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1、污水生物脱氮除磷的原理与工艺设计污水生物脱氮除磷的原理与工艺设计Biological nutrient removal from Biological nutrient removal from wastewater:wastewater:principles and techniquesprinciples and techniques2011.52011.5v生物脱氮基本原理生物脱氮基本原理 氮在水体中的存在形态氮在水体中的存在形态 有机氮有机氮有机氮有机氮 无机氮无机氮无机氮无机氮蛋白质(C,O,N,H,N=1518%)多肽氨基酸尿素CO(NH2)2其他(硝基、胺及铵类化合物)COOHH
2、R CNH2氨氮(NH3-N,NH4+-N)亚硝态氮(NO2-N)硝态氮(NO3-N)v生物脱氮基本原理生物脱氮基本原理 氮在水体中的存在形态氮在水体中的存在形态氨氮(NH3-N,NH4+-N)亚硝态氮(NO2-N)硝态氮(NO3-N)总氮总氮总氮总氮 (TN)(TN)有机氮有机氮有机氮有机氮无机氮无机氮无机氮无机氮凯氏氮凯氏氮(TKN)=有机氮有机氮+氨氮氨氮水污染控制中经常提到的几个术语水污染控制中经常提到的几个术语TN=TKN+NOx-Nv生物脱氮基本原理生物脱氮基本原理 v生物脱氮基本原理生物脱氮基本原理 u 氨化作用氨化作用(Ammonification)氨化作用无论在好氧还是厌氧，
3、中性、酸性还是碱性环境中都能进行，只是作用的微生物种类不同、作用的强弱不一。有机氮(氨化作用)氨化菌NH4+-Nv生物脱氮基本原理生物脱氮基本原理 u 硝化作用硝化作用(Nitrification)氨氮和亚硝酸盐氮的生物转化和细胞合成的反应式：氨氮和亚硝酸盐氮的生物转化和细胞合成的反应式：55NH4+76O2+109HCO3-C5H7NO2+54NO2-+57H2O+104H2CO3400NO2-+NH4+4H2CO3+HCO3-+195O2 C5H7NO2+3H2O+400NO3-NH4+1.83O2+1.98HCO3-0.02C5H7NO2+0.98NO3-+1.04H2O+1.88H2C
4、O3v生物脱氮基本原理生物脱氮基本原理 u 硝化作用硝化作用(Nitrification)氨氮和亚硝酸盐氮的生物转化和细胞合成的反应式：氨氮和亚硝酸盐氮的生物转化和细胞合成的反应式：NH4+1.83O2+1.98HCO3-0.02C5H7NO2+0.98NO3-+1.04H2O+1.88H2CO3如果不考虑硝化过程中硝化细菌的增殖，硝化过程的氧化反应式为：v生物脱氮基本原理生物脱氮基本原理 u 硝化作用硝化作用(Nitrification)1.每氧化1gNH4+-N为NO3-N需要消耗碱度7.14g(以CaCO3计)(100/14=7.14)注：每氧化14gNH4+-N为NO3-N，产生2mo
5、lH+，需要1mol的CaCO3(分子量为100)来中和。2.不计细菌增值，每氧化1gNH4+-N为NO3-N，共需氧4.57g4.57g。碱度是指水中能够接受H+离子的物质含量，即CO32-、HCO3-、OH-及弱酸盐类的总和。亚硝酸菌和硝酸菌 项目项目亚硝酸菌亚硝酸菌硝酸菌硝酸菌异养菌异养菌细胞形状细胞形状椭球或棒状椭球或棒状椭球或棒状椭球或棒状细胞尺寸细胞尺寸1.01.5m1.01.5m0.51.0m0.51.0m革兰氏染色革兰氏染色阴性阴性阴性阴性世代周期世代周期(h)(h)836836125912592.318.692.318.69自养性自养性专性专性专性专性异养异养需氧性需氧性严格
