生物脫氮除磷技術(shù)總結(jié)ppt課件.ppt

1、微生物-脫氮-除磷 PPP項(xiàng)目投融資模式 講解提綱,1,目 錄,1、水處理微生物簡(jiǎn)介,氮素循環(huán)：固氮同化氨化硝化反硝化,微生物的分類,絲狀菌,2、生物除磷,聚磷菌特性,生物除磷原理,3、生物脫氮,微生物的營(yíng)養(yǎng),生物除磷設(shè)計(jì)參數(shù),氨化作用,天津泰達(dá)西區(qū)污水廠,4、A2O案例簡(jiǎn)介,硝化作用,反硝化作用,原生動(dòng)物,其它生化知識(shí)點(diǎn),2,1、水處理微生物簡(jiǎn)介,1.1、按細(xì)胞結(jié)構(gòu)分類,1）原核微生物由原核細(xì)胞構(gòu)成的微生物。 細(xì)菌、放線菌、鞘細(xì)菌、滑動(dòng)細(xì)菌、藍(lán)細(xì)菌、光合細(xì)菌。 2）真核微生物由真核細(xì)胞構(gòu)成的微生物。 真菌、藻類、原生動(dòng)物、后生動(dòng)物。 3）病毒不具備細(xì)胞結(jié)構(gòu)。,3,1.2、按營(yíng)養(yǎng)類型分類,4,

2、1.3、按DO需求分類,1）好氧微生物：包括了微生物的各個(gè)類群。屬于原核生物的有細(xì)菌、放線菌、藍(lán)細(xì)菌，屬于真核生物的有原生動(dòng)物、多細(xì)胞的微型動(dòng)物、酵母菌、絲狀細(xì)菌以及單細(xì)菌藻類等，還有病毒和立克次氏體。主要微生物類群是細(xì)菌，特別是異養(yǎng)型細(xì)菌占優(yōu)勢(shì)。,2）兼性微生物：主要有：產(chǎn)黃纖維單胞菌、淀粉芽孢梭菌、丙酮丁醇芽孢梭菌、蠟狀芽孢桿菌、琥珀酸擬桿菌等。,3）厭氧微生物：主要有：脫硫弧菌屬、硝酸鹽還原細(xì)菌、脫氮硫桿菌、脫氮極毛桿菌、脫硫腸狀菌屬、產(chǎn)甲烷桿菌屬、產(chǎn)甲烷球菌屬、產(chǎn)甲烷八爹球菌屬、產(chǎn)甲烷螺菌屬等。,5,1.4、微生物的細(xì)胞組成,注：微生物細(xì)胞中各種有機(jī)物和元素的含量(干重),細(xì)胞主要干組

3、分:C5H7NO2,微生物細(xì)胞通式:C60H87O23N12P,6,1.5、微生物的碳源食譜,7,1.5、有機(jī)物當(dāng)量COD-可降解性,見附件資料,8,1.6、微生物的氮源食譜,尿素：CH4ON2，有效N約46%,9,1.6、微生物的無機(jī)營(yíng)養(yǎng)素,磷酸鹽：Na3PO4，有效P約20%,10,1.7、微生物的耐鹽度、毒性物,1）滲透壓平衡：TDS不得突然大幅變化，緩慢適應(yīng)馴化； 2）胞外酶活性：TDS大于30g/L，活性極差，負(fù)荷降低一半以上； 3）重金屬、游NH3、游離H2S等毒性物使酶蛋白變性，細(xì)胞中毒死亡。,11,1.8、絲狀菌的特性與作用,1）絲狀菌特性：是一大類菌體相連而形成絲狀的微生物的

4、統(tǒng)稱，具有較大的比表面積、純好氧，特定條件下對(duì)DO、營(yíng)養(yǎng)物有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，對(duì)環(huán)境變化不敏感。,2）絲狀菌作用：菌膠團(tuán)內(nèi)細(xì)菌和絲狀菌形成一個(gè)共生的微生物生態(tài)體系，絲狀菌相互聚集，菌膠團(tuán)具備很好的絮凝沉降性，具有較好的泥水分離效果。,3）絲狀菌危害：絲狀菌過量繁殖，形成污泥膨脹、微生物泡沫。,4）絲狀菌過量繁殖原因： a)基質(zhì)限制：長(zhǎng)期低負(fù)荷 b)溶解氧限制：長(zhǎng)期供氧不足 c)營(yíng)養(yǎng)不平衡：長(zhǎng)期缺乏氮磷 d) pH頻繁波動(dòng)： e) 高濃度硫化氫：,12,1.9、絲狀菌的控制,1）應(yīng)急處置： 投加PAC，一般100-200g/m3池容，改善絮凝沉降性能，使泥水能分離。,2）緊急殺滅： 投加次氯酸鈉，一般1

