析

1、間歇式活性污泥處理工藝同步脫氮除磷淺析 WORD文檔使用說明：間歇式活性污泥處理工藝同步脫氮除磷淺析 來源于PDFWORDPDF轉(zhuǎn)換成WROD 本W(wǎng)OED文件是采用在線轉(zhuǎn)換功能下載而來，因此在排版和顯示效果方面可能不能滿足您的應(yīng)用需求。如果需要查看原版WOED文件，請訪問這里間歇式活性污泥處理工藝同步脫氮除磷淺析 間歇式活性污泥處理工藝同步脫氮除磷淺析|PDF轉(zhuǎn)換成WROD_PDF閱讀器下載SBR 處理工藝脫氮除磷生物原理淺析摘要：SBR 處理工藝由于其流程簡單、處理效果優(yōu)異、運(yùn)行靈活、適應(yīng)水質(zhì)變化能力強(qiáng)等 優(yōu)點(diǎn)得到廣泛的重視。隨著城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB 189182002） 一級

2、 B 和一級 A 的實(shí)施，污水處理對氮和磷的處理要求越來越高。但 SBR 處理工藝所有的反應(yīng)都 在一個池子內(nèi)完成，造成池子內(nèi)各種細(xì)菌都存在，難以形成某種優(yōu)勢菌群，并且形成的優(yōu)勢 菌群容易受到破壞，在 SBR 法處理城市污水的實(shí)際運(yùn)行過程中，經(jīng)常出現(xiàn)脫氮效果好時除 磷效果差、除磷效果好時脫氮效果不佳的情況。 本文簡述了包括傳統(tǒng)硝化反硝化、短程硝化反硝化、同步硝化反硝化、厭氧氨化、反硝化除 磷等 SBR 處理工藝脫氮除磷過程中的微生物原理， 并根據(jù)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)介紹了提高 SBR 脫 氮除磷效果的改進(jìn)運(yùn)行方式，通過對 SBR 個環(huán)節(jié)時間的控制及反應(yīng)池內(nèi)溶解氧、pH 值、溫 度、ORP、污泥齡等因素的

3、控制，有效地發(fā)揮 SBR 工藝脫氮除磷的能力，保證出水氮、磷 污染物的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。 SBR 是序批式間歇活性污泥法（Sequencing Batch Reactor）的簡稱。SBR 工藝由按一定時間 順序間歇操作運(yùn)行的反應(yīng)器組成。SBR 工藝的一個完整的操作過程，亦即每個間歇反應(yīng)器 在處理廢水時的操作過程包括如下 5 個階段：進(jìn)水期；反應(yīng)期；沉淀期；排水排泥 期；閑置期。SBR 的運(yùn)行工況以間歇操作為特征。其中自進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、排水排泥 至閑置期結(jié)束為一個運(yùn)行周期。在一個運(yùn)行周期中，各個階段的運(yùn)行時間、反應(yīng)器內(nèi)混合液 體積的變化及運(yùn)行狀態(tài)等都可以根據(jù)具體污水的性質(zhì)、出水水質(zhì)及運(yùn)行功能要求等靈活

4、掌 握。 SBR 作為廢水處理方法具有下述主要特點(diǎn)： 在空間上完全混合，時間上完全推流式，反應(yīng)速度高，為獲得同樣的處理效率 SBR 法的反 應(yīng)池理論明顯小于連續(xù)式的體積，且池越多，SBR 的總體積越小。 工藝流程簡單，構(gòu)筑物少，占地省，造價低，運(yùn)行管理費(fèi)用低。 靜止沉淀，分離效果好，出水水質(zhì)高。 運(yùn)行方式靈活，可生成多種工藝路線。 同一反應(yīng)器僅通過改變運(yùn)行工藝參數(shù)就可以處理不同性質(zhì)的廢水。 由于進(jìn)水結(jié)束后，原水與反應(yīng)器隔離，進(jìn)水水質(zhì)水量的變化對反應(yīng)器不再有任何影響，因此 工藝的耐沖擊負(fù)荷能力高。 間歇進(jìn)水、排放以及每次進(jìn)水只占反應(yīng)器的 2/3 右，其稀釋作用進(jìn)一步提高了工藝對進(jìn)水沖 擊負(fù)荷的耐

