第六节 脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计
课程设计（论文）-脱氮除磷工艺设计
课程设计（论文）-脱氮除磷工艺设计宝鸡文理学院2008 级综合课程（学年）设计说明书系别：地理科学与环境工程系专业班级：环境工程2班指导老师：设计题目：脱氮除磷工艺学生姓名：学号：学期：2010-2011第二学期地理科学与环境工程系2011年6月8日脱氮除磷工艺设计中文摘要：污水中的氮磷元素会导致水体的富营养化。
生物脱氮过程中，污水中的有机氮及氨氮经过氨化作用、硝化作用、反硝化作用，最后转化为氮气。
对应的在活性污泥法处理系统中应设置相应的好氧硝化段和缺氧反硝化段。
生物除磷，污水中的磷以正磷酸盐、聚磷酸盐和有机磷等形式存在。
生物除磷就是利用微生物对磷的释放和吸收作用，使磷积聚于微生物体内，从污水中去除。
从几种常见的污水脱氮除磷工艺和实际水质综合考虑，采用氧化沟污水处理工艺。
关键词：脱氮；除磷；氧化沟目录1设计目的 (1)2脱氮除磷主体构筑物综合课程设计1任务书 (1)3.主要的脱氮除磷污水处理工艺及其优缺点介绍 (2)3.1.A2/O工艺 (2)3.2、SBR工艺 (3)3.3、氧化沟 (3)4、处理工艺选择及其流程 (4)5、主要构筑物的设计计算与说明 (6)5.1、提升泵的设计计算…………………………………………………………5.2、细中格栅的设计计算 (6)5.3、曝气沉砂池的计算 (8)5.4、氧化沟设计计算 (10)5.5、二沉池设计计算 (18)5.6消毒池的设计计算………………………………………………………….6、实验总结： (20)注释和参考文献 (20)指导教师评语： (21)工艺流程高程图 (24)工艺流程平面图 (25)此污水厂平面布置图 (26)1.设计目的本课程设计是水污染控制工程教学中的一个重要实践环节，要求综合运用所学的有关知识，掌握解决实际工程问题的能力，并进一步巩固和提高理论知识。
（1）、复习和消化所学课程内容，初步理论联系实际，培养分析问题和解决问题的能力。
（2）、了解并掌握污水处理工程设计的基本方法、步骤和技术资料的运用；（3）、训练和培养污水处理的基本计算方法及绘图的基本技能；（4）、提高综合运用所学理论知识独立分析和解决问题的能力；（5）、了解国家环境保护和基本建设等方面的政策措施。
脱氮除磷活性污泥法工艺
提高水质：脱氮除磷活性污泥法可以有效去除废水中的氮、磷等污染物，提高水质。
促进水生态平衡：通过脱氮除磷活性污泥法处理废水，可以减少废水对水生态平衡的破坏。
降低环境污染：脱氮除磷活性污泥法可以减少废水中的污染物排放，降低环境污染。
促进可持续发展：脱氮除磷活性污泥法是一种可持续发展的污水处理技术，具有很好的经济效 益、社会效益和环境效益。
工艺流程：简单，易于操作 脱氮除磷效果显著 去除有机物效率高 适应性强，可处理各种类型的污水
适用于处理城 市污水、工业 废水和自然水
体
在不同的脱氮 除磷活性污泥 法工艺中，适 用范围和条件
也不同
一般情况下， 脱氮除磷活性 污泥法适用于 处理低浓度、 大水量的废水 或处理高浓度、 高负荷的废水
处理效果受水 质、水量、温 度、pH值等因
脱氮除磷活性污泥法的基本 原理
脱氮除磷活性污泥法的工艺 特点
脱氮除磷活性污泥法的应用 范围
曝气池：将活性污泥与废水混合，进行好氧反应 缺氧池：进行反硝化反应，去除硝酸盐和亚硝酸盐 沉淀池：分离固体和液体，去除污泥中的污染物 回流泵：将部分污泥回流到曝气池，维持污泥浓度和活性 出水：经过处理后的废水达标排放
起源：20世纪80年代
背景：为了解决水体富营应用领域：污水处理、水体修 复等领域
起源：20世纪 80年代
应用领域：污水 处理领域