5、0-20g/m3池容，殺滅絲狀菌（有可能同步殺滅有益菌）。,3）生物選擇器殺滅： 利用絲狀菌只能利用DO的特性，回流到前端A池殺滅。,4）有針對(duì)性的改善生物反應(yīng)器條件，逐步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)平衡： a)基質(zhì)限制：降低污泥濃度、提升污泥負(fù)荷；間斷曝氣 b)溶解氧限制：增加曝氣量；減小進(jìn)水負(fù)荷 c)營(yíng)養(yǎng)不平衡：補(bǔ)充氮磷 d) pH頻繁波動(dòng)：調(diào)節(jié)進(jìn)水pH e) 高濃度硫化氫：設(shè)置預(yù)曝氣池（30-60min）,13,1.10、原生動(dòng)物的分類,14,1.11、原生動(dòng)物的作用,3）纖毛蟲能分泌粘性物質(zhì)，促進(jìn)菌膠團(tuán)絮凝作用；,1）吞噬游離細(xì)菌和微小有機(jī)顆粒和碎片；,2）直接分解代謝一些可溶性的有機(jī)物；,4）作為指示生

6、物 原生動(dòng)物容易在顯微鏡下觀察，不同種類的原生動(dòng)物都有各自所需的生境條件，所以哪一類原生動(dòng)物占優(yōu)勢(shì)，也就反映出相應(yīng)的水質(zhì)狀況；原生動(dòng)物對(duì)環(huán)境條件要求比細(xì)菌的苛刻，當(dāng)水質(zhì)或工藝參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，原生動(dòng)物的種群和數(shù)量也要發(fā)生變化。,接種馴化階段,適應(yīng)增殖階段,污泥成熟階段,15,(1) 著生的緣毛目(小口鐘蟲、八鐘蟲、溝鐘蟲、褶鐘蟲、瓶累枝蟲、微盤蓋蟲、獨(dú)縮蟲)多時(shí)，處理效果良好，說明形成優(yōu)質(zhì)而成熟的活性污泥。 (2) 小口鐘蟲在生活污水和工業(yè)廢水處理很好時(shí)往往就是優(yōu)勢(shì)菌種。 (3) 如果大量鞭毛蟲出現(xiàn)，而著生的緣毛目很少時(shí)，表明凈化作用較差。 (4) 大量的自由游泳的纖毛蟲出現(xiàn)，指示凈化作用不太好

7、，出水濁度上升。 (5) 如出現(xiàn)主要有柄纖毛蟲，如鐘蟲、累枝蟲、蓋蟲、輪蟲、寡毛類時(shí)，則水質(zhì)澄清良好，出水清澈透明，酚類去除率在90%以上。 (6) 根足蟲的大量出現(xiàn)，往往是污泥中毒的表現(xiàn)。 (7) 如在生活污水處理中，累枝蟲的大量出現(xiàn)，則是污泥膨脹、解絮的征兆。 (8) 在印染廢水中，累枝蟲則作為污泥正?；蚋纳频闹甘旧?。 (9) 在石油廢水處理中鐘蟲出現(xiàn)是理想的效果。 (10) 過量的輪蟲出現(xiàn)，則是污泥要膨脹的預(yù)兆。,1.12、原生動(dòng)物的指示規(guī)律,16,1.13、生化曝氣量,氣水比：（曝氣系統(tǒng)氧效率25%） NH3-N硝化100mg/L，所需氣水比約10 COD氧化1000 mg/L，所需

8、氣水比約20,溫度與飽和溶解氧,一種曝氣量核算方式,工程調(diào)試和經(jīng)驗(yàn)值,17,1.14、氯離子,氯離子的腐蝕性,CODcr表征的是在高溫、強(qiáng)酸性、銀離子催化條件下能與重鉻酸鉀反應(yīng)的所有物質(zhì)，包括如下幾類： 1）85%95%的有機(jī)污染物（不能被重鉻酸鉀氧化的有機(jī)物有：吡啶、稠環(huán)芳烴、多環(huán)芳烴、雜環(huán)芳烴等）； 2）還原性無機(jī)物：亞硝酸鹽、硫化物、亞鐵鹽； 3）氯離子：它能100%被重鉻酸鉀氧化而表現(xiàn)為CODcr，而且消耗銀離子催化劑導(dǎo)致水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)無規(guī)律。但在環(huán)境水體中，氯離子是不消耗天然溶解氧的，氯離子不應(yīng)作為水體還原性污染物。,氯離子與COD,高氯根廢水COD測(cè)定,微生物抑制濃度10g/L,18

