污水的深度处理与回用.ppt

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1、水质工程学电子教案水质工程学电子教案 第第7 7章章第7章 污水的深度处理与回用7.1 概述概述 7.2 悬浮物的去除悬浮物的去除 7.3 溶解性有机物的去除溶解性有机物的去除 7.4 溶解性无机盐类的去除溶解性无机盐类的去除7.5 污水的消毒处理污水的消毒处理 7.6 脱氮技术脱氮技术 7.7 除磷技术除磷技术7.8 同步脱氮除磷技术同步脱氮除磷技术7.9 城市水资源的合理开发与利用城市水资源的合理开发与利用水质工程学电子教案水质工程学电子教案 第第7 7章章重点：重点：深度处理的目的、对象、深度处理的目的、对象、深度处理的深度处理的 各种处理方法，脱氮除磷方法、各种处理方法，脱氮除磷方法、

2、生物脱氮除磷机理、工艺流程。生物脱氮除磷机理、工艺流程。难点：难点：生物脱氮除磷机理、工艺流程生物脱氮除磷机理、工艺流程水质工程学电子教案水质工程学电子教案 第第7 7章章.1 概述概述1、深度处理深度处理是进一步去除常规二级处理所不能完全去除是进一步去除常规二级处理所不能完全去除 污水中杂质的净化过程污水中杂质的净化过程2、深度处理目的：解决水资源短缺、污水回用深度处理目的：解决水资源短缺、污水回用3 3、深度处理对象深度处理对象 脱色脱色 除臭、除臭、COD BOD SS、无机盐（营养型、无机盐（营养型N，P）重金属、细菌、病毒重金属、细菌、病毒4、深度处理水用途；深度处理水用途；排放、回

3、用、回灌地下排放、回用、回灌地下 。5、污水深度处理单元技术的确定原则、污水深度处理单元技术的确定原则（1）处理水的用途；）处理水的用途；（2）原水水质、各级处理后水质；）原水水质、各级处理后水质；（3）单元工艺可行性与整体流程的适应性；）单元工艺可行性与整体流程的适应性；（4）运行控制难易程度、设备国产化程度、废弃物处置方法；）运行控制难易程度、设备国产化程度、废弃物处置方法；（5）工程投资与运行成本。）工程投资与运行成本。水质工程学电子教案水质工程学电子教案 第第7 7章章表表71 二级处理水深度处理的目的、去除对象和所二级处理水深度处理的目的、去除对象和所采用的处理技术与工艺流程采用的处

4、理技术与工艺流程臭氧氧化、消毒臭氧氧化、消毒臭氧氧化、消毒臭氧氧化、消毒(氯气、次氯气、次氯气、次氯气、次氯酸钠、紫外线氯酸钠、紫外线氯酸钠、紫外线氯酸钠、紫外线)细菌、病毒细菌、病毒细菌、病毒细菌、病毒微生物微生物微生物微生物反渗透、电渗析、离子交换反渗透、电渗析、离子交换反渗透、电渗析、离子交换反渗透、电渗析、离子交换电导度电导度电导度电导度 NaNa、CaCa、ClCl离子离子离子离子溶解性无机物溶解性无机物溶解性无机物溶解性无机物 无机盐类无机盐类无机盐类无机盐类金属盐混凝沉淀金属盐混凝沉淀金属盐混凝沉淀金属盐混凝沉淀 石灰混凝石灰混凝石灰混凝石灰混凝沉淀晶析法沉淀晶析法沉淀晶析法沉淀

5、晶析法 生物除磷生物除磷生物除磷生物除磷POPO4 4P P TPTP磷磷磷磷生物脱氮生物脱氮生物脱氮生物脱氮吹脱、折点氯化脱氨、生物吹脱、折点氯化脱氨、生物吹脱、折点氯化脱氨、生物吹脱、折点氯化脱氨、生物脱氮脱氮脱氮脱氮TN KNTN KN NHNH3 3N N NONO2 2-N N NONO3 3-N N 氮氮氮氮混凝沉淀、活性炭吸附、臭混凝沉淀、活性炭吸附、臭混凝沉淀、活性炭吸附、臭混凝沉淀、活性炭吸附、臭氧氧化氧氧化氧氧化氧氧化BODBOD5 5 COD COD TOC TODTOC TOD溶解状态溶解状态溶解状态溶解状态快滤机、微滤机、混凝沉淀快滤机、微滤机、混凝沉淀快滤机、微滤机

6、、混凝沉淀快滤机、微滤机、混凝沉淀SS VSSSS VSS悬浮状态悬浮状态悬浮状态悬浮状态采用的主要处理采用的主要处理采用的主要处理采用的主要处理技术技术技术技术有关指标有关指标有关指标有关指标去除对象去除对象去除对象去除对象处理处理处理处理目的目的目的目的防止富防止富防止富防止富营养化营养化营养化营养化再用再用再用再用微量成分微量成分微量成分微量成分植物植物植物植物类营类营类营类营养盐养盐养盐养盐排放水体排放水体排放水体排放水体再用再用再用再用有机物有机物有机物有机物水质工程学电子教案水质工程学电子教案 第第7 7章章颗粒分离技术一览表颗粒分离技术一览表水质工程学电子教案水质工程学电子教案