5、受能力。 有效地控制絲狀菌的過量繁殖， 這一特性是由缺氧好氧并存、 反應(yīng)中底物濃度較大、 泥齡短、 比增長速率大決定的。 SBR 處理工藝由于其流程簡單、處理效果優(yōu)異、運(yùn)行靈活、適應(yīng)水質(zhì)變化能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)得 到廣泛的重視。 隨著城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB 189182002） 一級 B 和一級 A 的實(shí)施，污水 處理對氮和磷的處理要求越來越高。但 SBR 處理工藝所有的反應(yīng)都在一個池子內(nèi)完成，造 成池子內(nèi)各種細(xì)菌都存在， 難以形成某種優(yōu)勢菌群， 并且形成的優(yōu)勢菌群容易受到破壞， 如： 進(jìn)水沖擊、控制方式、進(jìn)水負(fù)荷等變化都會引起優(yōu)勢菌群的破壞和消失。在 SBR 法處理城 市污水的實(shí)際運(yùn)行過

6、程中， 經(jīng)常出現(xiàn)脫氮效果好時除磷效果差、 除磷效果好時脫氮效果不佳 的情況，而若要同時滿足高效脫氮除磷的要求，就需要控制影響工藝有效運(yùn)行、相互制約的各種因素。 一、 微生物脫氮除磷原理 生物脫氮原理 氨化 在未經(jīng)處理的新鮮污水中，含氮化合物存在的主要形式有：有機(jī)氮，如蛋白質(zhì)、氨基酸、 尿素、胺類化合物、硝基化合物等；氨態(tài)氮（NH3、NH4+） 含氮化合物在微生物的作用下，相繼產(chǎn)生下列各項(xiàng)反應(yīng)。 氨化反應(yīng)：有機(jī)氮化合物在氨化細(xì)菌的作用下，分解轉(zhuǎn)化為氨態(tài)氮，以氨基酸為例 RCHNH2COOH+O2RCOOH+CO3+NH3 硝化反應(yīng)：在硝化細(xì)菌的作用下，氨態(tài)氮進(jìn)一步分解氧化，由氨轉(zhuǎn)化為硝酸鹽的兩步

7、氧化產(chǎn) 能過程可表示如下。 亞硝化茵： 2NH4+3O22NO2-+4H+2H2O 硝化菌： 2NO2-+ O22NO3硝化反應(yīng)的總反應(yīng)式： NH4+2 O2NO3-+2H+ H2O 反硝化反應(yīng)：在反硝化菌的代謝活動作用下，硝酸氮（NO3-N）和亞硝酸氮（NO2N）從 污水中得以去除。反硝化有兩種途徑，即：同化反硝化（合成） ，最終形成有機(jī)氮化合物， 成為軍體的組成部分；另一為異化反硝化（分解） ，最終產(chǎn)物是氣態(tài)氮。同化反硝化 2NH2OH+4H +4H +4H -2H2O2NH32HNO3-2H2O2HNO22HNO-H2O+2H -2H2O +2HN2-2H2ON2O 異化反硝化生物除磷原

8、理 所謂生物除磷，是利用聚磷菌一類的微生物，能夠過量地，在數(shù)量上超過其生理需要，從外 部環(huán)境攝取磷，并將磷以聚合的形態(tài)貯藏在菌體內(nèi)，形成高磷污泥，排除系統(tǒng)外，達(dá)到從污 水中除磷的效果。 其基本過程是： 聚磷菌對磷的過剩攝取 在好氧條件下，聚磷菌營有氧呼吸，氧化分解有機(jī)物，釋放能量，ADP 獲得能量同時結(jié)合 H3PO4 而合成 ATP（三磷酸腺苷） 。 ADP+ H3PO4+能量ATP+H2O 聚磷菌利用能量，在透膜酶的催化作用下，從外部環(huán)境中將 H3PO4 攝入體內(nèi)，除一部分用于合成 ATP 外，另一部分 H3PO4 則用于合成聚磷酸鹽。這種現(xiàn)象就是“磷的過剩攝取” 。 聚磷菌的放磷 在厭氧條