发展趋势：逐渐 被广泛应用
技术突破：近年 来技术不断得到 改进和完善
当前应用广泛，技术成熟 未来发展方向：提高脱氮除磷效率、减少污泥产生、降低成本 技术创新：开发新型脱氮除磷工艺，提高处理效率 政策支持：政府加大对脱氮除磷技术的支持力度
素影响较大
城市污水处理厂： 去除氮、磷等污 染物，提高水质
第六节脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计
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成； ④ 温度 ：最适宜的温度是20-40℃，低于15℃时代谢速率下降； ⑤ 冬季低温季节：降低负荷率，提高污水的HRT 。
2HNO2
-2H2O
-2H2O
2HNO
2NH2OH
2NH3
② 异化反硝化反应原理
NO3-
NO2NO2-
-H2O
N2
NO
NH2OH N2O
有机体(同化反硝化) N2(异化反硝化)
反硝化菌 ① 反硝化菌属于异养型兼性厌氧菌； ② 以NO3—N为电子受体，以有机碳为电子供体，合成的细胞物质较少 。
反硝化反应的控制指标 ① 污水中的碳源：BOD5/T—N>3-5时，勿需外加碳源 ② PH：主要的影响因素，适当的值为（6.5-7.5），
PH=11时，90%NH3存在
PH升高，去除NH3上升
T上升，去除NH3上升
脱氮塔
脱氮塔技术的特点：除氮的效果稳定；操作简便，容易控制； NH3 二次污染（可回收）；使用CaO易结垢（改用NaOH） 水温下降时，效果差
脱氮塔工作影响因素与设计参数
1.PH值——PH升高到10.5以上，去除率增加缓慢 2.水温——水温升高，效率升高 3.布水状态——滴状下落最好，膜状下落，效果大减 4.布水负荷率——填料6m高以上时，其值不超过
180m³/m².d 5.气液比——填料6m高以上时，2200-2300以下为好。
4.6.1.2 生物脱氮原理
概述
活性污泥法的传统功能——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20-40%；5-20%
脱氮除磷活性污泥法
备注
h-缺氧池有效水深，m S1单-单组曝气池有效积，m2
B-缺氧池总宽宽度，m
缺氧池分隔格数 格
单组缺氧池长度，m
水池超高 m 取值0.5-1
缺氧池总高度 m
输入 6
26.20827489
157.2496493 3
52.41654978 60.27903225
备注
1m³废水所需功率，W/m³ 取值一般在5-10W/m³ V2单-单组缺氧池容积，m³
qdn,T-温度T℃反硝化速率。(kgNO3-N)/(kgMLVSS·d) V2=NT×1000/qdn,T×Xv
备注 qdn,T-温度T℃反硝化速率。(kgNO3-N)/(kgMLVSS·d) NT-需要去除(还原)的硝酸氮量，kg(NO3-N)/d (注意：此处为kg/d) Xv-挥发性悬浮固体浓度 MLVSS,kg/m³ V2-缺氧池容积 m
θc=θcm×F
θcm=1/μn
输入
备注
0.655441125 μn-硝化速率，d-1
3.5
F-设计安全系数 此处为城镇污水在1.5-3.0之间，工业废水实验确定
1.525690046 θmc-硝化反应所需最小泥龄。d
5.33991516 θc-设计污泥泥龄。 d V1=YθcQ(S0-Se)/Xv（1+Kdθc）
指标 P-所在地区大气压力。Pa
α-氧总转移系数，α=0.85
ρ-海拔高度差压力修正系数，
β-氧在污水中饱和溶解度修正系数，β=0.95
ρ
ρ-因海拔高度的不同引起的压力修正系数，
C-曝气池内平均溶解氧浓度，mg/l，取C=2mg/l.