7、第第7 7章章 （1）SS的组成的组成 生物絮体：数生物絮体：数mm到到10m 胶体颗粒（未被凝聚）胶体颗粒（未被凝聚）（2）SS的有机化的有机化 颗粒几乎全是有机物颗粒几乎全是有机物 BOD:50-80%来源于这些颗粒来源于这些颗粒 7.2.2 SS的去除技术的去除技术 由由SS的状态和粒径而定的状态和粒径而定 d1m，一般用砂滤；微滤机等。一般用砂滤；微滤机等。胶体状胶体状混凝沉淀。混凝沉淀。1、混凝沉淀、混凝沉淀（1）常用技术：去除微小悬浮状态的有机物和无机污染物常用技术：去除微小悬浮状态的有机物和无机污染物、胶体胶体.也可去除：也可去除：Mg，As（溶解态）、溶解态）、N、P、及细菌、

8、病毒及细菌、病毒（2）特点：）特点：二级出水二级出水胶体和菌胶团微粒；而天然水主要是针对泥砂等胶体和菌胶团微粒；而天然水主要是针对泥砂等7.2 悬浮物的去除悬浮物的去除 7.2.1 概述概述 SS特点特点:不同于给水处理的混凝不同于给水处理的混凝 主要原因是：污水中有生物微粒的存在，这种微粒与药剂主要原因是：污水中有生物微粒的存在，这种微粒与药剂的亲和力强，进而投药后混凝过程短时间内可以完成。的亲和力强，进而投药后混凝过程短时间内可以完成。水质工程学电子教案水质工程学电子教案 第第7 7章章（3）药剂）药剂 传统药剂：传统药剂：Al2(SO4)3，聚合氯化铝，及助凝剂（活化硅酸聚合氯化铝，及助

9、凝剂（活化硅酸等）等）“七七.五五”开发药剂开发药剂聚合氯化铁（聚合氯化铁（PFC），），降低了铁盐的降低了铁盐的酸性并清除了残余亚铁及色度酸性并清除了残余亚铁及色度.新型药剂新型药剂：对浊度、色度、除磷效果明显：对浊度、色度、除磷效果明显天津大学：（天津大学：（PDM）有机高分子絮凝剂，高效脱色、浊度低于有机高分子絮凝剂，高效脱色、浊度低于5度度后来发展后来发展PDMMC(唯一达到唯一达到4万个分子量万个分子量)；中科院：中科院：AL13 纳米絮凝剂。纳米絮凝剂。（4）工艺形式）工艺形式沉淀池沉淀池平流、辐流、竖流、斜管平流、辐流、竖流、斜管澄清池澄清池上升流速较给水低，上升流速较给水低，0

10、.4-0.6mm/s压力溶气气浮压力溶气气浮DAF(Dissolves Air Hotation)涡凹气浮涡凹气浮 气浮池气浮池 CAF(Cavitation Air Hotation)引气气浮引气气浮 IAF(Induced Air Flotation)空气在分散于水中叶空气在分散于水中叶片、轮盘等吸入片、轮盘等吸入（5）混凝机理混凝机理 同给水同给水水质工程学电子教案水质工程学电子教案 第第7 7章章过滤时一般情况下不需要加药剂过滤时一般情况下不需要加药剂 胶体过滤难于去除，浊度上升，需投药剂胶体过滤难于去除，浊度上升，需投药剂 溶解性有机物溶解性有机物用活性炭吸附用活性炭吸附反冲洗难度大

11、，需水气同时冲洗反冲洗难度大，需水气同时冲洗 气气:20l/m.s;水水:10l/m.s；滤料粒径适当放大。滤料粒径适当放大。（2）过滤作用）过滤作用 SS、BOD、重金属、细菌重金属、细菌去除各类污染物去除各类污染物 化学絮凝产生的化学絮凝产生的Al、Fe盐及石灰等沉淀物盐及石灰等沉淀物 去除化学除去除化学除P时，水中不溶性时，水中不溶性P活性炭或离子交换：预处理设施，可以节省后续的活性炭费用；活性炭或离子交换：预处理设施，可以节省后续的活性炭费用；克服生物、和化学处理的不稳定性，提高回用的连续性和可靠性克服生物、和化学处理的不稳定性，提高回用的连续性和可靠性。2、过滤、过滤给水过滤技术不宜

12、简单的直接应用于污水处理。给水过滤技术不宜简单的直接应用于污水处理。原因：原因：a、滤池截留的污泥粘而易碎，污泥在滤池表面积聚滤池截留的污泥粘而易碎，污泥在滤池表面积聚 形成滤膜形成滤膜 b、如果加大水头，污泥又很容易穿透滤层如果加大水头，污泥又很容易穿透滤层。（1）特点）特点水质工程学电子教案水质工程学电子教案 第第7 7章章 废水过滤废水过滤有机物絮体有机物絮体 给水过滤给水过滤 无机泥砂无机泥砂 对二沉池出水过滤对二沉池出水过滤隔滤被认为是去除悬浮固体的主要机理隔滤被认为是去除悬浮固体的主要机理（3）过滤机理）过滤机理 区别区别:强度不一样强度不一样,穿透滤料的性能不穿透滤料的性能不同同

