第章脱氮除磷.pptx

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1、会计学1第章第章 脱氮除磷脱氮除磷第一页，共38页。2、金属(jnsh)盐沉淀法（混凝沉淀）（1）铝盐除磷：Al3+PO43-AlPO4(铝盐：硫酸铝、PAC、NaAlO2)（2）Fe盐除磷：Fe2+、Fe3+FePO4(pH=5时有最小溶解度0.1mg/L)3、结晶法除磷 原理：使溶液呈碱性并含有适量Ca2+的含磷废水通过填料结晶床，结晶床具有吸附与其本身(bnshn)结构类似成分的特性，使水中的Ca2+、OH-、PO43-在填料表面富集，形成局部高浓度，离子积大于溶度积，产生结晶沉淀。晶种：磷灰石、骨炭等,均含磷、钙组分。第1页/共38页第二页，共38页。二、生物(shngw)法除磷 利用

2、微生物代谢磷的生理(shngl)生化特点而发展起来的生物除磷技术，突出优点：成本低，源于微生物的超量吸磷现象（吸收的磷超过微生物正常生长所需要的磷量）1、生物(shngw)除磷原理n n聚磷菌磷的释放：聚磷菌磷的释放：聚磷菌磷的释放：聚磷菌磷的释放：在厌氧条件下，聚磷菌在分解体内聚磷酸盐的同时产生在厌氧条件下，聚磷菌在分解体内聚磷酸盐的同时产生三磷酸腺苷三磷酸腺苷(ATP)(ATP)，聚磷菌利用，聚磷菌利用ATPATP以主动运输方式将细胞外的有机物摄人以主动运输方式将细胞外的有机物摄人细胞内，以聚细胞内，以聚一羟基丁酸一羟基丁酸(PHB)(PHB)及糖原等有机颗粒的形式存储在细胞内。及糖原等有

3、机颗粒的形式存储在细胞内。聚磷菌在厌氧条件下释放出的磷，是利用聚磷菌在厌氧条件下释放出的磷，是利用ATPATP时的水解产物反应式如下：时的水解产物反应式如下：ATP+HATP+H2 2OADP+HOADP+H3 3POPO4 4 n n聚磷菌磷的摄取聚磷菌磷的摄取聚磷菌磷的摄取聚磷菌磷的摄取：在好氧条件下，聚磷菌不断摄取并氧化分解有机物、在好氧条件下，聚磷菌不断摄取并氧化分解有机物、PHBPHB，产生的能量一部分用于磷的吸收和聚磷的合成，一部分则使，产生的能量一部分用于磷的吸收和聚磷的合成，一部分则使ADPADP与与H H3 3POPO4 4结合，转化为结合，转化为ATPATP而储存起来，细菌

4、以聚磷的形式在细胞中储存磷，其而储存起来，细菌以聚磷的形式在细胞中储存磷，其量可超过生长所需，这一过程成为聚磷菌磷的摄取。量可超过生长所需，这一过程成为聚磷菌磷的摄取。第2页/共38页第三页，共38页。快速降解快速降解有机物有机物提供能提供能量量磷酸盐磷酸盐O2提供提供(tgng)能量能量磷酸盐磷酸盐CO2厌氧条件厌氧条件(tiojin)下下好氧条件好氧条件好氧条件好氧条件(tiojin)(tiojin)下下下下p 从能量形式看：好氧：PHB+ADP+PATP厌氧：VFA+ATPPHB（聚羟基丁酸）+P第3页/共38页第四页，共38页。p 聚磷菌在厌氧-好氧交替运行过程中有释磷和吸磷功能，使p

5、 其在与其他(qt)微生物竞争中取得优势。厌氧：ATP水解获得能量摄取(shq)水中的VFA，其他微生物可利用基质减少，不能很好地生长；好氧：过量摄磷，其他微生物得不到足够的有机质和磷酸盐；厌氧-好氧交替环境有利于聚磷菌成为优势菌属；关键：厌氧环境，DO0.2mg/L，无硝态氮，保证磷的释放。厌氧（anaerobic）条件是指既无分子氧也无氧化(ynghu)态氮(NOx)，以区别于只无分子氧的厌氧或缺氧（anoxic）条件。第4页/共38页第五页，共38页。2、影响(yngxing)因素（1）BOD负荷(fh)与有机物性质 BOD/TP15 p 有机物性质(xngzh)：低分子易吸收，释磷能力