设计水温曝气池内溶解氧
Csb(T)-设计水温条件下曝气池内平均溶解氧饱和度，mg/l，最不利温度（取30℃）
水污染控制工程第12-2章
总反应式为：
6NO3 5CH3OH 反硝化菌3N2 5CO2 7H2O 6OH
反硝化菌属异养兼性厌氧菌，在有氧存在时，它 会以O2为电子进行呼吸；在无氧而有NO3-或NO2-存在 时，则以NO3-或NO2-为电子受体，以有机碳为电子供 体和营养源进行反硝化反应。
在反硝化菌代谢活动的同时，伴随着反硝化菌 的生长繁殖，即菌体合成过程，反应如下：
VX C qvw X (qv qvw ) Xe
对上图所示系统进行微生物量的物料平衡计算：
d X dS V qv X0 qv w X (qv qv w ) Xe V y Kd X dt dt
d X dS V qv X0 qv w X (qv qv w ) Xe V y Kd X dt dt
曝气池用于吹脱废水中的氮气，提高污泥的沉 降性能，防止在二沉池发生污泥上浮现象。
（d）同步硝化反硝化（SNdN）过程 P150
机理：
1、反应器DO分布不均理论：氧化沟系统
第六章 污水的好氧生物处 理（二）——活性污泥法
第五节
去除有机污染物的活性 污泥法过程设计
活性污泥系统工艺设计
应把整个系统作为整体来考虑，包括曝气池、二沉池、曝 气设备、回流设备等，甚至包括剩余污泥的处理处臵。 主要设计内容： （1） 工艺流程选择； （2） 曝气池容积和构筑物尺寸的确定； （3）二沉池澄清区、污泥区的工艺设计； （4） 供氧系统设计； （5）污泥回流设备设计。 主要依据：水质水量资料 生活污水或生活污水为主的城市污水：成熟设计经验 工业废水：试验研究设计参数
2、微生物对有机物的氧化分解需氧量
难点、重点
第四章 污水的好氧生物处理--活性污泥法2除磷脱氮工艺设计
5）氧化沟工艺
曝气池
进水
厌氧
好氧
缺氧
二沉池
出水
回流活性污泥
剩余污泥
重点：
各种脱氮、除磷工艺的类型和特点。 脱氮/除磷工艺设计计算要点。
污水的好氧生物处理 ——运行、管理
内容
1）活性污泥法启动 2）活性污泥的运行管理 3）常见的问题与对策
1）启动与试运行
(1) 活性污泥的培养与驯化 接种污泥： ①同类污水厂的剩余污泥； ②粪便污水等。 培养方法： ①间歇培养法； ②流量分阶段直接培养法； ③全流量连续直接培养法； 驯化方法： ①异步驯化法（先培养后驯化）； ②同步驯化法
• b.好氧区容积计算
根据污泥泥龄计算曝气池体积公式：
QYθ co (S0 Se) V Xv(1 K d θ co )
6） 生物脱氮工艺计算
c.需氧量计算
去除有机物的需氧量加上氨氮硝化需氧量。前置反硝化系 统中，需扣除还原硝酸盐提供的氧当量。
O2 = Q (S0-Se）/0.68-1.42△Xv
直接污泥回流 沉淀池 石灰 含磷 污泥 含 磷 污 水
脱磷水
II 缓速搅拌 含磷污泥 混合池
释 磷 （厌氧） 池
脱磷污泥回流 （用于吸收磷）
含磷污水 生物除磷 化学除磷
3) 生物除磷工艺设计
1）厌氧区计算（水力停留时间法） Vp=Q· tp (tp=1-2h) 2）好氧区容积计算（污泥泥龄法）
QY(S0 Se) θ c V X(1 K d θ c)
微小絮体，出水透明度下降。
• 原因： 曝气过度；负荷下降，活性污泥自身
氧化过度；
• 对策：减少曝气；增大负荷量
3）常见问题与对策
8.2 脱氮、除磷活性污泥法工艺
七 脱氮、除磷活性污泥法工艺1 废水生物处理流程 2 二级处理出水水质 3 深度处理的对象和目标6/26/2014 10:26 AM水污染控制工程16/26/2014 10:26 AM水污染控制工程21 废水生物处理流程 2 二级处理出水水质 3 深度处理的对象和目标6/26/2014 10:26 AM水污染控制工程3 二级处理出水水质 BOD5: 20～30mg/L COD: 40～100mg/L SS: 20 ～30mg/L TN: 20～50mg/L P: 6～10mg/L 此外，含有较多的细菌、重金属离子等。