13、隔滤隔滤 a、机械隔滤：粒径大于滤料孔径的颗粒被滤料滤去；机械隔滤：粒径大于滤料孔径的颗粒被滤料滤去；b、偶然隔滤：粒径小于滤料孔径的颗粒由于偶然接触而被截获。偶然隔滤：粒径小于滤料孔径的颗粒由于偶然接触而被截获。沉淀在滤料内部，颗粒可以沉淀在滤料上；沉淀在滤料内部，颗粒可以沉淀在滤料上；碰撞：较重的颗粒不随水运动碰撞：较重的颗粒不随水运动；截获：随水流运动的颗粒与滤料表面接触时被去除；截获：随水流运动的颗粒与滤料表面接触时被去除；粘附：当絮凝颗粒通过滤料时，它们就会附着在滤料表面粘附：当絮凝颗粒通过滤料时，它们就会附着在滤料表面化学吸附：化学吸附：a、键吸附键吸附 b、化学的相互作用；化学的

14、相互作用；a、静电作用静电作用物理吸附：物理吸附：b、动电作用动电作用 c、范德华力对其吸附范德华力对其吸附絮凝：大颗粒与小颗粒接触时，形成更大颗粒；絮凝：大颗粒与小颗粒接触时，形成更大颗粒；生物繁殖：生物滤池内繁殖可使滤料孔隙减少。生物繁殖：生物滤池内繁殖可使滤料孔隙减少。水质工程学电子教案水质工程学电子教案 第第7 7章章（4）进水特征）进水特征特征（特征（）a、悬浮固体浓度（二级处理水中，悬浮固体浓度（二级处理水中，SS：6-30mg/l）以浓度监测以浓度监测过程过程b、粒径大小：（双峰分布）（混合粒径大小：（双峰分布）（混合10d的活性污泥出水）的活性污泥出水）c、絮体强度絮体强度:与

15、处理方法及操作方式有关与处理方法及操作方式有关 生物处理生物处理 化学沉淀化学沉淀 该值下降该值下降 泥龄长泥龄长 但超过但超过15d下降下降 较小粒径：较小粒径：1-15m较大粒径：较大粒径：50-150m双峰分布双峰分布影响过滤机理影响过滤机理二级过滤二级过滤 d、双峰图双峰图（5）深度处理滤池设计）深度处理滤池设计预处理预处理生物处理和滤池之间，通常增设混凝沉淀（澄清或生物处理和滤池之间，通常增设混凝沉淀（澄清或气浮池）气浮池）对比试验对比试验 直接过滤：简单、但直接过滤：简单、但COD、TP去除率不高，运行复杂去除率不高，运行复杂 微生物絮凝过滤：去除率高，但周期短，冬季微生物絮凝过滤

16、：去除率高，但周期短，冬季2-4h 絮凝沉淀：过滤周期长，絮凝沉淀：过滤周期长，17h以上，全年水质合格以上，全年水质合格纪庄子纪庄子 污水厂污水厂水质工程学电子教案水质工程学电子教案 第第7 7章章 滤速（滤速（V）重要参数，决定滤池面积重要参数，决定滤池面积絮体强度：其值低时，滤速上升会使絮体颗粒遭受破絮体强度：其值低时，滤速上升会使絮体颗粒遭受破 坏，污物穿坏，污物穿透滤池，使出水不能达标透滤池，使出水不能达标;生物絮体牢生物絮体牢 固（固（4-11m/h不影响），化不影响），化学絮体强度较弱。学絮体强度较弱。双层滤料：双层滤料：5-10m/h取决于滤池型式取决于滤池型式 单层滤料：单层

17、滤料：4-6m/h 压力滤池：压力滤池：24m/h生物繁殖：滤池内生物繁殖可使滤料孔隙减少生物繁殖：滤池内生物繁殖可使滤料孔隙减少水头损失水头损失取决于滤速和滤料的截污能力，滤料的组成和尺取决于滤速和滤料的截污能力，滤料的组成和尺寸对水头损失影响大。寸对水头损失影响大。Ht=H0+(hi)t i=1-n Htt时间的总水头损失时间的总水头损失,m H0开始过滤时，清水总水头损失（管道，闸门，仪表，弯开始过滤时，清水总水头损失（管道，闸门，仪表，弯头，下部排水系统，滤料，构筑物）头，下部排水系统，滤料，构筑物）,m (H0)t滤层内第滤层内第I滤料在时间滤料在时间t时的水头损失时的水头损失水质工

18、程学电子教案水质工程学电子教案 第第7 7章章7.3 溶解性有机物的去除溶解性有机物的去除 丹宁丹宁二级出水中，溶解性有机物：木质素二级出水中，溶解性有机物：木质素 等难降解有机物等难降解有机物 黑腐酸黑腐酸 从技术、经验、工程实践中，活性炭和臭氧氧化法适应从技术、经验、工程实践中，活性炭和臭氧氧化法适应 1、活性炭吸附活性炭吸附由煤或木等材料经一次炭化制成，高温下，由煤或木等材料经一次炭化制成，高温下，用用CO使其活化，使炭形成多孔结构使其活化，使炭形成多孔结构。7.3.1 活性炭吸附活性炭吸附2、活性炭技术指标、活性炭技术指标碘值、亚甲兰值、糖蜜值碘值、亚甲兰值、糖蜜值3、活性炭孔的分布、