6、好氧严格好氧严格好氧严格好氧最大比生长速率最大比生长速率 mm(h(h-1-1)0.040.080.040.080.020.060.020.060.080.30.080.3产率系数产率系数Y Y(mg(mg细胞细胞/mg/mg基质基质)0.040.130.040.130.020.070.020.070.40.80.40.8饱和常数饱和常数K KS S(mg/L)(mg/L)0.63.60.63.60.31.70.31.725100251001gNH4+-N1gNO3-N消耗碱度7.14g(以CaCO3计)需要氧4.57gv生物脱氮基本原理生物脱氮基本原理 u 硝化作用硝化作用(Nitrific
7、ation)Tuesday,Tuesday,December 13,December 13,20222022v生物脱氮基本原理生物脱氮基本原理 u缺氧反硝化过程缺氧反硝化过程NO3-NNO2-NNON2ON2通常反硝化菌群优先选择分子氧而不是硝酸盐为电子受体，但如果无分子态氧存在，则利用硝酸盐进行无氧呼吸。p反硝化细菌大量存在于污水处理系统中。p反硝化细菌是兼性细菌Tuesday,Tuesday,December 13,December 13,20222022v生物脱氮基本原理生物脱氮基本原理 u缺氧反硝化过程缺氧反硝化过程生物反硝化的总反应式如下：q由第一式计算，转化1g NO2-N为N2时
8、，需要有机物(以BOD表示)1.71g1.71g 316/(214)=1.71。q由第二式计算，转化1g NO3-N为N2时，需要有机物(以BOD表示)2.86g2.86g 516/(214)=2.86。q还原1gNO2-N或NO3-N均可产生3.57g3.57g碱度(以CaCO3计)(50/14)，硝化过程中消耗的碱度有近50%得到回收。2H+OH2O1molH=0.5molO(以BOD表示)v生物除磷基本原理生物除磷基本原理 聚磷酸是一种高能化合物，水解时能放出能量。因此，在厌氧池中聚磷菌利用这部分能量摄取有机物并放出水解产生的磷酸，结果厌氧池中的磷浓度上升。同时，废水中的有机物因被聚磷菌
9、摄取而减少。但聚磷酸水解放出的能量还达不到菌体增殖所需的能量，所以摄取的有机物只能变成细胞内暂时贮存积蓄物质。到了好氧池，聚磷菌将体内积蓄的有机物通过好氧呼吸氧化分解，合成ATP，用这部分能量进行菌体的增殖和合成聚磷酸。由于其摄取合成聚磷酸的磷量比厌氧时放出的多，因此废水中的磷被不断净化。v生物除磷基本原理生物除磷基本原理 有试验资料表明，厌氧状态下每释放有试验资料表明，厌氧状态下每释放1mg磷，进入好氧磷，进入好氧状态后就可吸收状态后就可吸收2.0一一2.4mg磷。细胞内吸收了大量磷的磷。细胞内吸收了大量磷的高磷污泥最后以剩余污泥的形式排出系统，从而完成除高磷污泥最后以剩余污泥的形式排出系统
10、，从而完成除磷过程。磷过程。厌氧条件下，因废水中没有DO和缺乏硝态氮，一般无聚磷能力的好氧菌及反硝化细菌不能产生ATP，故这类细菌不能摄取细胞外的有机物合成菌体。聚磷菌(polyphosphate accumulation organisms，PAOs)是指具有聚磷能力的一类细菌v生物除磷基本原理生物除磷基本原理|聚磷菌厌氧释磷过程聚磷菌厌氧释磷过程 简单有简单有机底物机底物+ADP+磷酸盐磷酸盐+能量能量ATP分解分解多聚磷酸盐多聚磷酸盐聚磷菌细胞聚磷菌细胞合成合成胞内碳源胞内碳源PHB大分子有机物大分子有机物发酵发酵聚磷菌细胞聚磷菌细胞分解分解|聚磷菌好氧吸磷过程聚磷菌好氧吸磷过程 简单有
11、机底物简单有机底物胞内碳源胞内碳源PHBO2CO2+H2O+生物氧化生物氧化能量能量磷酸盐磷酸盐ATP核酸核酸多聚磷酸盐多聚磷酸盐聚磷菌细胞聚磷菌细胞合成合成TCA循环循环v生物除磷基本原理生物除磷基本原理 GlycogenPoly-PPO43ATPNADH2PHBHAcGlycogenPoly-PPHBATPNADH2PHBPPGlyPO43H2O/N2O2/NO3增长厌氧条件(释磷)好氧(缺氧)条件(吸磷)Hac乙酸(COD)；Glycogen或Gly糖原；Poly-P或PP多聚磷酸盐；PHB聚-羟基丁酸盐；ATP三磷酸腺苷；NADH2烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(辅酶)生物除磷就是利用PAOs，