传统活性污泥法总氮去除率约为10-20%，总磷去除率 约为5-20%。
6/26/2014 10:26 AM水污染控制工程4为了帮助保护您的隐私，Po werPoint 禁止自动下载此外部图片。
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太湖的富营养化 什么是蓝藻？蓝藻又称蓝绿藻，是一种最原始、最古老 的藻类植物。
蓝藻在地球上出现在距今35亿至 33 亿年前，现在已知 1500 多种，分布十分广 泛，遍及世界各地，但主要为淡水产。
有少数 可生活在 60℃至 85℃的温泉中，有些种类和 真菌、苔藓、蕨类和裸子植物共生。
在一些营养丰富的水体中，有些蓝藻常于 夏季大量繁殖，并在水面形成一层蓝绿色而有 腥臭味的浮沫，称为“水华”，加剧了水质恶 化，对鱼类等水生动物，以及人、畜均有较大 危害，严重时会造成鱼类的死亡。
6/26/2014 10:26 AM水污染控制工程56/26/2014 10:26 AM水污染控制工程66/26/2014 10:26 AM水污染控制工程71 废水生物处理流程 2 二级处理出水水质 3 深度处理的对象和目标去除悬浮物和胶体 去除溶解性有机物 去除无机盐 消毒杀菌6/26/2014 10:26 AM水污染控制工程8（一） 生物脱氮工艺 废水中的氮以有机氮、氨氮、亚硝酸氮和硝酸氮四种 形式存在。
2019年生物脱氮除磷工艺设计.ppt
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
回流污水
厌
缺
好
回流污泥
缺
好
沉
出水
剩余污泥
同步脱N除P工艺
Water Pollution Control Engineering
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
同步生物脱N除P工艺:
Water Pollution Control Engineering
－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.
宏观环境论认为，由于氧气扩散速率的限制，曝气池内形成 局部缺氧/厌氧环境.
微生物学研究发现, 存在好氧反硝化细菌和异养硝化细菌, 打 破了传统理论的硝化反应只能由自养细菌完成和反硝化只 能在厌氧条件下进行的观点.
生物脱氮理论进展
同步硝化反硝化具有以下特点：
Water Pollution Control Engineering
剩余污泥
同步脱N除P工艺
(5) SBR工艺:
污水生物脱氮除磷原理及工艺
一般用Al2(SO4)3，聚氯化铝（PAC）和铝酸钠（NaAlO2） 2）铁盐除磷：FePO4 、 Fe(OH)3
一般用FeCl2、FeSO4 或 FeCl3 、Fe2(SO4)3
3）石灰混凝除磷:
2 5Ca 2 4OH 3HPO4 Ca5 (OH )(PO4 ) 3 3H 2O
二、生物除磷过程的影响因素
①溶解氧： l厌氧池内：绝对的厌氧，即使是NO3-等也不允许存在； l好氧池内：充足的溶解氧。 ②污泥龄： l剩余污泥对脱磷效果有很大影响，泥龄短的系统产生的剩余
污泥多，可以取得较好的除磷效果；
l 有报道称：污泥龄为 30d ，除磷率为 40%；污泥龄为 17d，
除磷率为50%；而污泥龄为5d时，除磷率高达87%。
一、巴颠甫(Bardenpho)同步脱氮除磷工艺
工艺特点： 各项反应都反复进行两次以上，各反应单元都有其首要 功能，同时又兼有二、三项辅助功能； 脱氮除磷的效果良好。 工艺复杂,反应器单元多,运行繁琐,成本高
