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1、2.1.2 2.1.2 硝化硝化-反硝化新工艺反硝化新工艺关于生物脱氮的工艺很多，焦点主要集中在开发一些能耗和化学药剂用量低、紧凑而高效、基建及运行费用低和脱氮效率高的工艺上。目前，有两种方法可以实现这一要求。一是氮化合物通过亚硝酸盐路径去除，这也是所谓的短程硝化-反硝化。将氨氮氧化为亚硝酸盐为止，通过选择抑制性物质或限制硝酸盐菌的活性，使亚硝酸盐有一定的积累，然后对其进行反硝化。第1页/共67页第2页/共67页此时需氧量和所需电子供体量将分别减少25%和40%。对亚硝酸盐进行反硝化，其硝化速率要比对硝酸盐进行反硝化速率快1.52倍。其二，最近的研究发现，在供氧受限或缺少有机碳源的厌氧条件下发
2、生同步硝化反硝化，这一现象已经在纯培养硝化基质、厌氧污泥混合基质以及生物膜系统中发现，这时氨和亚硝酸盐分别充当电子供体和电子受体，致使曝气能耗和有机碳源需求量大大减少。第3页/共67页根据短程硝化-反硝化的原理，1997年荷兰戴尔夫特理工大学Helling等开发了一种新型工艺-SHARON（single reactor high activity ammonia removal over nitrite）在SHARON工艺中：根据在较高温度下硝化菌的增长速率明显地小于亚硝化菌的增长速率，利用亚硝化菌增殖快的特点，使硝化菌在竞争中失败。此外，温度高有利于提高细菌的比增长速率，这便在反应器中能够波
3、保持足够的亚硝化细菌浓度，而无需污泥停留。在SHARON工艺中无污泥停留，意味着污泥龄完全等于水力停留时间。2.1.2.1 2.1.2.1 SHARONSHARON工艺工艺第4页/共67页第5页/共67页因此，反应器的污泥排出率能控制在某一特定值，使亚硝化菌快速增长并停留在反应器中，而让增殖慢的硝化菌排出系统SHARON工艺具有如下一些特点：1）开发了经亚硝酸盐路线进行生物脱氮处理高浓度废水的工艺。2）因温度（3040），反应器内微生物增殖速率快，好氧停留时间短。3）微生物活性高，出水浓度为每升几十毫克，近、出水浓度无相关性，进水浓度高，去除率也高。4）因高温下硝酸菌较亚硝酸菌增长慢，亚硝酸盐
4、氧化受阻。系统无生物体（污泥）停留（SRT=HRT），所以只需要简单地限制SRT就能实现氨氧化而亚硝酸盐不氧化。第6页/共67页5）因进水浓度高，有大量的热量产生6）因工艺无污泥停留，排出水中悬浮固体不影响工艺运行7）只需单个反应器，使处理系统简化。第7页/共67页厌氧氨氧化（anaerobic ammonium oxedation,ANAMMOX)，指的是在厌氧条件下氨氮以亚硝酸氮作为电子受体直接被氧化成氮气的过程。反应式如下：2.1.2.2 2.1.2.2 厌氧氨氧化工艺厌氧氨氧化工艺从这一反应中所产生的吉布斯自由能甚至比好氧氧化从这一反应中所产生的吉布斯自由能甚至比好氧氧化（硝化）所产生
5、的能量还高，所以能够支持自养细菌（硝化）所产生的能量还高，所以能够支持自养细菌的生长。这表明在这一工艺中的反硝化反应不需要外的生长。这表明在这一工艺中的反硝化反应不需要外加碳源。加碳源。第8页/共67页第9页/共67页ANAMMOX菌的基本生理生化特征菌的基本生理生化特征由于ANAMMOX菌生长缓慢，且只有在高浓度时才显示出活性，用传统的微生物培养方法,至今还没有培养到ANAMMOX菌纯培物。用现代分子生物学技术，无需纯培养，已经鉴定出5个ANAMMOX菌种，它们是它们均属于浮霉状菌目(Planctomycetales)。传统微生物培养方法了解到的只是ANAMMOX菌混培物的一些基本生理生化特