12、过量地、超出其生理需要地从外部摄取磷(luxury uptake)，并将其以聚合形态贮存在体内，形成高磷污泥而排出系统，以达到污水除磷的效果。(1)(2)参与(1)的主要为亚硝酸单胞菌属；参与(2)的主要是硝化杆菌属；在生理浓度条件下，NH4+氧化为NO2产生的能量为242.8351.7kJ/mol，所产生的能量亚硝酸菌可以利用5%14%。NO2氧化为NO3产能量为64.587.5kJ/mol，硝酸菌的能量利用率为5%10%。v有硝化功能的活性污泥法有硝化功能的活性污泥法由于硝化反应释能少，为了合成细胞物质，细菌不得不大量氧化氨，试验测得的异化反应消耗的N与同化合成的N之比约为460:1。正是
13、由于这个原因，硝化菌的增殖与其它细菌相比是非常缓慢的，需要较长的污泥龄。v有硝化功能的活性污泥法有硝化功能的活性污泥法好氧微生物每氧化分解1mol 葡萄糖分子可生成38molATP，共有3831.4=1193kJ的能量转变为ATP。好氧微生物能量的利用率为：1193/2876=41.5%硝化过程一般出现在泥龄较长的活性污泥系统中，硝酸盐是这类活性污泥系统出水中的主要形式。v有硝化功能的活性污泥法有硝化功能的活性污泥法硝化反应动力学 式中：n硝化菌比生长速率，d1；nm一硝化菌最大比生长速率，d1；Na氨氮的浓度，gm3；Kn硝化作用中半速率常数，gm3；20时：时：nm0.250.77d1；K
14、n=0.52.0gm3；为何Na是氨氮的浓度，而不是亚硝酸盐的浓度？生物硝化反应的动力学模型可用Monod公式表示:v有硝化功能的活性污泥法有硝化功能的活性污泥法(1)(2)由于NH4+-N氧化为NO2-N时产生的能量，大约为NO2-N氧化为NO3-N时所产生能量的45倍。因此要想获得相同的能量，所氧化的NO2-N也必须相当于氧化NH4+-N的45倍。所以，在稳态条件下，生物处理系统内不会产生NO2-N的积累。由于亚硝化反应和硝化反应Monod方程中的饱和常数KN都小于1mg/L(温度20)，所以硝化反应中的速度限制步骤是亚硝化菌将NH4+-N氧化为NO2-N的过程。v有硝化功能的活性污泥法有
15、硝化功能的活性污泥法硝化反应动力学 1970s，Downing提出：0.4715时，亚硝酸菌最大比生长速率（d-1）环境因素对动力学的影响环境因素对动力学的影响 (1)温度：v有硝化功能的活性污泥法有硝化功能的活性污泥法硝化反应动力学 环境因素对动力学的影响环境因素对动力学的影响 (1)温度：(2)pH：1970s，Downing提出，当pH值小于7.2时 ：v有硝化功能的活性污泥法有硝化功能的活性污泥法环境因素对动力学的影响环境因素对动力学的影响 (1)温度：(2)pH：(3)DO：大多数研究者认为，利用Monod关系式能够充分表达氧对硝化率的影响 SODO（mg/L）KO氧的半速常数（mg
16、/L）KO=0.252.46mg/L，美国EPA建议取1.3mg/L。v有硝化功能的活性污泥法有硝化功能的活性污泥法硝化反应动力学 pH=7.2时：硝化反应动力学 硝化反应动力学 v有硝化功能的活性污泥法有硝化功能的活性污泥法微生物增长基本方程微生物增长基本方程 v有硝化功能的活性污泥法有硝化功能的活性污泥法硝化反应动力学 异养菌的细胞产量要比硝化菌高得多。这样，如果异养菌的生长率（h）比硝化菌的生长率（n）高得多的话，硝化菌就会从系统中冲洗出去。因此，要想维持一个硝化系统，就必须使：有硝化功能的活性污泥法，设计污泥停留时间：cd设计污泥停留时间（d）cm在设计环境条件下硝化所需最小污泥停留时