二、A—A—O(A2/O)同步脱氮除磷工艺
工艺特点： l工艺流程比较简单；总的水力停留时间短 l厌氧、缺氧、好氧交替运行，不利于丝状菌生长，污泥膨胀 较少发生； l无需投药，两个A段只需轻缓搅拌, 只有O段供氧, 运行费用低。
3
2
2 反硝化反应的影响因素
• 碳源：
①废水中有机物，若BOD5/TKN>3~5时，即可； ②外加碳源，多为甲醇； ③内源呼吸碳源—细菌体内的原生物质及其贮存 的有机物。 • 适宜pH：6.5~7.5； • 溶解氧应控制在0.5mg/l以下；
• 适宜温度：20~40C
生物脱氮的基本原理
二、Phostrip除磷工艺——生物除磷和化学除磷相结合
第六节脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计-2022年学习资料
2折点加氣法：-含氨氮的水加氯时，有下列反应：-C,+H,O←→HCO+H+C-NH4+HCO→NH,C+ +H,O-一-氯胺-NH4+2HCO←→NHC,+H+2H,O-二氯胺-NH4+3HCO←→NC,+H+3 ,O-三氯化氮-NH,C+0.5HC0<→0.5N2个+1.5H++1.5C-+0.5H,0-2NH4+3 CO←>N2↑+5H++3C+3H,O
b混合液中有机物含量不应过高：硝化-菌是自养菌，有机基质浓度并不是它的增殖限-制因素，若B○D值过高，将使 殖速度较快的-异养型细菌迅速增殖，从而使硝化菌不能成为-优势种属。一般B○D5低于20mg/L.-C硝化反 的适宜温度是20~30℃，-15℃以下时，硝化反应速度下降，5℃时完全-停止。
d硝化菌在反应器内的停留时问，即生物-固体平均停留时间（污泥龄）SRT,必须大于-其最小、的世代时问，否则 使硝化菌从系统中-流失殆尽，一般认为硝化菌最小世代时间在适-宜的温度条件下为3d。SRT值与温度密切相关， 温度低，SRT取值应相应明显提高。每繁殖-一代所需的-时间，称为世代时间-除有毒有害物质及重全属外，对硝化 反应产生抑制作用的物质还有高浓度的NH4N、-高浓度的NON、高浓度的有机基质、部分有-机物以及络合阳离子
空气出口-风扇-》》》》》》》-收水器-配水系统-进水-进水一-填料三-进空气-出水-集水池-对流塔-横流 -氨气吹脱塔
2折点如氣法-原理：->把足量的cl或NaClo加入废水中，当加入量达-到某点时，氨氮含量趋于零，氯含量较 ；当氯-含量超过此点时，氯含量上升，此点称为折点。-2NH++3HClO<→N,↑+5H++3C+3H,O 此法可使水中氨氮含量低于0.1mg/儿，远低于城-镇污水处理厂污染物排放标准（GB18018-2002-级 标准为5mg/L。
活性污泥工艺强化除磷脱氮措施-水污染论文-水利论文
活性污泥工艺强化除磷脱氮措施-水污染论文-水利论文——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——1、活性污泥工艺简介20世纪初，活性污泥工艺最早在英国出现，是最主要的污水处理工艺。
我国最早出现活性污泥工艺是在20年代初，应用于上海的一个污水处理厂。
之后，日本的污水处理厂也开始采用活性污泥工艺。
直至50年代末，世界各地所采用的活性污泥工艺都属于传统活性污泥工艺，因为它们跟最初的活性污泥工艺形式一致。
目前仍然有大量的污水处理厂在运行传统的活性污泥工艺，采用连续推流式的曝气池，污泥负荷选用中等水平。
近年来，水污染越来越严重，污水处理厂的增建迫在眉睫，活性污泥工艺也得以快速发展。
据统计，全球有大约6万座城市污水处理厂，而其中采用活性污泥工艺的污水处理厂超过半数，只有小部分采用小规模的稳定塘系统。
在污水处理过程中，针对单一的有机污染物，可采用传统活性污泥工艺；但对于比较复杂的综合污水处理，就需要对传统活性污泥工艺的池形、运行或曝气方式、生物学方面以及填料等多个方面进行改进，从而充分满足污水处理多样化的处理要求，比如增强处理功能和运行稳定行，降低工艺费用，简化运行程序等。