19、活性炭孔的分布大孔（大孔（100-1000nm）、）、过渡孔（过渡孔（100-2nm）、）、微孔微孔2nm4、活性炭吸附处理二级处理水的特点、活性炭吸附处理二级处理水的特点（1）对分子量）对分子量1500（道尔顿）的环状化合物，不饱和化合物效果（道尔顿）的环状化合物，不饱和化合物效果 好；对分子量好；对分子量3000的直链化合物（糖类）效果好；的直链化合物（糖类）效果好；（2）吸附时有微生物存在）吸附时有微生物存在提高处理效果（对有机物）但可能有生提高处理效果（对有机物）但可能有生 物泄漏的问题（代谢产物有毒性）物泄漏的问题（代谢产物有毒性）水质工程学电子教案水质工程学电子教案 第第7 7章章

20、活性炭指标测定值活性炭指标测定值单位单位A AB BC CD DE E摩擦系数摩擦系数wt%wt%83.583.589.389.385.585.590.290.288.988.9强度强度wt%wt%95.495.499.599.597.997.999.799.798.498.4表观密度表观密度g/lg/l510510520520500500520520540540飘浮率飘浮率wt%wt%0.00.01.41.40.00.00.00.00.00.0pHpH值值-8.68.69.29.28.98.99.19.18.98.9总灰分总灰分wt%wt%9.19.17.27.211.811.88.78.7

21、10.510.5水溶物水溶物wt%wt%0.050.050.090.090.080.080.030.030.060.06碘值碘值mg/gmg/g10011001997997938938958958860860亚甲兰值亚甲兰值mg/gmg/g262262259259227227256256207207丁烷值丁烷值wt%wt%24.224.224.224.223.423.423.723.720.320.3四氯化碳四氯化碳wt%wt%62.1962.1962.1962.1960.1460.1460.9160.9152.1752.17糖蜜值糖蜜值1581581531531521521481481451

22、45单宁酸值单宁酸值-34.334.330.030.033.233.246.546.561.361.3有效粒径有效粒径mmmm0.600.601.441.441.481.481.441.441.491.49均匀系数均匀系数-1.881.881.121.121.151.151.151.151.151.15平均粒径平均粒径mmmm1.0681.0681.5851.5851.6521.6521.6181.6181.6681.668水质工程学电子教案水质工程学电子教案 第第7 7章章 五种活性炭的扫描电镜照片（五种活性炭的扫描电镜照片（30003000）水质工程学电子教案水质工程学电子教案 第第7 7

23、章章四种炭原子力显微镜扫描照片四种炭原子力显微镜扫描照片 B CD E水质工程学电子教案水质工程学电子教案 第第7 7章章1、目的（二级出水回用）、目的（二级出水回用）7.3.2 臭氧氧化处理臭氧氧化处理去除残余有机物、脱除污水的色度、杀菌消毒。去除残余有机物、脱除污水的色度、杀菌消毒。2、去除有机物的特征、去除有机物的特征（1）能够氧化有机物，（蛋白质、氨基酸、木质素、腐殖酸）；）能够氧化有机物，（蛋白质、氨基酸、木质素、腐殖酸）；（2）氧化有机物并易形成中间产物（甲醛、酸等）可生化性好；）氧化有机物并易形成中间产物（甲醛、酸等）可生化性好；（3）氧化效果与）氧化效果与PH值有关，值有关，P

24、H高，效果好，高，效果好，(OH-)羟基自由基由羟基自由基由臭氧分解产生臭氧分解产生（4）臭氧化的副产物问题，溴酸盐上升，浊度上升。）臭氧化的副产物问题，溴酸盐上升，浊度上升。3、脱色效果、脱色效果砂滤后砂滤后+O3脱色效果好脱色效果好 4、消毒效果、消毒效果砂滤后砂滤后+O3消毒效果好消毒效果好5、O3混合形式混合形式扩散板式（反应为主）、喷射式（扩散为主）、机械搅拌式。扩散板式（反应为主）、喷射式（扩散为主）、机械搅拌式。水质工程学电子教案水质工程学电子教案 第第7 7章章水质工程学电子教案水质工程学电子教案 第第7 7章章7.4 溶解性无机盐类的去除溶解性无机盐类的去除反渗透：膜分离技术

25、，半渗透膜反渗透：膜分离技术，半渗透膜电渗析：膜分离技术，阴、阳离子交换膜电渗析：膜分离技术，阴、阳离子交换膜离子交换：阳离子交换树脂、阴离子交换离子交换：阳离子交换树脂、阴离子交换 树脂树脂水质工程学电子教案水质工程学电子教案 第第7 7章章7.5 污水的消毒处理污水的消毒处理液氯液氯臭氧臭氧次氯酸钠次氯酸钠紫外线紫外线水质工程学电子教案水质工程学电子教案 第第7 7章章 氮、磷为植物营养物质，能助长藻类和氮、磷为植物营养物质，能助长藻类和水生生物，引起水体的富营养化，影响饮用水生生物，引起水体的富营养化，影响饮用水水源。水水源。7.6 脱氮技术脱氮技术水质工程学电子教案水质工程学电子教案