17、间（d）v有硝化功能的活性污泥法有硝化功能的活性污泥法有硝化功能的活性污泥法，设计污泥停留时间：cd到底如何取值？劳伦斯麦卡蒂(Lawrence-Mc Carty)(Lawrence-Mc Carty)在硝化系统的设计中使用了安全系数（S.F.）这个概念，安全系数的确定方法是：安全系数（S.F.）一般取1.53v有硝化功能的活性污泥法有硝化功能的活性污泥法硝化反应动力学应用实例硝化反应动力学应用实例 设计每天能处理3785m3污水的氧化沟，污水水质如下：例题1 BOD5160mgL，TSS200 mgL，TKN30mg/L，碱度350 mgL（以CaCO3计），最低温度14BOD520mgL，
18、TSS20mgL，NH3-N=8mg/L；要求出水水质v有硝化功能的活性污泥法有硝化功能的活性污泥法例题1 在进行这一设计时，要作某些假设：(1)忽略用于合成的那一部分总氮，假设去除的总氮都被氧化。(2)假设安全系数为3.0，以应付高峰流量。(3)假设氧化沟中的溶解氧为2.0mg/L。第一步：首先要检查是否存在着足以维持pH值的碱度。假设全部进水的总氮（TKN）都被氧化，则所需碱度为：所需碱度30mg（TKN）L7.14214mg/L(CaCO3)残余碱度=350mgL-214mgL136mgL(CaCO3)一般地，残余碱度在100mg/L（以CaCO3 计）时，可使pH维持在7.2以上。例题
19、1 第二步：计算14、DO2.0mg/L，且pH7.2时的亚硝化单胞菌的n：根据出水水质要求Na=8.0mg/L，取KO=1.3假定好氧区(池)混合液进入二次沉淀池后不发生硝化反应，则好氧区(池)氨氮浓度与二次沉淀池出水氨氮浓度相等。例题1 第三步：计算设计污泥龄：安全系数为3.0第四步：计算曝气池体积V：影响硝化反应的环境因素 (1)温度在535范围内，随着温度的升高，硝化反应速率增加。温度低于15即发现硝化速度急剧下降。低温运行时，延长泥龄，并将好氧池的DO维持在4.0mg/L，系统也可达到较好的硝化效果。(2)DO 一般建议硝化反应中DO浓度大于2mg/L。影响硝化反应的环境因素 v有硝
20、化功能的活性污泥法有硝化功能的活性污泥法(3)pH 影响硝化反应的环境因素 在pH值 7.08.0范围内，pH值变化对活性污泥硝化速率的影响甚少。当pH值降到5.05.5时，硝化反应几乎停止。生物脱氮的硝化阶段，通常控制pH值为7.28.0。(4)C/N 研究表明，有机物对于硝化菌的影响并非是具有毒害作用，更为可能的是有机物的存在刺激了异养菌迅速生长，从而与硝化菌争夺DO、氨氮和微量营养物质，使得硝化菌群生长受到限制，而有机物本身并不直接影响硝化菌的生长和硝化作用 一般认为处理系统的BOD负荷小于0.15gBOD5/gMLSSd时，处理系统的硝化反应才能正常进行。硝化段中含碳有机基质浓度与总氮
21、(TKN)的比例将直接影响活性污泥中硝化菌所占的比例.BOD5/TKN与活性污泥中硝化细菌含量的关系BODBOD5 5/TKN/TKN活性污泥中硝活性污泥中硝化细菌所占比化细菌所占比例例(%)(%)0.50.535351 121212 212123 38.68.64 46.46.4BODBOD5 5/TKN/TKN活性污泥中硝活性污泥中硝化细菌所占比化细菌所占比例例(%)(%)5 55.45.46 64.34.37 73.73.78 83.33.39 92.92.9摘自马文漪、杨柳燕,环境微生物工程.南京大学出版社,1998年影响硝化反应的环境因素(5)污泥龄影响硝化反应的环境因素 理论上，污
22、泥龄大于3d就可获得满意的硝化效果，但实际脱氮系统所需的污泥龄通常要有1025d，脱氮率才不受污泥龄的影响。(6)有毒物质重金属、酚、硫脲及其衍生物、高浓度的NH4+-N、高浓度的NO2-N。一般NH4+-N 200mg/L,最高400 mg/L；NO2-N 100mg/L;丙烯基硫脲可以抑制抑制亚硝化菌活性。抑制浓度5mg/L好氧好氧BODBOD氧化，硝化氧化，硝化SRTSRT15d15dBODTKN 曝气池曝气池 污泥回流污泥回流 排泥排泥 低低BOD低低NH4+高高NO3-单污泥系统单污泥系统v有硝化功能的活性污泥法有硝化功能的活性污泥法双污泥系统双污泥系统好氧好氧BODBOD氧化氧化S
