2019年生物脱氮除磷工艺设计.ppt

同步脱N除P工艺 Water Pollution Control Engineering
同步生物脱N与除P
生物脱 N与除P 要求的环境条件接近，脱 N 是缺氧与好氧交替，除 P 是厌氧与好氧交替， 所以在工艺上可以实现既脱N又除P的功能。
同步脱N除P工艺 Water Pollution Control Engineering
同步硝化反硝化具有以下特点： (1) NO2－无须氧化为NO3－便可直接进行反硝化反应，因此,
整个反应过程加快, 水力停留时间缩短, 反应器容积减小； (2) 亚硝化反应仅需75％的氧, 需氧量降低, 节约能耗； (3) 硝化菌和反硝化菌在同一反应器中同时工作, 脱氮工艺简
化而效能提高；
生物脱氮理论进展 Water Pollution Control Engineering
工艺的核心是通过污泥龄和反应温度实现将 硝化菌淘汰, 但留下亚硝化菌.
生物脱氮理论进展 Water Pollution Control Engineering
厌氧氨氧化(ANAMMOX) ：
是指在厌氧条件下 , 微生物直接以 NH4+为电子供体 , 以 NO3–或NO2–为电子受体, 将NO3–, NO2–, NH4+直接转变 成N2的生物转化过程.
反应可以如下方式存在：
5NH
+ 4
+
3NO3–
→
4N2
+ 9H2O
+ 2H
+
(1)
NH
+ 4
+
NO
– 2
→
N2
+ 2H2O
(2)
生物脱氮理论进展 Water Pollution Control Engineering
工艺特点：(1)无需外加有机物作电子供体,既可节省费用,又可 防止二次污染；
(2)硝化反应每氧化lmolNH
? 形式: Carrousel 氧化沟. Orbal 氧化沟. 一体化氧化沟。
同步脱N除P工艺 Water Pollution Control Engineering
同步生物脱 N除P工艺存在问题：
? ①生物脱N要求低的污泥负荷 ,长的泥龄,而生物除P要求高 的负荷,较低的泥龄.
? ②为了脱N效果,要充分曝气以完成硝化过程 ,会对吸收P产 生不利影响,生物脱N必须的NO3－对生物除P的过程有抑制 作用,解决此问题则工艺复杂.
生物除磷新技术 Water Pollution Control Engineering
? 反硝化除磷技术是指反硝化除磷菌(Denitrifying Phosphorus removal Bacteria ，DPB)经厌氧释磷后， 在缺氧条件下以硝酸盐作为吸磷的电子受体，同步实 现脱氮和除磷.
? 特点: 缓解了反硝化和释磷对耗氧有机物 (以COD 计)的需求矛
第一A池(anaerobic)- 厌氧池,释放P和部分有机物厌氧分解； 第二A池(anoxic)- 缺氧池,生物脱N,NO3－来自回流；O池 (oxic)-好氧池,有机物降解,氨化,亚硝化,硝化,吸收P；沉淀池 -污泥与水分离。
进水
厌氧池 缺氧池 好氧池
出水 沉淀池
回流污泥
A/A/O 工艺流程图
剩余污泥
同步生物脱 N除P工艺: ? (1) A/A/O 工艺,A2/O工艺,厌氧/缺氧/好氧工
艺.
? 特点：最简洁的同步生物脱N除P工艺,构筑物少,两 个A池需要慢速搅拌,不需外加碳源和碱度,运行费 用低,脱N除P效果不高.
同步脱N除P工艺 Water Pollution Control Engineering
速地将NO
2–转化为NO
– 3
，所以要将NH4+的氧化成功地
控制在亚硝酸盐阶段并非易事.
生物脱氮理论进展 Water Pollution Control Engineering
工艺特点： (1)硝化阶段可减少25％左右的需氧量， 反硝化阶段可减
少40％左右的有机碳源，降低了能耗和运行费用； (2)反应时间缩短，反应器容积可减小30％～40％左右； (3)具有较高的反硝化速率(NO2 –的反硝化速率通常比NO3
盾, PHB 一碳两用; 克服了硝酸盐对磷释放的不利影响,硝酸盐电子手体, 节省
氧量; 反硝化菌和聚磷菌(PAO ) 所需的最佳SRT 相抵触等矛盾.
同步生物脱氮除磷工艺
同步脱N除P工艺 Water Pollution Control Engineering
同步生物脱N与除P工艺
? (1) A/A/O 工艺 ? (2) Bardenpho 工艺 ? (3) UCT 工艺 ? (4) Johannesburg 工艺 ? (5) SBR 工艺 ? (6) 氧化沟工艺
同步脱N除P工艺 Water Pollution Control Engineering
? Bardenpho 工艺流程图
回流污水
进水 缺氧池 好氧池 缺氧池 好氧池
出水 沉淀池
回流污泥
剩余污泥
?第一缺氧池-脱N释放P;第一好氧池-BOD降解,吸收P,硝 化(程度低)；第二缺氧池-脱N释放P;第二好氧池-吸收P, 硝化,BOD降解。
出水 沉淀池
回流污泥 倒置A2/O工艺流程图
剩余污泥
同步脱N除P工艺 Water Pollution Control Engineering
(2) Bardenpho 工艺
? 四级串连工艺 ,即缺氧/好氧/缺氧/好氧工艺,理解为两级 串连的A/O工艺,第一级A/O工艺设置污水回流.