6、强；难降解、p 大分子有机物释磷能力弱。（2）DO和NO3-Np DO：厌氧区0.2mg/L；好氧区2.0mg/L左右；p NO3-：影响聚磷菌代谢（氧化还原电位）；反硝化消 耗VFA，与聚磷菌争夺碳源，影响释磷。第5页/共38页第六页，共38页。（3）温度(wnd)对除磷效果影响较弱，5-30 （4）pHp 6.5-8.0 （5）泥龄 通过排泥(富磷污泥)除磷,排泥量的多少决定(judng)系统的脱磷 效果,泥龄越短,剩余污泥量越多,除磷效果越好；仅以除磷为目的,宜采用较短的泥龄,同时考虑BOD、COD的去除，一般控制在3.5-7d。第6页/共38页第七页，共38页。3、工艺(gngy)大（

7、1）A/O工艺(gngy)厌氧HRT：0.5-1.0h；好氧HRT：1.5-2.5h，MLSS2000-4000mg/L第7页/共38页第八页，共38页。第8页/共38页第九页，共38页。曝气池（吸磷和除BOD）二沉池沉淀池石灰(shhu)沉淀池厌氧释磷池（2）Phostrip工艺 特点：生物除磷与化学除磷相结合的除磷工艺，效果优于A/O第9页/共38页第十页，共38页。第10页/共38页第十一页，共38页。优点：出水总磷浓度低，1mg/L；回流污泥磷含量较低，对进水BOD5/TP无特殊限制(xinzh)；大部分磷以石灰污泥沉淀去除，后处理简单；适合对现有工艺的改造。第11页/共38页第十二页

8、，共38页。2 污水污水(w shu)脱氮技术脱氮技术一、物理化学法一、物理化学法1、吹脱法脱氮 NH3+H2ONH4+OH-pH越高，NH3比例(bl)越高（pH越低，HClO比例(bl)越高）pH=7，以NH4+形式存在，pH=11，NH3占90%以上，较高pH下进行吹脱效果较好。p 设 计 参 数：水 力 负 荷 3-4m3/(m2h)；气 水 比 4000m3/m3（能耗很高）；原水pH10（耗碱，吹脱后pH需回调）；吹脱塔填料高9m（木制或塑料(slio)制格子填料，促进空气与水的充分接触）第12页/共38页第十三页，共38页。2、折点加氯法脱氮 NH2Cl+NHCl+HOClN2O

9、+4HCl2NH2Cl+HOClN2+3HCl+H2ONH2Cl+NHCl2N2+3H+3Cl-酸性条件下生成三氯胺，碱性条件下生成硝酸(xio sun)，应对反应pH值加以控制（中性）第13页/共38页第十四页，共38页。氨化细菌氨化细菌(xjn)硝化硝化(xio hu)菌菌缺氧缺氧(qu yn)菌菌将有机氮化合物分解，转化为氨氮将有机氮化合物分解，转化为氨氮将氨氮转化为硝酸盐将氨氮转化为硝酸盐将将NO3-转化为转化为N2反硝化过程反硝化过程硝化过程硝化过程二、生物脱氮二、生物脱氮（一）原理 第14页/共38页第十五页，共38页。第15页/共38页第十六页，共38页。1、硝化 分为两个过程：

10、（1）亚硝酸化：NH4+-NNO2-N（亚硝酸菌）（2）硝酸化：NO2-NNO3-N（硝酸菌）硝化总反应：NH4+2O2NO3-+2H+H2O+351KJ（放热反应）硝化+合成(hchng)总反应：P202 硝化菌：通过NH4+的氧化获得能量，化能自养菌（可获得能 量有限，生长速度慢）第16页/共38页第十七页，共38页。p 特征p（1）耗氧：硝化+亚硝化：4.57gO2/gNH4+-Np 硝化总反应：NH4+2O2NO3-+3H+H2O+351KJ（放热反应）p（2）耗碱：7.14g碱度/gNH4+-Np 为保证(bozhng)硝化过程中pH值的稳定，需补充碱度。第17页/共38页第十八页，

11、共38页。2、反硝化 缺氧过程(guchng)，在缺氧条件下，以有机物为电子供体，以硝酸盐为电子受体，放出能量，供反硝化菌利用：缺氧异氧菌 反硝化：NO3-N+5H0.5N2+2H2O+OH-短程硝化反硝化：NO2-N+3H0.5N2+H2O+OH-p 特征(tzhng)p（1）不需氧：缺氧过程p（2）产生碱度：3.75g碱度/gNO3-Np（3）需有机物（碳源）甲醇、挥发酸、生活污水(w shu)等可作碳源（外加碳源）以反硝化菌自身作为有机物：内源反硝化（速度慢）第18页/共38页第十九页，共38页。（二）影响(yngxing)因素 （1）pH值硝化菌：8.0-8.4（6或9.6，硝化停止(