2、氮磷来源及除磷脱氮原理水体中的氮磷主要有两个方面的来源，一是由自然因素引起的，比如湖泊底部的泥向水体释放的营养盐，若要加以控制，要么技术上难以实现，要么经济成本过高。
另一方面是由人为因素引起的，比如农业排放的氮、磷，此类活动可以加以控制，下面具体介绍人为因素产生氮磷的两个方面：（1）农药、化肥以及动物的粪便等面源污染。
人工合成的施入农田的化学肥料中的氮元素中超过50％都没有被农作物吸收，是水体中氮磷的一大重要来源，因此，要科学施肥，推广使用无磷农药来缓解面源污泥问题。
（2）工业和生活污水等点源污染。
对于工业和生活污水，如果不加以处理就直接流入江、河、湖、海，会因为其相当高的氮磷含量使藻类过度生长，对环境破坏很大。
常规的污水处理工艺得到的排放水中氮、磷含量很高，这是因为有机物被微生物氧化分解以后，会生成硝酸盐、氨氮和磷酸盐等含氮、磷的物质，其中一部分作为微生物的细胞组成存在，另一部分则都流入河道，这也导致经过二级处理后的污水仍然能使城市河道出现黑臭且藻类生长过剩的现象。
活性污泥法脱氮除磷工艺设计计算
一、生物脱氮工艺设计计算（一）设计条件：设计处理水量Q＝30000m 3/d=1250.00m 3/h=0.35m 3/s总变化系数Kz= 1.42进水水质：出水水质：进水COD Cr =350mg/L COD Cr =100mg/L BOD 5=S 0=160mg/L BOD 5=S z =20mg/L TN=40mg/L TN=15mg/L NH 4+-N=30mg/L NH 4+-N=8mg/L 碱度S ALK =280mg/L pH＝7.2SS=180mg/L SS=C e =20mg/LVSS=126mg/L f=VSS/SS=0.7曝气池出水溶解氧浓度2mg/L 夏季平均温度T1＝25℃硝化反应安全系数K=3冬季平均温度T2＝14℃活性污泥自身氧化系数Kd=0.05活性污泥产率系数Y＝0.6混合液浓度X＝4000mgMLSS/L SVI＝15020℃时反硝化速率常数q dn,20＝0.12kgNO 3--N/kgMLVSS 曝气池池数n=2 若生物污泥中约含12.40%的氮用于细胞合成（二）设计计算1、好氧区容积V1计算（1）估算出水溶解性BOD 5（Se)6.41mg/L（2）设计污泥龄计算硝化速率低温时μN(14)＝0.247d -1硝化反应所需的最小泥龄θcm =4.041d 设计污泥龄θc =12.122d（3）好氧区容积V 1=7451.9m 3好氧区水力停留时间t 1=5.96h=-⨯⨯-=-)1TSS TSSVSS42.1kt z e S S （[][])2.7(833.011047.022)158.105.0()15(098.02pH O k O N N e O T T N --⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=--μ)1()(01c d V c K X S S Q Y V θθ+-=2、缺氧区容积V 2（1）需还原的硝酸盐氮量计算微生物同化作用去除的总氮=7.11mg/L被氧化的氨氮＝进水总氮量-出水氨氮量-用于合成的总氮量＝24.89mg/L 所需脱硝量＝进水总氮量-出水总氮量-用于合成的总氮量＝17.89mg/L 需还原的硝酸盐氮量N T ＝536.56kg/d （2）反硝化速率q dn,T ＝q dn,20θT-20＝(θ为温度系数，取1.08）0.076kgNO 3--N/kgMLVSS（3）缺氧区容积V 2＝2534.1m 3缺氧区水力停留时间t 2=V 2/Q=2.03h3、曝气池总容积V＝V 1+V 2＝9986.0m 