9、件下，聚磷菌體內(nèi)的 ATP 進(jìn)行水解，放出 H3PO4 和能量，形成 ADP，即： ATP+H2OADP+ H3PO4+能量 這樣，聚磷菌具有在好氧條件下，過剩攝取 H3PO4，在厭氧條件下，釋放 H3PO4 的功能。 SBR 法生物脫氮除磷簡析 生物脫氮 理論上講，要實(shí)現(xiàn)廢水生物脫氮，只要使生物氮氨化，及 NH3N 經(jīng)歷典型的硝化和反硝 化過程即可完全被除去。 傳統(tǒng)生物脫氮要經(jīng)歷好氧、厭氧、缺氧的條件，以及通過污泥回流，使氨化、硝化、反硝化 過程依次發(fā)生，以保證氮的徹底去除。對于 SBR 法而言，控制污水中溶解氧濃度（DO 值） 即可控制池內(nèi)微生物反應(yīng)狀態(tài)。 其實(shí)，SBR 反應(yīng)池內(nèi)由于多種中

10、間產(chǎn)物的存在和硝化菌、反硝化菌的作用，其脫氮反應(yīng)有 別于傳統(tǒng)的脫氮工藝，除前述硝化、反硝化反應(yīng)外還存在其他復(fù)雜的反應(yīng)過程。 1. 亞硝酸型生物脫氮 所謂亞硝酸型生物脫氮就是將硝化過程控制在 HNO2 階段而終止，隨后進(jìn)行反硝化。由于 亞硝化產(chǎn)物 HNO2 是"三致"物質(zhì)，對受納水體和人是不安全的，所以一般認(rèn)為要避免出現(xiàn) HNO2。 實(shí)際上從氮的微生物轉(zhuǎn)化過程來看， 氨被氧化成硝酸是由兩類獨(dú)立的細(xì)菌催化完成的兩個不 同反應(yīng)，對于反硝化菌，無論是 NO2-N 還是 NO3-N 均可以作為最終受氫體。因而整個生 物脫氮過程可以通過 NH3NNO2-NN2 這樣的途徑完成，即亞硝酸

11、型生物脫氮。 2NH4+3O22NO2-+4H+2H2O 2NO2-+6H+2H+N2+4H2O 2.同步硝化反硝化 同步硝化反硝化現(xiàn)象（Simultaneous Nitrification and Denitrification，簡稱 SND）是控制供氧 強(qiáng)度以及曝氣池中溶解氧濃度， 使絮體的外周能保證有一個好氧環(huán)境進(jìn)行硝化， 由于溶解氧 濃度得到控制，氧在污泥絮體內(nèi)部的滲透傳遞作用受到限制，而較高的硝酸鹽濃度(梯度)則 能較好地滲透到絮體的內(nèi)部， 因此在絮體內(nèi)部能有效地進(jìn)行反硝化過程。 大量運(yùn)行中的 SBR 法污水處理廠在進(jìn)水曝氣階段氨氮濃度、 硝酸鹽氮濃度以及溶解氧濃度的典型變化曲線可用

12、 下圖表示，可以看出，在曝氣階段結(jié)束時，氨氮濃度和硝酸鹽濃度均很低，表明系統(tǒng)具有很 好的同步硝化反硝化效果。30 25 20 15 10 5 0 0 50氨氮及硝態(tài)氮濃度 mg/L 100 150時間 min. mg/LNH3-N NO3-N . (3) 厭氧氨氧化 1990 年，荷蘭 Delft 技術(shù)大學(xué)研究人員在反硝化流化床中的研究中發(fā)現(xiàn)24：厭氧反應(yīng)器中 同時出現(xiàn)了氨和硝酸鹽的消失， 并且還成一定的比例關(guān)系， 這是無法用傳統(tǒng)異養(yǎng)反硝化來解 釋的現(xiàn)象。他們認(rèn)為反應(yīng)器中發(fā)生了如下反應(yīng)25，并將其命名為厭氧氨氧化（Anaerobic Oxidation of Ammonium，簡稱 ANAMM

13、OX） 。 5NH4+3NO3-4N2+9H2O+2H+ NH4+NO2-N2+H2O 厭氧氨氧化是在厭氧條件下，以 NH4+為電子供體，以 NO3-或 NO2-為電子受體，將 NH4+、 NO3-或 NO2-轉(zhuǎn)變成 N2 的生物氧化過程26。 生物除磷脫氮新技術(shù)反硝化除磷技術(shù) 反 硝 化 除 磷 技 術(shù) 是 生 物 除 磷 的 最 新 研 究 成 果 ， 它 是 由 反 硝 化 聚 磷 菌 (denitrifying phosphorus-removing bacteria，DPB)在厭氧/缺氧交替環(huán)境中，通過它們的代謝作用來同時完 成過量吸磷和反硝化過程而達(dá)到除磷脫氮雙重目的。 大量研究表明，聚磷菌有兩部分組