26、第第7 7章章（1）富营养化）富营养化N、P引起，藻类问题（滇池，太湖）；引起，藻类问题（滇池，太湖）；（2）提高制水成本提高制水成本饮用水，污水消毒时，增加投氯量；饮用水，污水消毒时，增加投氯量；（3）污水回用填塞管道）污水回用填塞管道NH3N可促进设备中微生物的繁殖；可促进设备中微生物的繁殖；（4）农业灌溉农业灌溉TN不大于不大于1mg/l，否则对农作物有影响。否则对农作物有影响。2、氮的存在形式氮的存在形式（1）有机氮）有机氮（2）氨态氮（）氨态氮（NH3N、NH4+N）（3）NO2N、NO3N（4）N2凯氏氮凯氏氮3、二级处理技术的局限性、二级处理技术的局限性合成代谢对氮磷的去处率低，

27、水中氮磷过剩合成代谢对氮磷的去处率低，水中氮磷过剩 nCxHyOz+nNH3+n(x+y/4-z/2-5)O2 (C5H7NO2)n+n(x-5)CO2+n/2(y-4)H2O7.6.1 概述概述1、氮污染的危害、氮污染的危害水质工程学电子教案水质工程学电子教案 第第7 7章章太湖的富营养化水质工程学电子教案水质工程学电子教案 第第7 7章章水质工程学电子教案水质工程学电子教案 第第7 7章章水质工程学电子教案水质工程学电子教案 第第7 7章章 废水中，NH3与NH4+以如下的平衡状态共存：这一平衡受pH的影响，pH为10.511.5时，因废水中的氨呈饱和状态而逸出，所以吹脱法常需加石灰。吹脱

28、过程包括将废水的pH提高至10.511.5，然后曝气，这一过程在吹脱塔中进行。7.6.2 氮的吹脱去除氮的吹脱去除PH=7时，以NH4+存在PH=11时，90%NH3存在PH升高，去除NH3上升 T上升，去除NH3上升1、原理、原理水质工程学电子教案水质工程学电子教案 第第7 7章章（2）脱氮塔）脱氮塔脱氮塔技术的特点：脱氮塔技术的特点：除氮的效果稳定除氮的效果稳定操作简便，容易控制操作简便，容易控制 NH3NH3二次污染（可回二次污染（可回收）收）使用使用CaOCaO易结垢（改用易结垢（改用NaOHNaOH）水温下降时，效果差水温下降时，效果差水质工程学电子教案水质工程学电子教案 第第7 7

29、章章水温水温水温升高，效率升高水温升高，效率升高布水状态布水状态滴状下落最好，膜状下落，效果大减滴状下落最好，膜状下落，效果大减布水负荷率布水负荷率填料填料6m高以上时，其值不超过高以上时，其值不超过180m/m.d气液比气液比填料填料6m高以上时，高以上时，2200-2300以下为好。以下为好。（3 3）脱氮塔工作影响因素与设计参数）脱氮塔工作影响因素与设计参数PH值值PH升高到升高到10.5以上，去除率增加缓慢以上，去除率增加缓慢水质工程学电子教案水质工程学电子教案 第第7 7章章 生物脱氮是在微生物的作用下，将有机氮和氨态氮转化为N2和NxO气体的过程。其中包括硝化和反硝化两个反应过程。

30、活性污泥法的传统功能活性污泥法的传统功能去除水中溶解性有机物去除水中溶解性有机物 N、P只满足生理要求即可，因此对二者去除率低，仅为只满足生理要求即可，因此对二者去除率低，仅为20-40%、5-20%7.6.3 7.6.3 生物脱氮原理生物脱氮原理 污水生物处理中氮的转化过程污水生物处理中氮的转化过程1.1.氨化反应氨化反应氨化氨化反应反应原理原理 氨化菌氨化菌氨化菌为异氧菌氨化菌为异氧菌 一般在氨化过程与微生物去除有机物同时进行，有机物去除结束时，一般在氨化过程与微生物去除有机物同时进行，有机物去除结束时，已经完成了氨化反应已经完成了氨化反应 RCHNH2COOH+O2 RCOOH+CO2+

31、NH3水质工程学电子教案水质工程学电子教案 第第7 7章章2.2.硝化反应硝化反应（1）硝化）硝化反应反应原理原理 总反应总反应NH4+1.5O2 NO2-+H2O+2H+-F（F=278.42kJ）NO2-+0.5O2 NO3-F（F=72.27kJ)亚硝酸菌亚硝酸菌硝酸菌硝酸菌（2）硝化菌的特点）硝化菌的特点 硝化菌硝化菌亚硝酸菌和硝酸菌的统称亚硝酸菌和硝酸菌的统称;硝化菌属于硝化菌属于化能自养菌，革兰氏染色阴性，可生芽化能自养菌，革兰氏染色阴性，可生芽 孢的短杆状细菌孢的短杆状细菌.NH4+2O2 NO3+H2O+2H+-F（F=351kJ）硝化菌硝化菌水质工程学电子教案水质工程学电子教