6、征。ANAMMOX富集培养物优势种是一类不发光的椭球形细茵，电镜下具有不规则形状，井显示出古细茵的一些特征。ANAMMOX菌是革兰阴性菌。是专性厌氧菌，微生物颜色为红色。ANAMMOX菌具有较强的适应性。温度在20、43之间，pH值在6.78.3之间时，厌氧氨氧化污泥均表现出一定的活性在最适条件下，最大比氨氧化速率可达55 nmol min-1（mg protein）-1。第10页/共67页 Strous等 对 最 早 发 现 的 厌 氧 氨 氧 化 菌Candidatus“Brocadia anammoxidans”的生理进行了深入的研究。这种菌是一种化能无机自养菌，实验室条件下。倍增时间为
7、11d，生物产率为0.13 g干重（g NH4+）-1，对基质 NH4+和 NO2-有很强的亲和性。厌氧氨氧化菌属光敏性微生物，光能抑制其活性。降低30%50%的氨去除率。Jetten等的研究表明，氧气、乙炔以及氯霉素、氨苄西林、氯化汞等化学药品在一 定 浓 度 下 对 ANAMMOX菌 具 有 较 强 的 抑 制 作 用。Strous等发现氧气的抑制是可逆的。第11页/共67页ANAMMOX菌内部都有一个含有羟胺和联氨氧化还原酶的厌氧氨氧化体（anam。oxosome），它是厌氧氨氧化分解代谢的场所，占细胞体积的30%以上。厌氧氨氧化体可以完整地从厌氧氨氧化菌中分离出来，几乎没有RNA或 D
8、NA，而 只 是 被 一 种 专 门 的 不 可 渗 透 的 膜 包 围。ANAMMOX菌的菌核位于厌氧氢氧化体的外部。第12页/共67页这一现象是摩德尔等对一个使用硫化物做电子供体的流化床反应器自养菌反硝化运行工况仔细观测和研究发现的。这一过程的微生物学过程性质已被证实，并且证实亚硝酸盐是最好的电子受体。这一新的除氮过程明显地缩短了传统的氮循环过程。在ANAMMOX过程中，一个单位的亚硝酸根和一个单位的氨结合而释放出氮气。这意味着在应用中需要注意这个过程的两个方面：在废水中的氨需要有一半氧化成亚硝酸盐（要防止全部氧化成亚硝酸盐），并且需要对反应器进行适宜的设计，使其能有效地持留ANAMMOX
9、菌群的生物量，以使ANAMMOX过程顺利进行。由于ANAMMOX细菌的低生长速率和产率，使这一工艺特别适宜在温度高于20和在自营养系统中运行。这种工艺多用于处理工业废水，也可用于处理其它废液，如污泥消化上清液.第13页/共67页第14页/共67页第15页/共67页许多研究者特别研究了亚硝酸盐的形成，因为亚硝酸盐的形成，也将大大减少传统的硝化-反硝化工艺中的需氧量和COD值，在SHARON工艺中，使用了一个被证明能够稳定地将NH4+-N硝化成亚硝酸盐的原理。因此，最近在SHARON-ANAMMOX组合工艺处理污泥消化废液方面进行了很多的研究，研究结果证明了这一推荐工艺是经济可行的。第16页/共6