9、,1.15、硫元素,H2S對(duì)微生物抑制濃度5-25mg/L。,厭氧反應(yīng)器中，希望SO42-/COD5-10%，硫酸鹽還原菌產(chǎn)生的硫化氫抑制影響不大。,19,2、生物除磷,聚磷菌(Poly-phosphate Accumulating Organisms)的特性： 1）在厭氧條件(無DO和硝態(tài)氮)，聚磷菌吸收揮發(fā)性有機(jī)物VFAs，同化成胞內(nèi)碳能源儲(chǔ)存物(PHB/PHV)、并進(jìn)行迅速增殖，所需能量來源于聚磷的水解及細(xì)胞內(nèi)糖的酵解，并導(dǎo)致磷酸鹽的釋放。 2）在好氧條件，專性好氧的聚磷菌(PAOs)活力得到恢復(fù)，以O(shè)2為電子受體，氧化胞內(nèi)貯存的PHB及利用產(chǎn)生的能量過量地從環(huán)境中攝磷，在聚磷菌細(xì)胞內(nèi)合

10、成多聚磷酸鹽加以積累，以聚磷酸高能鍵的形式存儲(chǔ)，即過量吸收磷酸鹽。,2.1、聚磷菌特性,市政污水強(qiáng)調(diào)生物除磷,20,聚磷菌(PAO)的攝磷釋磷原理：在厭氧條件獲取儲(chǔ)存碳源、釋放磷、大量增殖。在好氧條件，PAO分解碳源、過量吸收磷酸鹽。通過排放富磷活性污泥，將磷除去。,2.2、PAO除磷原理,1）聚磷菌攝取磷 2）聚磷菌釋放磷,21,1）易降解有機(jī)物：厭氧池BOD5/TP20 2）硝酸鹽+硫酸鹽：厭氧池5-10mg/L 3）DO：厭氧池0.2mg/L，好氧池2mg/L 4）溫度和pH值：合理區(qū)間 5）污泥齡：3. 57. 0 d 6）HRT：厭氧池40min，好氧池4h,2.3、生物除磷設(shè)計(jì)參數(shù)

11、,生物除磷工藝主要有：A/O工藝、A/A/O工藝、SBR工藝、氧化溝、UCT工藝、VIP工藝、改良UCT工藝、改良VIP工藝等。 剩余污泥含磷量為干重的37%，磷的去除率可達(dá)8095%。,在厭氧環(huán)境中，還原菌碳源競(jìng)爭(zhēng)順序：硝酸鹽還原菌、硫酸鹽還原菌、PAO,22,3、生物脫氮,3.1、氮元素循環(huán),硝化作用：:,固氮作用：,N2,有機(jī)氮,氨化作用：,反硝化作用：,同化作用：,無機(jī)氮,有機(jī)氮,有機(jī)氮,NH4+,NH4+,NO2-,NO3-,NO2-,NO3-,N2,1）生物固氮與微生物同化不做討論； 2）氨化(礦化)反應(yīng)速度很快，在一般廢水處理設(shè)施中均能完成； 3）硝化-反硝化是污水處理重點(diǎn)關(guān)注的

12、技術(shù)。,23,3.2、氨化（礦化）作用,氨化作用是指將有機(jī)氮化合物轉(zhuǎn)化為NH3-N的過程，也稱為礦化作用。礦化作用在厭氧、好氧環(huán)境均可發(fā)生，反應(yīng)速率很快。 參與氨化作用的細(xì)菌稱為氨化細(xì)菌。在自然界中，它們的種類很多，主要有好氧性的熒光假單胞菌和靈桿菌、兼性的變形桿菌、厭氧的腐敗梭菌等。 在好氧條件下，氧化酶催化下的氧化脫氨。例如氨基酸生成酮酸和氨：,某些好氧菌，在水解酶的催化作用下能水解脫氮反應(yīng)。例如尿素能被許多細(xì)菌水解產(chǎn)生氨，分解尿素的細(xì)菌有尿八聯(lián)球菌和尿素芽孢桿菌等，它們是好氧菌，其反應(yīng)式如下：,厭氧或缺氧的條件下，厭氧微生物和兼性厭氧微生物對(duì)有機(jī)氮化合物進(jìn)行還原脫氨、水解脫氨和脫水脫氨三