32、案 第第7 7章章温度温度适应适应20-30，15时硝化速度下降，低时硝化速度下降，低5完全停止完全停止有机物有机物BOD应低于应低于15-20mg/l污泥龄（污泥龄（SRT）微生物在反应器内的停留时间（微生物在反应器内的停留时间（c）N(c)Nmin，一般认为硝化菌最小世代时间一般认为硝化菌最小世代时间 在适宜的温度条件下为在适宜的温度条件下为3d，实际至少为硝化菌最小的实际至少为硝化菌最小的 世代时间世代时间 (c)Nmin的的2倍以上，倍以上，重金属及有害物质重金属及有害物质 重金属重金属 对硝化反应抑制对硝化反应抑制 高浓度高浓度NH4+N，高浓度高浓度NOx-N 有毒有机物、络合物阳

33、离子有毒有机物、络合物阳离子溶解氧溶解氧 氧是电子受体，氧是电子受体，DO不能低于不能低于1.0mg/l 硝化需氧量（硝化需氧量（NOD）4.57g(氧氧)/g（N）碱度碱度7.1g碱度（以碱度（以CaCO3计）计）/1g氨态氮（以氨态氮（以N计）计）,一一 般碱度不低于般碱度不低于50mg/lPH对对PH变化敏感（硝化菌变化敏感（硝化菌),最佳值最佳值8.0-8.4,效率最高效率最高（3 3）硝化反应的控制指标硝化反应的控制指标硝化菌对环境条件的变化极为敏感硝化菌对环境条件的变化极为敏感水质工程学电子教案水质工程学电子教案 第第7 7章章反硝化菌属于异养型兼性厌氧菌；反硝化菌属于异养型兼性厌

34、氧菌；以以NO3N为电子受体，以有机碳为电子供体，不能释放更为电子受体，以有机碳为电子供体，不能释放更多的多的ATP，合成的细胞物质较少合成的细胞物质较少。（2 2）反应过程）反应过程 （1 1）反硝化菌的特点）反硝化菌的特点3 3、反硝化反应、反硝化反应 反硝化反应反硝化反应指指NO3N和和NO2N在反硝化菌的作用下，在反硝化菌的作用下，还原成气态还原成气态N2的过程。的过程。水质工程学电子教案水质工程学电子教案 第第7 7章章2HNO32HNO22HNO2NH2OH2NH3NON2NO3-NO2-NH2OHNO2-N2O有机体有机体(同化反同化反硝化硝化)N2(异化反硝化异化反硝化)反硝化

35、过程式反硝化过程式 上式的简化式上式的简化式同化反硝化同化反硝化+4H+2H-2H2O+2H-2H2O-H2O异化反硝化异化反硝化图图714反硝化反应过程（同化反硝化、异化反硝化）反硝化反应过程（同化反硝化、异化反硝化）+4H+4H-2H2O-2H2O水质工程学电子教案水质工程学电子教案 第第7 7章章（3 3）反硝化反应的控制指标）反硝化反应的控制指标 污水中的碳源，污水中的碳源，BOD5/TN3-5时，勿需外加时，勿需外加 外加碳源，外加碳源，CH3OH（反硝化速率高生成反硝化速率高生成CO2+H2O），），当当BOD5/TN8，或或PH6，反硝化速率下降反硝化速率下降碳源碳源PH值值 0

36、.5mg/l以下，厌氧、好氧交替的环境，如存在氧，会抑制以下，厌氧、好氧交替的环境，如存在氧，会抑制反硝化菌体内硝酸盐还原酶的合成，或氧成为电子受体阻碍硝反硝化菌体内硝酸盐还原酶的合成，或氧成为电子受体阻碍硝酸氮的还原，但另一方面，某些酶系统还需有氧才能合成；酸氮的还原，但另一方面，某些酶系统还需有氧才能合成；温度温度 最适宜的温度是最适宜的温度是20-40，低于，低于15时代谢速率下降；时代谢速率下降；冬季低温季节冬季低温季节 提高提高SRT，降低负荷率，提高污水的降低负荷率，提高污水的HRT。溶解氧溶解氧 水质工程学电子教案水质工程学电子教案 第第7 7章章生化反应类生化反应类生化反应类生

37、化反应类型型型型去除有机物去除有机物去除有机物去除有机物（好氧分解）（好氧分解）（好氧分解）（好氧分解）硝化硝化硝化硝化反硝化反硝化反硝化反硝化亚硝化亚硝化亚硝化亚硝化硝化硝化硝化硝化微生物微生物微生物微生物好氧菌和兼性菌好氧菌和兼性菌好氧菌和兼性菌好氧菌和兼性菌（异养型细菌）（异养型细菌）（异养型细菌）（异养型细菌）Nitrosomonas Nitrosomonas 自养型细菌自养型细菌自养型细菌自养型细菌Nitrobacter Nitrobacter 自养型细菌兼性菌自养型细菌兼性菌自养型细菌兼性菌自养型细菌兼性菌异养型细菌异养型细菌异养型细菌异养型细菌能源能源能源能源有机物有机物有机物有