10、7页该工艺称为Oxygen Limited Autotrophichic nitrificationDenitrification（氧限制自养硝化反硝化），简称OLAND工艺，由比利时Gent微生物生态实验室开发。该工艺的关键是控制溶解氧，使硝化过程仅进行到NH4+氧化为NO2-阶段，由干缺乏电子受体，由NH4+氧化产生的NO2-氧化未反应的NH4+形成N2。该反应机理为由亚硝化（Nitrosomonas）催化的NO2-的歧化反应。2.1.2.3 2.1.2.3 OLANDOLAND工艺工艺第17页/共67页好氧除氨（aerobic de-ammonification）工艺，是由德国汉若威大学
11、Hippen等提出的，它主要是用于处理高浓度的含氮废水。其特点是在不需要化学计量那么多电子供体的条件下将氨转化为氮气。在这一工艺中，还未弄清楚其起因微生物。其要点是必须严格控制供氧（学者Muller等证明，自养硝化污泥在很低的氧压下能产生氮气）。此外，还有一些论文报道了高浓度含铵废水通过硝化-反硝化进行好氧除氨。机理解释：假定有一部分亚硝酸盐是由NAD+还原的，而后者是由氨氮的氧化过程中产生的。2.1.2.4 2.1.2.4 好氧除氨工艺好氧除氨工艺第18页/共67页短程亚硝化脱氮工艺在国内首先由刘俊新等在处理焦化废水中应用，该工艺提出了将生物膜法与活性污泥法相结合，在好氧和厌氧反应器内采用悬
12、浮污泥，便于污泥龄的控制，有利于硝化菌和除磷菌的生长繁殖，缺氧反应器内安装填料，反硝化菌附着生长其上，始终保持最佳生长状态，且不需要污泥搅拌设备。该工艺布置灵活，既可用于污水的脱氮、除磷，也可用于仅含高浓度氨氮废水的脱氮和现有污水生物处理设施的改造。其工艺流程的具体布置方案如图所示：2.1.2.5 2.1.2.5 生物膜生物膜/活性污泥法结合工艺中的短程亚硝活性污泥法结合工艺中的短程亚硝化脱氮工艺化脱氮工艺第19页/共67页 如果控制好氧池内只进行亚硝酸盐型硝化反应，则在缺氧池内可充分利用原污水中有限的碳源进行反硝化，避免了NO2 N和NO3 N之间的无效循环，提高了反硝化效率，在好氧池内减少
13、氧的需要量，降低了能耗；同时在缺氧池中也减少了需要的电子受体（有机碳源）量。第20页/共67页2.1.2.6 2.1.2.6 高盐度短程硝化高盐度短程硝化-反硝化反硝化哈尔滨工业大学于德爽、彭永臻等用SBR小试模型用青岛城市污水通过投加海水考察了污水的盐度对硝化的影响。研究发现，在一定范围内的高盐度能明显抑制硝酸菌的增殖，而对亚硝酸菌则无抑制作用。试验表明，海水占污水比例为20%、35%时，硝化过程结束时亚硝态浓度差别不大，但当海水比例达到70%时亚硝态氮浓度明显下降，说明了盐度过高时，不仅抑制了硝酸菌的生长，也抑制了亚硝酸菌的生长。第21页/共67页实验观察表明，活性污泥中某些嗜盐细菌如亚硝
14、酸单胞菌（N.europara）、硝化球菌（N.mobilis）和海洋亚硝化球菌（N.occanus）等能够在海水于亚硝酸盐环境中生存，而且这些嗜盐球菌能随着盐度的提高逐步变化其适应能力，因此在高盐度下仍能保持较高的氨氮去除率。这就为含海水污水的短程硝化脱氮处理提供了有利的理论依据。第22页/共67页2.1.3 2.1.3 脱氮研究的新方脱氮研究的新方法法利用硝化菌作为间接生物催化剂是一个新的概念，其原理就是硝化活性被认为首先与羟基自由基的产生有关；其次也于产生溶解性的微生物有关，它们能被用作异养微生物的副底物。某些实验表明，通过硝化菌的作用，能够使难降解的有机化合物进行间接可利用的食料。2.