12、tngzh)），消耗碱度，需通过投 加碱度维持；反硝化菌：6.5-7.5（6或8，反硝化强烈抑制），产生(chnshng)碱度，有 助于将pH保持在所需范围内。（2）DO硝化：严格好氧，可忍受极限0.5-0.7mg/L，不得低于1mg/L，通常1-2mg/L；反硝化：兼性菌，既能进行无氧呼吸，也能进行有氧呼吸（优先利用 氧气），DO控制在0.5mg/L以下。第19页/共38页第二十页，共38页。（3）碳源硝化：自养菌，BOD20mg/L，BOD过高，异养菌迅速增殖(zngzh)，争夺DO；反硝化(xio hu)：异养菌，需有机物，当BOD5/TN3-5时，碳源充足；否则需 外加碳源（甲醇）。（

13、4）温度(wnd)硝化：适宜20-30，15 硝化速率下降；5 硝化停止；反硝化：15-35，10 反硝化速率下降；3 反硝化停止；30 速率下降。第20页/共38页第二十一页，共38页。（5）泥龄（c）硝化：c 硝化菌最小世代(shdi)时间（P202表8-1）；反硝化(xio hu)：与一般好氧异养菌增殖速率差不多。（6）有毒物质(wzh)硝化：高浓度NH4+、重金属、有毒物质、有机物；反硝化：对有毒物质的敏感性比硝化菌低得多，与一般好氧异养菌相 同。第21页/共38页第二十二页，共38页。（三）生物脱氮的其他(qt)理论 1、同步硝化-反硝化（SND）：在同一反应器中同时(tngsh)进

14、行硝化和反硝化 宏观环境理论：反应器内水流流态不同，可形成缺氧区域 微环境理论：活性污泥絮体内部、生物膜内部存在缺氧区域 生物学：许多好氧反硝化菌同时(tngsh)也是异养硝化菌 优点：流程简单、碱度自动补偿，占地面积小；缺点：较难控制。第22页/共38页第二十三页，共38页。2、短程硝化-反硝化：氨氮亚硝酸盐氮（硝酸盐氮）N2 供氧：减少(jinsho)25%;反硝化需碳源：节省40%;污泥生成量：50%;碱消耗量、反应时间。3、厌氧氨氧化(ynghu)（ANAMMOX）在厌氧条件下以NO2-为电子受体由自养菌将NH4+直接氧化(ynghu)为N2 NH4+NO2-N2+2H2O4、好氧反硝

15、化 实现(shxin)同步硝化-反硝化。第23页/共38页第二十四页，共38页。第24页/共38页第二十五页，共38页。第25页/共38页第二十六页，共38页。（四）生物(shngw)脱氮工艺 1、三级生物(shngw)脱氮工艺：P207图8-6第26页/共38页第二十七页，共38页。初沉池初沉池曝气氧化曝气氧化硝化池硝化池缺氧反缺氧反硝化池硝化池二沉池二沉池曝气曝气排放排放空气空气空气空气氮气氮气2、两级生物(shngw)脱氮工艺：P208图8-7第27页/共38页第二十八页，共38页。初沉池初沉池缺氧池缺氧池好氧池好氧池二沉池二沉池3、A/O工艺(gngy)（前置反硝化脱氮工艺(gngy)

16、）：P209图8-8特点：（1）流程简单，构筑物少，节省基建费用，占地少；（2）反硝化在前，利用(lyng)进水中有机物作碳源，节省投加碳源的费用；（3）反硝化在前，产生碱度（3.75g/gNO3-）可补偿硝化对碱度的消耗 （7.14g/gNH4+），后续硝化投加碱度降低一半；（4）反硝化在前，消耗进水BOD，减轻好氧池有机负荷，有利于硝化（20mg/L）;（5）好氧池在后，可进一步去除反硝化残留有机物、曝气充氧，改善出水水质。第28页/共38页第二十九页，共38页。沉淀池第一(dy)缺氧反应器好 氧反应器第二(d r)缺氧反应器快速(kui s)好氧反应器沉淀池4、Bardenpho工艺（P