23、RT=SRT=约约5d 5d BODTKN 曝气池曝气池 污泥回流污泥回流 SRT15d硝化硝化 低低BOD高高NH4+曝气池曝气池 污泥回流污泥回流 排泥排泥排泥排泥低低BOD低低NH4+高高NO3-v有硝化功能的活性污泥法有硝化功能的活性污泥法BNR工艺 BNR=biological nutrient removal 生物法去除营养盐生物法去除营养盐BNR工艺 生物脱氮工艺 生物除磷工艺 生物脱氮除磷工艺 v污水生物脱氮除磷工艺污水生物脱氮除磷工艺vBNR工艺工艺 生物脱氮工艺 BNR工艺 生物脱氮工艺 环境因素环境因素微生物对生化环境的要求微生物对生化环境的要求工程参数工程参数温度温度2
24、03520351535 1535 溶解氧溶解氧0.2mg/L0.2mg/L0.5mg/L0.5mg/LpHpH7.08.57.08.57.38.57.38.57.335BOD/TN35BOD/TKN46BOD/TKN46COD/TKN79COD/TKN79BOD/TKN4BOD/TKN4有毒物质有毒物质Ni0.5mg/LNi6.5pH6.5A A段：段：6.57.56.57.5OO段：段：7878DODOA A段：无段：无DODO，无，无NOx-NNOx-NOO段：段：DO1.0mg/LDO1.0mg/LA A段：段：DO0.2DO40:1COD/TP40:1，BOD5/TP20:1BOD5/
25、TP20:1阳离子阳离子钾和镁同时需求，缺一不可钾和镁同时需求，缺一不可Mg,KMg,K与磷的摩尔与磷的摩尔比分别为比分别为0.71,0.50.71,0.5出水出水SSSS出水出水MLVSSMLVSS含磷量含磷量3%7%3%7%尽可能降低尽可能降低SSSSBNR工艺 生物除磷工艺(BPR工艺)三种活性污泥法工艺参数对比项目项目普通曝气普通曝气A/OA/O脱氮脱氮A/OA/O除磷除磷污泥负荷污泥负荷NsNskgBOD5/(kgMLSSd)kgBOD5/(kgMLSSd)0.20.40.20.4低低:0.050.15:0.050.15高高:0.40.7:0.40.7SRTSRT315315长长:1
26、123:1123短短:3.57:3.57HRTHRT4848长长:816:816A A池池:0.53:0.533838A A池池:12:12污泥产率污泥产率Y YkgVSS/kgBOD5kgVSS/kgBOD50.40.80.40.8低低:0.30.6:0.30.6高高:0.40.8:0.40.8出水水质出水水质低低BODBOD高高NH3-NNH3-N高高TPTP低低BODBOD低低NH3-N,NH3-N,低低TNTN高高TPTP低低BODBOD高高NH3-NNH3-N低低TPTPBNR工艺 生物脱氮除磷工艺 生物脱氮缺氧池 好氧池 反硝化除碳,硝化生物除磷 厌氧池 好氧池 释磷除碳,过量吸磷
27、生物脱氮除磷 厌氧池 缺氧池 好氧池 BNR工艺 生物脱氮除磷工艺 典型的生物脱氮除磷工艺包括三部分：厌氧区、缺氧区和好氧区。按空间顺序出现 厌氧-缺氧-好氧缺氧-严氧-好氧A2/O工艺 倒置A2/O工艺 按时间顺序出现 A2/C氧化沟 SBR及其革新工艺 T型氧化沟、Unitank工艺 空间和时间的结合 MSBR工艺 BNR工艺 生物脱氮除磷工艺 A2/O工艺 为反硝化细菌提供硝酸盐。释磷释磷反硝化反硝化除碳，过量吸除碳，过量吸磷，硝化。磷，硝化。泥水分离接种污泥提供VFAs提供碳源排放富排放富磷污泥磷污泥BNR工艺 生物脱氮除磷工艺 A2/O工艺 NO3N进入厌氧区后，在厌氧区会发生反硝化