15、1.3.1 2.1.3.1 间接生物催化剂（间接生物催化剂（indirect bio-indirect bio-catalysiscatalysis）第23页/共67页最近报道了能够用于强化硝化过程的化合物或产物。Vansever等证明，通过加入一种生物添加剂，即使在低温条件下，硝化过程仍可以大为加强。Vandevivere等还证明，当硝化菌在用还原性硫化物抑制的情况下，通过使其与含Cu的表面或离子交换树脂接触便可有效地去除毒素。2.1.3.2 2.1.3.2 生物添加剂（生物添加剂（bio-supplementbio-supplement）第24页/共67页在20世纪60年代北欧就采用了普通
16、的污水除磷技术。那时就认识到污水中的营养物质是受纳水体藻类过度繁殖、死鱼、腥臭和生物多样性减少的起因。磷被认为是藻类生长的限制性元素，只要从污水中除去磷，就可以解决水体的富营养化问题。在70年代，瑞典和挪威在全世界率先在它们的大多数大型污水处理厂中采用化学除磷技术。2.2 2.2 除磷工艺与技术除磷工艺与技术第25页/共67页丹麦、挪威、瑞典和瑞士使欧洲废水除磷处理比例最高的国家。欧洲除磷的总比例为13%，包括一些国家（如葡萄牙、希腊、英国和爱尔兰）的除磷比例近于零，而瑞士和瑞典除磷比例为90%。2.2.1 2.2.1 除磷现状与发展趋势除磷现状与发展趋势第26页/共67页2.2.2.1 化学
17、沉淀机理化学沉淀法除磷生成羟基磷灰石反应可用下式表示:5Ca+3PO43-+OH-=Ca5(PO4)3OH-其他金属离子,如铁,铝等对除磷也有很好的效果.当用正铁离子除磷时,为形成磷酸盐沉淀,理论上所需的Fe3+和PO43-物质的量比为1:1;用亚铁离子除磷时,此比值为3:2.在实际应用中,铁的投加量大于化学计量值,用铝盐除磷时也是如此.具体过量值需对要处理的废水进行实验确定,至少需要进行实验室烧杯实验.2.2.2 化学沉淀法除磷化学沉淀法除磷第27页/共67页2.2.2.2 不同化学沉淀工艺及除磷效果化学除磷,主要有四种工艺,包括直接或前置化学沉淀、同步化学沉淀、后置化学沉淀和后续接触过滤。
18、分别介绍如下：（1）直接或前置化学沉淀化学沉淀剂在初沉池之前投加，往往投加在曝气沉砂池中，在一些污水处理厂中采用一级处理与化学混凝沉淀相结合的方法，称为强化一级处理，当磷是受纳水体富营养化的限制因素，而在有机负荷无关紧要时，这种流程是可行的。北欧诸国应用相当普遍。第28页/共67页（2）同步化学沉淀化学沉淀剂往往投加在曝气池的进水中，在有些情况下，则投加于曝气池中或回流污泥中；有的则投加于曝气池出水中。化学混凝沉淀除磷与活性污泥法沉淀同时发生于二次沉淀池中，称为同步化学沉淀。在德国和瑞士的污水处理厂中多采用同步化学沉淀去除磷，这种方法可使用最便宜的沉淀剂硫酸亚铁，除磷效率达85%90%。第29
19、页/共67页（3）后置化学沉淀化学沉淀剂加入二次沉淀池之后的单独絮凝-固/液分离器中，可以使用二价铁、三价铁、三价铝盐，并控制适宜的pH,能比前两种处理方法达到更高的除磷效率，即90%95%。在瑞典大多数污水处理厂采用化学沉淀除磷，其原因是铝盐对其低碱度废水进行后置沉淀处理，可使出水达到很低的含磷浓度0.5mg/L。由此产生的含有铁盐的剩余活性污泥，经浓缩后进入消化池在厌氧消化过程中产生生物气，其中的硫化氢与亚铁盐反应形成FeS，从而使生物气得到净化，可直接作为燃气。第30页/共67页（3）后续化学沉淀后续过滤，通常接于后置化学沉淀之后。它一般与前置化学沉淀、同步化学沉淀或后置化学沉淀串联应用