17、210图8-10）第29页/共38页第三十页，共38页。5、phoredox工艺(gngy)A2/O工艺(gngy)等：脱氮除磷工艺(gngy)第30页/共38页第三十一页，共38页。3 污水同步污水同步(tngb)脱氮除磷技术脱氮除磷技术1、第31页/共38页第三十二页，共38页。第32页/共38页第三十三页，共38页。特点：特点：特点：特点：（1 1 1 1）最简单的同步脱氮除磷工艺，总）最简单的同步脱氮除磷工艺，总）最简单的同步脱氮除磷工艺，总）最简单的同步脱氮除磷工艺，总HRTHRTHRTHRT小于其他同类小于其他同类小于其他同类小于其他同类工艺；工艺；工艺；工艺；（2 2 2 2）厌

18、氧、缺氧、好氧交替运行，丝状菌不能大量增）厌氧、缺氧、好氧交替运行，丝状菌不能大量增）厌氧、缺氧、好氧交替运行，丝状菌不能大量增）厌氧、缺氧、好氧交替运行，丝状菌不能大量增殖殖殖殖(zngzh)(zngzh)(zngzh)(zngzh)，无污泥膨胀，无污泥膨胀，无污泥膨胀，无污泥膨胀，SVISVISVISVI一般小于一般小于一般小于一般小于100100100100；（3 3 3 3）反硝化不需外加碳源，硝化耗碱部分由反硝化提）反硝化不需外加碳源，硝化耗碱部分由反硝化提）反硝化不需外加碳源，硝化耗碱部分由反硝化提）反硝化不需外加碳源，硝化耗碱部分由反硝化提供，污泥肥效高。供，污泥肥效高。供，污泥

19、肥效高。供，污泥肥效高。厌氧缺氧好氧沉淀池A2/O工艺第33页/共38页第三十四页，共38页。问题：问题：问题：问题：（1 1 1 1）混混混混合合合合液液液液回回回回流流流流量量量量不不不不宜宜宜宜太太太太高高高高。过过过过低低低低：如如如如100%,100%,100%,100%,去去去去除除除除率率率率（理理理理论论论论）仅仅仅仅50%50%50%50%；过过过过高高高高：破破破破坏坏坏坏缺缺缺缺氧氧氧氧池池池池缺缺缺缺氧氧氧氧状状状状态态态态，影影影影响响响响反硝化、耗能；反硝化、耗能；反硝化、耗能；反硝化、耗能；（2 2 2 2）受受受受污污污污泥泥泥泥增增增增长长长长的的的的限限限限

20、制制制制，除除除除磷磷磷磷效效效效果果果果(xiogu)(xiogu)(xiogu)(xiogu)较较较较难难难难提提提提高高高高（泥泥泥泥龄龄龄龄与与与与硝硝硝硝化化化化菌菌菌菌矛矛矛矛盾盾盾盾；回回回回流流流流污污污污泥泥泥泥挟挟挟挟带带带带DODODODO及及及及NO3-NNO3-NNO3-NNO3-N，破坏厌氧环境）；破坏厌氧环境）；破坏厌氧环境）；破坏厌氧环境）；（3 3 3 3）沉沉沉沉淀淀淀淀池池池池设设设设计计计计有有有有特特特特殊殊殊殊要要要要求求求求，含含含含磷磷磷磷污污污污泥泥泥泥停停停停留留留留时时时时间间间间不不不不能太长。能太长。能太长。能太长。厌氧缺氧好氧沉淀池A

21、2/O工艺第34页/共38页第三十五页，共38页。2、phoredox工艺(gngy)(改进的Bardenpho工艺(gngy)厌氧池缺氧池好氧池缺氧池好氧池沉淀池缺氧池好氧池缺氧池好氧池沉淀池主要(zhyo)问题：回流污泥携带O2、硝酸盐至厌氧池，破坏厌氧状态，对除磷 不利（与A2/O同）第35页/共38页第三十六页，共38页。3、UCT工艺(gngy)与改良UCT工艺(gngy)改良UCT工艺厌氧缺氧好氧沉淀池UCT工艺UCT与改良UCT工艺(gngy)主要问题：两个内回流，运行费用高。第36页/共38页第三十七页，共38页。4、其他工艺(略)(1)氧化沟工艺(交替式氧化沟)(2)SBR工艺（在时间序列上易于引入厌氧/缺氧/好 氧过程，创造交替进行的厌氧好氧条件(tiojin)，实现脱 氮除磷）(3)生物转盘（好氧生物转盘、缺氧生物转盘按脱氮 要求进行布置，末尾接化学混凝沉淀除磷）第37页/共38页第三十八页，共38页。