28、作用，反硝化菌将夺取聚磷菌所需的有机物而影响厌氧释磷效果。BNR工艺 生物脱氮除磷工艺 A2/O工艺 NO3N进入厌氧区后，在厌氧区会发生反硝化作用，反硝化菌将夺取聚磷菌所需的有机物而影响厌氧释磷效果。A2/O工艺的改进 倒置A2/O工艺 改良A2/O工艺 UCT工艺 MUCT工艺 JHB工艺 国内 国外 BNR工艺 生物脱氮除磷工艺 倒置A2/O工艺 主要问题：(1)受进水水质影响较大，当进水VFAs少时，生物除磷效果变差。(2)受污泥回流比的限制，脱氮效率不高。BNR工艺 生物脱氮除磷工艺 改良A2/O工艺微生物利用10%进水中的有机底物去除回流污泥中的硝态氮，消除硝态氮对后续厌氧池释磷的
29、干扰。BNR工艺 生物脱氮除磷工艺 UCT工艺(University of Cape Town，南非开普敦大学研发)回流污泥不是直接进入厌氧池而是先进入缺氧池，这样避免了回流污泥中大量硝酸盐对厌氧池的冲击。当缺氧池反硝化不彻底时，同样会有硝酸盐进入厌氧池。BNR工艺 生物脱氮除磷工艺 改良UCT工艺 将缺氧池分为两部分，前一部分专为消耗回流污泥中的硝酸盐而设，且不受内循环的硝化液的影响，把硝酸盐的不利影响降到最低限度。需要增加一个混合液回流，且厌氧池内的MLSS亦受此回流比大小的影响。BNR工艺 生物脱氮除磷工艺 改良UCT工艺 BNR工艺 生物脱氮除磷工艺 JHB工艺 该工艺最初在南非的约翰
30、内斯堡市(Johannesburg)产生，目的是为了最大限度地提高低浓度污水的生物除磷效果。该工艺中，回流污泥在进入厌氧池前首先进入一缺氧池，在其中停留足够长的时间以去除回流污泥中的硝酸盐。硝酸盐的去除效果主要取决于内源呼吸速率以及硝酸盐浓度。与UCT工艺相比，JHB工艺厌氧池内可维持较高的MLSS浓度，厌氧池HRT约为1h。三种活性污泥法工艺参数对比项目项目A/OA/O脱氮脱氮A/OA/O除磷除磷A A2 2/O/O污泥负荷污泥负荷NsNskgBOD5/(kgMLSSd)kgBOD5/(kgMLSSd)低低:0.050.15:0.050.15高高:0.40.7:0.40.70.10.20.1
31、0.2SRTSRT长长:1123:1123短短:3.57:3.5710201020HRTHRT长长:816:816A A池池:0.53:0.533838A A池池:12:12714714厌厌1212，缺，缺0.530.53污泥产率污泥产率Y YkgVSS/kgBOD5kgVSS/kgBOD5低低:0.30.6:0.30.6高高:0.40.8:0.40.80.30.60.30.6出水水质出水水质低低BODBOD低低NH3-N,NH3-N,低低TNTN高高TPTP低低BODBOD高高NH3-NNH3-N低低TPTP低低BODBOD低低NH3-N,NH3-N,低低TNTN低低TPTP首先保证脱氮效果
32、，然后才是除磷。为何？首先保证脱氮效果，然后才是除磷。为何？BNR工艺 生物脱氮除磷工艺 生物脱氮除磷氧化沟工艺 A2/C氧化沟 不需将混合液提升，可实现硝化液的高回流比(R=400%)，获得较高的脱氮率。节能。BNR工艺 生物脱氮除磷工艺 生物脱氮除磷氧化沟工艺 A2/C氧化沟 BNR工艺 生物脱氮除磷工艺 生物脱氮除磷氧化沟工艺 厌氧-T型氧化沟 BNR工艺 生物脱氮除磷工艺 生物脱氮除磷氧化沟工艺 T型氧化沟运行示意图 BNR工艺 生物脱氮除磷工艺 生物脱氮除磷氧化沟工艺 Orbal氧化沟 BNR工艺 生物脱氮除磷工艺 生物脱氮除磷氧化沟工艺 Orbal氧化沟 BNR工艺 生物脱氮除磷工
33、艺 生物脱氮除磷氧化沟工艺 Orbal氧化沟 第1沟DO：00.3mg/L 第2沟DO：0.51.5mg/L 第3沟DO：23mg/L 23 0.51.5 00.3 BNR工艺 生物脱氮除磷工艺 生物脱氮除磷氧化沟工艺 外沟道能够发生所特有的同时硝化反硝化作用。即使不设内回流，也能达到较好的脱氮效果。如设置内回流系统，则脱氮率可达95%以上。外沟道存在大区域的厌氧区，聚磷菌可完成磷的释放。外沟道的供氧量通常是总供氧量的50%左右，但可去除80%以上的BOD。Orbal氧化沟 生物脱氮除磷氧化沟工艺 DE氧化沟 DE氧化沟生物脱氮除磷运行方式 A2/O工艺 的设计方法(2)厌氧池体积的计算(1)