20、，作为二步除磷法中的第二步来工作的，以使最后出水含磷达到很低的浓度；在第一步除磷中磷被大部分出去，出水一般含磷0.81.2mg/L，在第二步中将其进一步降至0.10.2mg/L。用微滤或超滤组件取代微絮凝接触过滤，能达到更高的出水水质和更高的除磷效率，在适宜的铁、铝盐投加下，在第二步中将其进一步降至0.1mg/L.第31页/共67页2.2.3 生物除磷技术近年来除磷技术总的发展趋势是化学沉淀尤其是前置和后置化学沉淀应用在逐渐下降，而生物除磷技术阶段进行水解、的应用在迅速增长。生物除磷技术的推广应用归因于其诸多优点：节省化学药剂；在厌氧酸化和气化（在厌氧阶段产生CH4、CO2和H2等气体），可使
21、污泥产量降低并具有良好的脱水性能，无需再进行消化处理，为此可取污泥消化池；生物除磷污泥的肥料价值高。很多研究应用围藻类和水生植物除磷,但目前工艺应用主要是微生物除磷.第32页/共67页2.2.3.1 生物除磷工艺机理生物除磷工艺机理聚磷菌(poly-p bacteria)：某些微生物在好氧时不仅能大量吸收磷酸盐合成自身核酸和ATP，而且能逆浓度梯度过量吸磷合成贮能的多聚磷酸盐颗粒（即异染颗粒）于体内，供其内源呼吸用，称这些细菌为聚磷菌。这些颗粒可以占细胞干重的4以上，最多可占15。聚磷菌有不动杆菌(Acinetobacter)、假单胞菌(Pseudomonas)、莫拉氏菌(Moraxella)
22、、大肠埃希氏菌(且coli)、分枝杆菌(Mycobacterium)和贝日阿托氏菌(Beggiatoa)等。第33页/共67页（1 1）厌氧释放磷的过程）厌氧释放磷的过程 在厌氧条件下，细菌从聚磷酸盐水解获得能量在厌氧条件下，细菌从聚磷酸盐水解获得能量并吸收碳基质以并吸收碳基质以PHBPHB形式贮存，同时跨膜调节形式贮存，同时跨膜调节pHpH梯梯度，这样可以释放无机磷。除丙酸以外，度，这样可以释放无机磷。除丙酸以外，C C2 2-C-C5 5挥挥发性酸发性酸(如乙酸如乙酸)均可被微生物利用，以均可被微生物利用，以PHBPHB形式在形式在胞内贮存（如下图胞内贮存（如下图A A）第34页/共67页
23、第35页/共67页（2 2）好氧吸收磷的过程）好氧吸收磷的过程 在好氧条件下，以贮存物在好氧条件下，以贮存物(如如PHB)PHB)或外源碳源获或外源碳源获得能量，产生质子驱动力，将体外的得能量，产生质子驱动力，将体外的P0P04 43-3-输送到体输送到体内合成内合成ATPATP和核酸，将过剩的无机磷以聚磷酸盐形式和核酸，将过剩的无机磷以聚磷酸盐形式贮存贮存(图图B)B)。毒物如。毒物如2,4-2,4-二硝基苯酚和二硝基苯酚和H2SH2S都可干扰都可干扰好氧下的磷吸收。好氧下的磷吸收。第36页/共67页 生物除磷新思路污水生物除磷是通过厌氧段和好氧段的交替操作，利用活性污泥的超量吸磷特性，使细
24、胞含磷量相当高的细菌群体能够在处理系统的基质竞争中取得优势，剩余污泥的含磷量为3%7%。第37页/共67页近年来，研究者发现了一种“兼性厌氧反硝化除磷细菌”(DPB)，它可以在缺氧条件下利用NO3-作为电子受体氧化细胞内贮存的PHA，并从环境中摄磷，实现同时反硝化和过度摄磷。兼性反硝化菌生物摄/放磷作用的确认，不仅拓宽了除磷的途径，而且更重要的是这种细菌的摄/放磷作用将反硝化脱氮与生物除磷有机地合二为一。第38页/共67页该工艺具有处理过程中COD和O2消耗量较少、剩余污泥量小等特点，并且利用DPB实现生物除磷，能使碳源得到有效利用，使该工艺在COD/(N+P)值相对较低的情况下仍能保持良好的