? 特点:脱N效果好,除P一般, 工艺较复杂, 构筑物较多.
? 1. 生物脱氮设计计算 1.1 水质要求 1.2 脱氮设计计算 1.3 设计举例
因此生物脱氮工艺是将缺氧区与好氧区分开的分级硝化反硝 化工艺, 或在两个分离的反应器中进行 , 或在时间上造成 交替缺氧和好氧环境的同一个反应器中进行 , 以便硝化与 反硝化能够独立地进行.
生物脱氮理论进展 Water Pollution Control Engineering
同步硝化反硝化 ：
微环境理论认为 ,由于氧扩散的限制 ,在微生物絮体或者生物膜 内产生溶解氧梯度 ,即微生物絮体或生物膜的外表面溶解氧 浓度高,深入絮体内部,氧传递受阻及外部氧的大量消耗 , 产 生缺氧区,从而形成有利于实现同步硝化反硝化的微环境 .
同步脱N除P工艺 Water Pollution Control Engineering
? 改进的Bardenpho 工艺流程图: ? 厌氧池:释放磷;第一缺氧池-脱N释放P;第一好氧池-BOD降
解,吸收P, 硝化(程度低)；第二缺氧池-脱N释放P;第二好氧 池-吸收P, 硝化,BOD降解,除N2功能。 ? 强化了除磷的功能,但构筑物多,工艺复杂.
进水
回流 1
回流2
厌氧池 缺氧池 好氧池
出水 沉淀池
回流污泥
剩余污泥
同步脱N除P工艺 Water Pollution Control Engineering
(4) Johannesburg 工艺(约翰内斯堡 )
? 减少回流,缺氧池有足够的水力时间 ,厌氧池NO3-浓度低, 效率高.
进水 缺氧池1 厌氧池
短程硝化反硝化 ：
传统理论认为, 生物脱氮需经过如下过程：
NH4+ →
NO
– 2
→
NO
– 3
→
NO
– 2
→
N2
氨化 亚硝化 硝化 反 硝 化
而短程反硝化就是在硝化过程中造成一定的特殊环境使
NH4+正常硝化到 NO2–, 而NO2–氧化到NO3–的过程受阻 , 形成所谓的“NO2–积累”后直接进行反硝化, 也可称为 不完全硝化反硝化:
出水 缺氧池2 好氧池 沉淀池
回流污泥 缺氧池1, 仅处理回流污泥，体积小
剩余污泥
同步脱N除P工艺 Water Pollution Control Engineering
(5) SBR工艺:
? 1.反硝化脱N; 2.释放P, 有机物厌氧分解; 3.有机物好氧 分解,吸收P, BOD降低,氨化; 4.吸收P, 亚硝化, 硝化;5. 泥水分离
生物脱氮理论进展 Water Pollution Control Engineering
生物脱氮新理论
传统脱氮理论: 硝化和反硝化反应分别由硝化菌和反硝化菌 作用完成,两菌对环境条件的要求不同, 这两个过程不能同 时发生 , 而只能序列式进行，即硝化反应在好氧条件下 , 反硝化反应在缺氧或厌氧条件下 .
+ 4
耗氧2mol,
厌氧氨氧化每氧化lmol
NH4+只需要0.75mol氧, 耗氧下降62.5％, 能耗低；
(3)
硝化反应氧化lmol
NH
+ 4
可产生2molH
+,反硝化产生lmol
OH -, 而氨厌氧氧化的生物产酸量降低1/2, 产碱量降至为零;
(4) 在厌氧条件下直接利用NH4+作电子供体, 无需供氧, 无需外 加有机碳源维持反硝化, 无需额外投加酸碱中和试剂, 故降低 了能耗, 节约了运行费用, 用时还避免了因投加中和试剂有可 能造成的二次污染问题.
－的高63％左右； (4)污泥产量降低(硝化过程可少产污泥33％-35％左右，反
硝化过程中可少产污泥55％左右).
生物脱氮理论进展 Water Pollution Control Engineering
SHARON 工艺:
利用硝化菌在较高的温度下生长速率低于亚硝化菌这一事 实, 开发在较高温度下实现生物脱氮处理.
(4) 将有机物氧化, 硝化和反硝化在反应器内同时实现, 既提 高脱氮效果, 又节约曝气和混合液回流所需的能源；