34、判断能否采用A2/O工艺BOD5/TKN4 脱氮要求BOD5/TP17 除磷要求同时满足A2/O工艺 的设计方法(3)缺氧池体积的计算剩余污泥含氮量A2/O工艺 的设计方法(3)缺氧池体积的计算脱氮速率Kde宜根据试验资料确定。无试验资料时，20的Kde值可采用0.030.06(kgNO3N/(kgMLSSd)，并进行温度修正。T设计温度，一般取最不利温度，即低温。A2/O工艺 的设计方法(3)缺氧池体积的计算(kgMLVSS/d)0.40.8(kgMLVSS/d)(1)当仅要求降低BOD时，c取58d，Yobs=0.6；(2)当要求进行有机物降解和硝化时，c取1020d，Yobs为0.520
35、.55；(3)当要求降低BOD和脱氮时，c取30d左右，Yobs为0.48。A2/O工艺 的设计方法(4)好氧池体积的计算A2/O工艺 的设计方法(5)混合液回流量的计算I*QR*QNkeNtQ假定1）好氧区(池)硝化作用完全，2）回流污泥中硝态氮浓度和好氧区(池)相同，3）回流污泥中硝态氮进厌氧区(池)后全部被反硝化，4）缺氧区(池)有足够碳源，则系统最大脱氮率r总回流比。A2/O工艺 的设计方法(5)混合液回流量的计算一般工程上r不超过4，即达到TN的理论去除率为80%。再增加回流比，对脱氮效果的提高不大。总回流比过大，会使系统由推流式趋于完全混合式，导致污泥性状变差；I*QR*QNkeN
36、tQ设出水硝酸盐氮浓度为Ce(mg/L)，假定回流中的硝酸盐氮完全被反硝化为氮气，则有：好氧池生物硝化产生的硝酸盐氮总量TKNoxTKNox=进水TKN-出水TKN-0.12Xv好氧池生物硝化产生的硝酸盐氮的去除率为：A2/O工艺 的设计方法(6)剩余污泥量的计算法1：按泥龄计算法2：污泥产率系数、衰减系数及不可生物降解和惰性悬浮物计算 A2/O工艺 的设计方法(7)需氧量的计算生物反应池中好氧区的污水需氧量，根据去除的BOD5、氨氮的硝化和除氮等要求，宜按下列公式计算 O2=0.001aQ(SoSe)cXV+b0.001Q(NkNke)0.12XV0.62b0.001Q(NtNkeNoe)0
37、.12XVA2/O工艺 的设计方法(7)需氧量的计算BODt=BODu(1-e-kt)20时，k=0.23BOD5=BODu(1-e-0.23*5)=0.68BODu(7-1)第一项去除的五日生化需氧量 0.001aQ(SoSe)a碳的氧当量，当含碳物质以BOD5计时，取1.47 BODu=(1/0.68)BOD5=1.47BOD5A2/O工艺 的设计方法(7)需氧量的计算(7-2)第二项剩余污泥的COD cXV排放剩余活性污泥所造成减少的COD量，因此部分COD并未耗氧，应予以扣除。C=1.42结论:1g异养菌相当于1.42gCOD;C5H7O2N+5O2+H+5CO2 +2H2O+NH4+
38、1131601xx=160/113=1.42A2/O工艺 的设计方法(7)需氧量的计算(7-3)第三项氨氮的硝化需氧量氨氮的硝化需氧量 b0.001Q(NkNke)0.12XV不计细菌增值，每氧化1gNH4+-N为NO3-N，共需氧4.57g4.57g。b常数，氧化每公斤氨氮所需氧量（kgO2/kgN），取4.57 A2/O工艺 的设计方法(7)需氧量的计算(7-4)第四项反硝化回收的氧量反硝化回收的氧量 0.62b0.001Q(NtNkeNoe)0.12XV4个NO3还原成2个N2，可使5个有机碳氧化成CO2，相当于耗去5个O2，而4个氨氮氧化成4个NO3需消耗8个O2，故反硝化时氧的回收率为5/8=0.62