25、运行状态，并使除磷的化学药剂量大大减少，同时除磷器内可获得富含磷的污泥，使磷的循环利用成为可能。第39页/共67页2.2.3.2 2.2.3.2 废水生物除磷处理工艺废水生物除磷处理工艺美国的美国的LevisLevis和和ShapiroShapiro于于19651965年发表了关于活年发表了关于活性污泥释放和过量摄取磷的调研报告，并于性污泥释放和过量摄取磷的调研报告，并于19721972年开发了年开发了PhostripPhostrip工艺。美国和南非工艺。美国和南非2020世世纪纪7070年代初期相继进行了生物除磷工艺的研究、年代初期相继进行了生物除磷工艺的研究、开发。此后人们又研究、开发了不
26、少新工艺开发。此后人们又研究、开发了不少新工艺.这些工艺在去除废水中磷的同时，还能有效地这些工艺在去除废水中磷的同时，还能有效地去除有机物和进行硝化或脱氮作用。按运行方去除有机物和进行硝化或脱氮作用。按运行方式，现有工艺则可以分为连续式和间歇式式，现有工艺则可以分为连续式和间歇式(序批序批式式)生物处理两类。所采用方法大都为活性污泥生物处理两类。所采用方法大都为活性污泥法法,用生物膜法进行生物除磷的研究和实践很少用生物膜法进行生物除磷的研究和实践很少.最近最近,作为生物膜法的一种工艺作为生物膜法的一种工艺-Linpor-CN-Linpor-CN工工艺艺,以缺氧以缺氧-好氧两段式连续流运行的方式
27、好氧两段式连续流运行的方式,研究研究表明既能有效地去除有机物和总氮表明既能有效地去除有机物和总氮,又能有效地又能有效地去除磷去除磷.第40页/共67页根据生物除磷原理，在生物除磷工艺中，可使污泥处于厌气的根据生物除磷原理，在生物除磷工艺中，可使污泥处于厌气的压抑条件下，使积磷细菌体内积累的磷充分排出；再进人好气压抑条件下，使积磷细菌体内积累的磷充分排出；再进人好气条件下，使之把过多的磷积累于茵体内；然后使含有这种积磷条件下，使之把过多的磷积累于茵体内；然后使含有这种积磷细菌菌体的活性污泥立即在二沉池内沉降，上清液即已取得良细菌菌体的活性污泥立即在二沉池内沉降，上清液即已取得良好的除磷效果而可排
28、出，留下的污泥中磷含量可占干重的好的除磷效果而可排出，留下的污泥中磷含量可占干重的6 6左左右，其一部分以剩余污泥形式排放后可作为肥料，另一部分回右，其一部分以剩余污泥形式排放后可作为肥料，另一部分回流至曝气池前端。流至曝气池前端。第41页/共67页一、Phostrip工艺该工艺是一种生物作用与化学沉淀相结合的除磷工艺，活性污泥混合液中的微生物在曝气池中摄取磷后，在二沉他内沉淀分离，一部分沉淀污泥直接回到曝气池，另一部分则进入在厌氧状态下进行的解吸池(厌氧放磷他)使除磷菌进行磷释放，多余的污泥作为剩余污泥排走。解吸池上清液中的溶解性磷则用石灰沉淀法去除，而解吸池的已经释放出磷的沉降污泥重新回流
29、到曝气池重复上述的过量吸磷的过程，这就是生物除磷和旁流化学除磷相结合的Phostrip的工艺流程。第42页/共67页第43页/共67页 该工艺的主流部分为常规的活性污泥法曝气池。回流污泥的一部分(约为进水流量的10%一20%)旁流人一个厌氧池。污泥在厌氧他中通常停留8一12h，积磷细菌可吸收发酵产物而放磷，也可因菌体自溶而放磷。脱磷后的污泥回流人曝气池以继续吸磷，富含磷的上清液进入化学沉淀池后以石灰处理，石灰剂量取决于废水的碱度，使溶磷转化成不溶性的磷酸钙沉淀，然后从系统内弃去。由于Phostrip工艺仅将处理流程中的一部分回流污泥通入旁路的厌氧放磷池，并以化学的方法除磷，所以列人旁流除磷工艺
30、。污泥的吸放磷仍然遵循生物过量吸放磷的机理，因此是一种生物法和化学法共同起作用的除磷方法。第44页/共67页然而，同其他化学除磷工艺相比，由于只占总流量一小部分的废水需加药处理，故大大地减少了化学药物的投加量和化学污泥量。同其他主流生物除磷工艺相比，对进水TBOD和BOD/P的要求不严格，在进水BOD不高，但处理操作合理时，出水TP可低于1mg/L。该工艺属单纯除磷、不能去氮的废水处理工艺。为了提高放磷他的效率，可将化学沉淀池或二沉池的上清液导入放磷池进行淘洗，也可使放磷池中污泥循环回流，以加速磷从菌体内到上清液中的转移。该工艺适合已建成污水处理厂的改造。第45页/共67页 1.工艺流程 A/