13、種途徑的氨化反應(yīng)：,24,3.3、反硝化微生物,反硝化菌為異養(yǎng)型兼性厭氧菌，在有氧氣存在時(shí)，它會(huì)以氧氣為電子受體行好氧呼吸；在無氧而有硝酸鹽氮或亞硝酸鹽氮存在時(shí)，則以硝酸鹽氮或亞硝酸鹽氮為電子受體，以有機(jī)碳為電子供體進(jìn)行反硝化反應(yīng)。,反硝化菌主要有變形桿菌屬、微球菌屬、假單胞菌屬、芽胞桿菌屬、產(chǎn)堿桿菌屬、黃桿菌屬等兼性細(xì)菌，它們?cè)谧匀唤缰袕V泛存在。 反硝化易發(fā)生、速率較快，電子受體DO和NOx-頻繁交換也不會(huì)抑制反硝化的進(jìn)行。當(dāng)DO0.3-0.5mg/L是，以下反硝化反應(yīng)：,H可以是任何能提供電子，包括有機(jī)物、硫化物、H+等。反硝化1g硝酸鹽，理論需要BOD5約2.86g，一般3.5-4g。

14、反硝化釋放堿度，反硝化1g硝酸鹽，理論釋放3.57g堿度。,在厭氧環(huán)境中，還原菌碳源競(jìng)爭(zhēng)順序：硝酸鹽還原菌、硫酸鹽還原菌、PAO,25,3.4、硝化微生物,硝化菌（含亞硝酸鹽菌、硝酸鹽菌）為化能自養(yǎng)型好氧菌。亞硝酸菌有亞硝酸單胞菌屬、亞硝酸螺桿菌屬和亞硝酸球菌屬，硝酸菌有硝酸桿菌屬、硝酸球菌屬。 硝化細(xì)菌分別從氧化NH3-N和NO2-N的過程中獲得能量，碳源來自無機(jī)碳化合物，如CO32、HCO、CO2等。,條件合適，發(fā)生以下硝化反應(yīng)：,26,3.5、硝化條件,3）低游離氨(分子態(tài)NH3),游離氨的抑制濃度約為0.5-1.0mg/L。低濃度啟動(dòng)硝化。,2）長(zhǎng)泥齡（世代周期長(zhǎng)、細(xì)胞產(chǎn)率低） 至少應(yīng)

15、為硝化菌世代周期的2倍以上，一般需要5d以上。,4）高堿度：需要堿度物質(zhì)中和硝化產(chǎn)生的質(zhì)子（H+），理論7.14g/g，最佳pH在8.08.4。一般純堿+燒堿混合投加。,5）高溶解氧： 硝化需要大量的氧，硝化1g的NH3-N理論需要4.2gO2，一般DO2mg/L。,6）溫度：合適1535，最佳25-30 ,1）低碳源（自養(yǎng)菌DO競(jìng)爭(zhēng)劣勢(shì)）,一般要求NH3-N /BOD55-8。好氧池分區(qū)。,27,3.6、硝化抑制,某些重金屬、絡(luò)合陰離子和有毒有機(jī)物對(duì)硝化細(xì)菌有毒害作用。游離氨和亞硝態(tài)氮對(duì)硝化細(xì)菌也有影響。,游離氨抑制濃度約為0.5-1.0mg/L ，亞硝態(tài)氮抑制濃度約為100mg/L。,28

16、,3.7、經(jīng)典AO硝化反硝化工藝,工藝原理：,工藝流程：,脫氮率與回流比：,TN-反硝化除去總氮，TN-進(jìn)水總氮，n-總回流比,29,3.8、AO設(shè)計(jì)參數(shù),30,3.9、AO工藝優(yōu)缺點(diǎn),前置反硝化工藝有明顯的優(yōu)勢(shì)： （1）、前置缺氧反硝化工藝充分利用進(jìn)水碳源，減少外加碳源；并在無曝氣條件下降解部分COD，節(jié)省能源； （2）、前置缺氧反硝化段回收的堿度物質(zhì)能被后續(xù)的硝化過程利用，能減少硝化過程外加堿度物質(zhì)的量； （3）、前置缺氧反硝化段能起到生物選擇器作用，對(duì)回流污泥與混合液中的微生物菌種進(jìn)行篩選和強(qiáng)化，提升后續(xù)好氧過程的降解效能。特別是應(yīng)對(duì)有毒有害污染物沖擊時(shí)，前置反硝化工藝優(yōu)勢(shì)明顯； （4）、長(zhǎng)時(shí)間的缺氧環(huán)境能造成水解酸化效果，部分難降解大分子有機(jī)物得以分解。對(duì)于一些難降解有機(jī)物，前置反硝化也比傳統(tǒng)工藝顯示出更高的耐受性和降解效果； （5）、對(duì)于高濃度有機(jī)污水，前置缺氧反硝化工藝大回流比（污泥回流與混合液回流）能很好的稀釋進(jìn)水，降低生物毒性物質(zhì)濃度，提高生化系統(tǒng)處理效率。 前置反硝化工藝的劣勢(shì)： （1）、受回流比限制，脫氮率有極限