38、机物化学能化学能化学能化学能化学能化学能化学能化学能有机物有机物有机物有机物氧源氧源氧源氧源(HH受体受体受体受体)OO2 2OO2 2OO2 2NONO3 3-NO NO2 2-溶解氧溶解氧溶解氧溶解氧1212mg/lmg/l以上以上以上以上2 2mg/lmg/l以上以上以上以上2 2mg/lmg/l以上以上以上以上00.500.5mg/lmg/l碱度碱度碱度碱度没有变化没有变化没有变化没有变化氧化氧化氧化氧化1 1mg NHmg NH4 4+-N-N需要需要需要需要7.147.14mgmg的碱的碱的碱的碱度度度度没有变化没有变化没有变化没有变化还原还原还原还原1 1mgNOmgNO3 3-

39、N,N0-N,N02 2-N-N生成生成生成生成3.573.57g g碱度碱度碱度碱度氧的消耗氧的消耗氧的消耗氧的消耗分解分解分解分解1 1mgmg有机物有机物有机物有机物(BODBOD5 5)需氧需氧需氧需氧2 2mgmg氧化氧化氧化氧化1 1mg NHmg NH4 4+-NN需氧需氧需氧需氧3.433.43mgmg氧化氧化氧化氧化1 1mgNOmgNO2 2-N-N 需氧需氧需氧需氧1.141.14mgmg分解分解分解分解1 1mgmg有机物有机物有机物有机物(COD)COD)需要需要需要需要NONO3 3-N 0.35mg,N0N 0.35mg,N02 2-N0.58mg-N0.58mg

40、，以提供化合态的氧以提供化合态的氧以提供化合态的氧以提供化合态的氧最适最适最适最适pHpH值值值值686878.578.567.567.56868最适温度最适温度最适温度最适温度15251525 =1.01.04 =1.01.04 3030 =1.1=1.13030 =1.1=1.134373437 =1.061.15=1.061.15增殖速度增殖速度增殖速度增殖速度(d d-1 1)1.23.51.23.50.211.080.211.080.281.440.281.44好氧分解的好氧分解的好氧分解的好氧分解的 1/2 1/2.51/2 1/2.5分解速度分解速度分解速度分解速度7087070

41、870mg mg BOD/(gMLSSBOD/(gMLSS h)h)7 7mg NHmg NH4 4+-N-N/(gMLSSh)/(gMLSSh)0.020.022828mgmgNONO3 3-N/(N/(gMLSSgMLSS h h)产率产率产率产率16%16%CHCH3 3OH/gCOH/gC5 5HH7 70 02 2NN0.040.13 0.040.13 mg mg SS/mg NHSS/mg NH4 4+-N-N能量转换率为能量转换率为能量转换率为能量转换率为5%35%5%35%0.020.07 0.020.07 mg mg VSS/mg N0VSS/mg N02 2-N-N能能能能

42、量转换率量转换率量转换率量转换率10%10%30%30%16%16%CHCH3 3OH/gCOH/gC5 5HH7 7OO2 2NN8 8表表7-4生物脱氮反应过程各项生化反应特征生物脱氮反应过程各项生化反应特征水质工程学电子教案水质工程学电子教案 第第7 7章章1 1、活性污泥传统脱氮工艺（、活性污泥传统脱氮工艺（BarthBarth工艺）工艺）7.6.4 7.6.4 生物脱氮技术生物脱氮技术三级生物脱氮系统：由三个反应过程（氨化、硝化、反硝化）三级生物脱氮系统：由三个反应过程（氨化、硝化、反硝化）建立的脱氮处理系统。建立的脱氮处理系统。水质工程学电子教案水质工程学电子教案 第第7 7章章“

43、一级一级”曝气池：去除曝气池：去除 COD、BOD，有机氮转化为有机氮转化为 NH3 NH4+，出水出水BOD15-20mg/l；“二级二级”硝化曝气池，硝化曝气池，NH3、NH4+生成生成NO3N，碱度下降；碱度下降；“三级三级”反硝化池反硝化池 厌氧、好氧交替运行。厌氧、好氧交替运行。投甲醇时，投甲醇时，CM=2.47N0（初始初始NO3N浓度）浓度）+1.53N(初始初始NO2N浓浓 度度)+0.87D（初始初始DO浓度）浓度）（2 2）优缺点）优缺点 去除效果好去除效果好 各类菌类环境条件好各类菌类环境条件好 设备多，造价高，能耗大设备多，造价高，能耗大（1 1）流程说明）流程说明水质

44、工程学电子教案水质工程学电子教案 第第7 7章章（3 3）改进的二级生物脱氮系统）改进的二级生物脱氮系统 BOD去除和硝化两个反应合并去除和硝化两个反应合并水质工程学电子教案水质工程学电子教案 第第7 7章章2 2、缺氧、缺氧好氧活性污泥法好氧活性污泥法 A/OA/O工艺工艺 （1）工艺特征）工艺特征 80年代开创年代开创,前置反硝化前置反硝化不外加碳源不外加碳源,可不加碱度可不加碱度,降低负荷降低负荷 设内循环设内循环 产生碱度产生碱度,3.75mg碱度碱度/mgNO3N 勿需建后曝气池勿需建后曝气池 回流水含有回流水含有NO3N（沉淀池污泥反硝化生成）沉淀池污泥反硝化生成）要提高脱氮率，要