31、O工艺是使微生物顺次厌氧和好氧交替循环流动的方法。早在20世纪70年代初，美国即采用A/O工艺专利，但其主要目的是为了获得沉降性能好的污泥，而增加除磷效果是该专利的次要优点。在进水端，进水与回流污泥混合进入一个推流式的厌氧接触区。为了防止氧气扩散人厌氧混合液中。可在厌氧区上方加盖。厌氧区内设有混合器，缓慢搅拌使污泥保持不沉。有时厌氧区还被分闲成几个室。厌氧区后面是曝气的好氧区，最后进入沉淀池使泥水分离。其工艺流程如下图:二、AO除磷工艺第46页/共67页第47页/共67页 2.工艺特点 该A/O工艺的特点是速率高、水力停留时间短，在典型设计的厌氧区停留时间为0.51.0h，好氧区为13h，系统
32、的泥龄亦短，因此系统往往达不到硝化，回流污泥中也就不会携带NO3-至厌氧区。这里的A段为厌氧段，该工艺属只除磷、不脱氮的生物除磷工艺。第48页/共67页 3设计要点 在厌氧池中必须严格控制厌氧条件，使其既无分子态氧，也无NO3-等化合态氧，以保证除磷菌吸收有机物并释放磷。好氧他中，要保证DO不低于2mg/L，以供给充足的氧，保持好氧状态，维持微生物菌体对有机物的好氧生化分解，井有效地吸收污水中的磷。污水中的BOD5/TP比值应大于20-30，否则其除磷效果将下降。聚磷菌对磷的释放和摄取在很大程度上决定于起诱导作用的有机物o 污水中的COD/TKN10，否则NO3-N2mg/L，才不会影响除磷效
33、果 泥龄短对除磷有利，一般3.57d。水温在530之间o pH68。第49页/共67页三、BCFS 工艺反硝化除磷菌应用的代表性工艺是荷兰DelfT大学开发的BCFS(Biologisch-Chemische-Fosfaat-Stikstof Vervijdering，反硝化及生物化学沉淀除磷组合工艺)工艺(见下图)。第50页/共67页据报道，该工艺中50%的磷均由DPB去除。该工艺由5个功能相对专一的反应器组成，通过控制反应器之间的3个循环来优化各反应器内细菌的生存环境。其充分利用了DPB的缺氧反硝化除磷作用，实现了磷的完全去除和氮的最佳去除；充分利用了磷细菌对磷酸盐的亲和性，将生物摄磷与富
34、磷上清液(来自厌氧释放)离线化学沉淀有机结合，使系统在稳定的SVI(SVI120mL/g)下能获得良好的出水水质(总磷0.2mg/L,总氮5mg/L)。第51页/共67页 一、Bardenpho工艺(带双循环回流的除氮磷工艺)南非的Barnard报道，在开发脱氮的Bardenpho工艺时，发现该工艺不仅能有效地去除有机物和脱氮(90一95)而且有时其除磷率也高达97。该工艺流程由4个完全混合活性污泥反应区串联而成，其中第1、3区不曝气，设混合器缓慢搅拌以防污泥沉淀；第2、4区好氧曝气；第2区停留时间长，已达完全硝化，混合液并不回流至第1区，而是进入第3区，混合液中的NO3-被反硝化细菌通过内源
35、反硝化而还原成氮气；随后进入第4区使DO足够高以驱走氮气泡，避免形成浮渣，同时避免污泥在沉淀池中厌氧放磷。之所以能得到较好的除磷效果可能是第l缺氧区部分地出现厌氧状态。所谓缺氧是指水中存在氧化态氮，而无溶解氧；所谓厌氧是指水中既不存在氧化态氮，也无溶解氧。2.2.4 污水脱氮除磷工艺第52页/共67页第53页/共67页 二、Phoredox工艺 1975年Barnar发现在Bardenpho工艺中，第1个缺氧区不能保持严格厌氧，从而影响了除磷效果。为了有效地除磷，他建议在Bardenpho工艺的初级缺氧反应区前加1个厌氧发酵区，从二沉池回流来的污泥在厌氧区中与进水相混，好氧区中污泥混合液回流仅
36、进入缺氧区；只要后面4段硝化、反硝化控制得当，氮去除率高。第54页/共67页同时控制二沉池污泥至厌氧区的回流污泥比，那么通过回流污泥而携带至厌氧区的硝酸盐将是很少的，比原Bardenpho工艺中缺氧区较易保持厌氧。在南非及欧洲将这种改进的Bardenpho工艺称为5阶段Phoredox工艺，在美国称之为改良型Bardenpho工艺。其工艺流程见图所示。第55页/共67页第56页/共67页从对Phoredox工艺的发现中，Marais和他的研究小组得出这样的结论：如不考虑过量磷吸收的其他影响因素，最重要的一个影响因素是回流污泥中的硝酸盐。如果回流污泥中硝酸盐的含量可以控制在低浓度，那么就可以得到
37、较好的除磷效果；如果出水NO3-浓度变低，使间流污泥NO3-浓度低或回流比低，那么可期望得到较好的除磷效果。三、三、UCTUCT工艺工艺(带双循环回路的除氮磷工艺带双循环回路的除氮磷工艺)第57页/共67页但如果进水中TKN/COD的比值增加，要达到完全反硝化的碳源往往不足，通过改进操作来降低硝酸盐浓度方而的余地较小。同时减少回流污泥量对污泥的沉降性能有较高的要求，对二沉他的操作也带来一定的困难。为达这一目的，经过一系列的尝试，设计出了被称之为“University of Cape Town”工艺(简称UCT工艺)。之后又出现了改良型的UCT工艺。UCT工艺流程如图所示。第58页/共67页第5
38、9页/共67页在UCT工艺中，沉淀池的回流污泥和好氧区的污泥混合液分别回流至缺氧区，内中携带的NO3-在缺氧区中经反硝化而去除。为了补充厌氧区中污泥的流失，增设了缺氧区至厌氧区的混合液回流。在废水TKN/COD适当的情况下，缺氧区中反硝化作用完全，可以使缺氧区出水中的NO3-浓度保持近于零，从而使接受缺氧区混合浓回流的厌氧区NO3-亦接近于零，保持较为严格的厌氧环境。同Phoredox工艺相比，UCT工艺可最大限度地排除了回流液中的硝酸盐对厌氧区放磷的不利影响。第60页/共67页在UCT工艺中，从好氧区至缺氧区的回流中所携带的NO3-，总是有一部分被缺氧区至厌氧区的回流液带人厌氧区。为了解决这
39、一问题，有人对UCT工艺作了改进，称之为改良型UCT工艺。在改良型UCT工艺中，缺氧区被分成2个，缺氧1只接受二沉池的回流污泥，并有混合液回流至厌氧区，因此，对缺氧1,只要求减少经回流污泥携带而来的NO3-数量；缺氧2接受来自好氧区的混合液回流其内进行反硝化。这种缺氧1与缺氧2完全分隔的改良型UCT工艺可避免将过剩的NO3-带进厌氧区，从而提高了系统的去磷效果。其工艺流程见图四、改良型四、改良型UCTUCT工艺工艺第61页/共67页第62页/共67页1、工艺流程与原理 5阶段Phoredox工艺虽提高了除磷效果，但工艺却很长，为了降低造价可将5阶段Phoredox工艺简化成3阶段。另一方而，在A/O磷工艺的基础上，为了达到同时除磷脱氮，需增设1个缺氧区，并使好氧区中的混合液回流至缺氧区，使之反硝化脱氮，这样就构成了既除磷又去氮的厌氧/缺氧/好氧系统(Anaerobic/Anoxec/Oxic system)，简称A2/O工艺。如图所示。五、A2/O(A/A/O)工艺第63页/共67页第64页/共67页第65页/共67页第66页/共67页Sino-Dutch Demonstration Researcher and Training Centre for Water Treatment感谢您的观看！第67页/共67页