45、增加回流比要提高脱氮率，要增加回流比（2）影响因素与主要工艺参数）影响因素与主要工艺参数 水力停留时间：硝化：反硝化水力停留时间：硝化：反硝化 3：1；循环比：循环比：200%；MLSS值：大于值：大于3000mg/l;污泥龄：污泥龄：30d;N/MLSS负荷率：负荷率：0.03gN/gMLSS.d 进水总氮浓度：小于进水总氮浓度：小于30mg/l。水质工程学电子教案水质工程学电子教案 第第7 7章章内循环（硝化液循环）内循环（硝化液循环）原污水原污水反硝化反应器反硝化反应器（缺氧（缺氧）BOD去除去除,硝硝化反应反应器化反应反应器（好氧（好氧）碱碱沉淀池沉淀池处理水处理水剩余污泥剩余污泥回流

46、污泥回流污泥N2图图717分建式缺氧分建式缺氧-好氧活性污泥脱氮系统好氧活性污泥脱氮系统水质工程学电子教案水质工程学电子教案 第第7 7章章水质工程学电子教案水质工程学电子教案 第第7 7章章（2）P0.5mg/l，促进富营养化；促进富营养化；水质工程学电子教案水质工程学电子教案 第第7 7章章磷磷-不同于氮，不能形成氧化体和还原体，但有固态和溶解态转不同于氮，不能形成氧化体和还原体，但有固态和溶解态转 化的特点。化的特点。4、去除方法、去除方法化学除磷法化学除磷法-混凝沉淀和晶析法除磷混凝沉淀和晶析法除磷生物除磷法生物除磷法设想是由设想是由Greenburyg于于1955年提出的，年提出的，

47、60年年代人们对上述方法广泛应用。代人们对上述方法广泛应用。3、其他、其他 生活污水中的含磷量：生活污水中的含磷量：10-15mg/l，70%为可溶性；为可溶性；经过二级处理出水中，经过二级处理出水中，90%左右的磷以磷酸盐存在。左右的磷以磷酸盐存在。水质工程学电子教案水质工程学电子教案 第第7 7章章（2 2）铁盐除磷）铁盐除磷7.7.2 7.7.2 化学除磷法化学除磷法 聚氯化铝（聚氯化铝（PAC），），反应相同与反应相同与Al2(SO4)3，但但pH值不下降；值不下降；铝酸钠（铝酸钠（NaAlO2）使用使用Al盐注意事项盐注意事项:注意注意PH值，介于值，介于5-7之间无影响，无需调整之

48、间无影响，无需调整 PH降低，应注意排放水对降低，应注意排放水对PH的要求的要求 沉淀污泥回流，污泥中有沉淀污泥回流，污泥中有Al(OH)3，能提高对磷的去除率能提高对磷的去除率 Al3+PO43-（正磷酸离子）正磷酸离子）AlPO4（难溶难溶,PH值上升，溶解度上升）值上升，溶解度上升）Al2(SO4)3+2PO43-2AlPO4+3SO42-Al2(SO4)3+6HCO3-2Al(OH)3+6CO2+3SO42-（1 1）铝盐除磷）铝盐除磷 1 1、金属盐混凝沉淀除磷、金属盐混凝沉淀除磷水质工程学电子教案水质工程学电子教案 第第7 7章章 pH值，如值，如P9.5；原污水原污水 PH11

49、磷的形式磷的形式正磷酸盐（正磷酸盐（PO4）聚磷酸盐聚磷酸盐:去除难易程度去除难易程度 焦磷酸盐焦磷酸盐(P2O74-)三磷酸盐三磷酸盐(P3O105-)偏磷酸盐偏磷酸盐(PO3-)原水中原水中Ca2+的浓度的浓度5Ca2+4OH-+3HPO42-Ca5(OH)(PO4)3+3H2O PH升高，升高，P的含量下降，（对数降低的趋势的含量下降，（对数降低的趋势)（1）石灰与磷的反应）石灰与磷的反应（2）除磷效果影响因素）除磷效果影响因素2 2、石灰混凝除磷、石灰混凝除磷（3）石灰混凝沉淀除磷处理流程（自学）石灰混凝沉淀除磷处理流程（自学）由以下三部分组成：快速搅拌池、缓慢搅拌池、沉淀池由以下三部

50、分组成：快速搅拌池、缓慢搅拌池、沉淀池水质工程学电子教案水质工程学电子教案 第第7 7章章 霍米尔（霍米尔（Holmers）提出活性污泥的化学式提出活性污泥的化学式 C118H170O51N17P 或或C：N：P=46：8：1 生物除磷生物除磷 利用聚磷菌一类的微生物，能够过量的，在数量上超过其生理利用聚磷菌一类的微生物，能够过量的，在数量上超过其生理需需 要，从外部摄取磷，并将磷以聚合形式贮藏在菌体内，形成高磷要，从外部摄取磷，并将磷以聚合形式贮藏在菌体内，形成高磷污污 泥，排出系统外，达到从废水中除磷的效果。泥，排出系统外，达到从废水中除磷的效果。生物除磷机理生物除磷机理7.7.3 7.7