3系统总污泥龄＝好氧污泥龄+缺氧池泥龄＝16.24d4、碱度校核每氧化1mgNH 4+-N需消耗7.14mg碱度；去除1mgBOD 5产生0.1mg碱度；每还原1mgNO 3--N产生3.57mg碱度；剩余碱度S ALK1=进水碱度-硝化消耗碱度+反硝化产生碱度+去除BOD 5产生碱度＝181.53mg/L>100mg/L(以 CaCO 3计）5、污泥回流比及混合液回流比（1）污泥回流比R计算＝80001.2混合液悬浮固体浓度X（MLSS）＝4000mg/L 污泥回流比R＝X/（X R -X)=100%(一般取50～100％）（2）混合液回流比R 内计算总氮率ηN ＝（进水TN-出水TN）/进水TN＝62.50%混合液回流比R 内＝η/(1-η)=167%6、剩余污泥量（1）生物污泥产量1525.5kg/d(2)非生物污泥量P SP S ＝Q（X 1-X e ）＝1020kg/d (3)剩余污泥量ΔX ΔX＝P X +P S ＝2545.5kg/d 设剩余污泥含水率按99.20%计算mg/L (r为考虑污泥在沉淀池中停留时间、池深、污泥厚度等因素的系数，取VT dn T X q N V ,21000⨯=)1()(124.00c d W K S S Y N θ+-=r SVIX R 610==+-=c d X K S S YQ P θ1)(07、反应池主要尺寸计算（1）好氧反应池设2座曝气池，每座容积V 单＝V/n=3725.96m 3曝气池有效水深h=4m 曝气池单座有效面积A 单＝V 单/h=931.49m 2采用3廊道，廊道宽b=6m 曝气池长度L＝A 单/B=51.7m 校核宽深比b/h= 1.50校核长宽比L/b=8.62曝气池超高取1m，曝气池总高度H=5m （2）缺氧池尺寸设2座缺氧池，每座容积V 单＝V/n=1267.05m 3缺氧池有效水深h=4.1m 缺氧池单座有效面积A 单＝V 单/h=309.04m 2缺氧池长度L＝好氧池宽度＝18.0m 缺氧池宽度B＝A/L=17.2m8、进出水口设计（1）进水管。
好氧活性污泥法脱氮除磷技术
调节系统。
⑶反硝化
• 反硝化反应是指在无氧的条件下，反硝化 菌将硝酸盐氮(NO3-)和亚硝酸盐氮(NO2-)还 原为氮气的过程。
反硝化菌
• 属异养兼性厌氧菌，有氧存在时，以O2为电子受 体进行呼吸；在无氧而有NO3-或NO2-时，则以 NO3-或NO2-为电子受体，以有机碳为电子供体和 营养源进行反硝化。
➢温度
➢硝化反应的适宜温度是20-30℃，15℃以下，硝化 反应速度下降，5℃时完全停止。低温对硝酸菌的抑 制作用更为强烈，在低温12～14℃时常出现亚硝酸 盐的积累。在30～35℃较高温度下，亚硝酸菌的最 小倍增时间要小于硝酸菌，因此，通过控制温度和 污泥龄，可控制反应器中亚硝酸菌的绝对优势。 ➢ 温度对硝化菌的影响比反硝化菌大。反硝化反应 的最适宜温度是20-40℃，低于15℃反硝化反应速率 降低。
缺点：处理设备多，造价高，管理麻烦
⑵两级活性污泥法脱氮工艺
• 该工艺是将其中的前两级曝气池合并成一个曝气 池，使废水在其中同时实现氨化和硝化反应，因 此只是在形式上减少了一个曝气池，并无本质上 的改变。
两级生物脱氮工艺： BOD去除和硝化两个反应过程放在一起
⑶缺氧-好氧活性污泥法脱氮系统（A-O工艺）
表2 反硝化反应中氮的转化
–Ⅲ
–Ⅱ
氮 –Ⅰ 的 氧0
化 +Ⅰ
还 原
+Ⅱ
态 +Ⅲ
+Ⅳ
+Ⅴ
氨离子NH4+ 羟胺NH2OH 硝酰基NOH 亚硝酸根NO2— 硝酸根NO3—
–Ⅲ
–Ⅱ
氮 的
–Ⅰ
氧0
化 +Ⅰ
污水脱氮除磷的原理与工艺设计
NO3--N
NO2--N
NO
N2O
N2
反硝化细菌大量存在于污水处理系统中。 反硝化细菌是兼性细菌
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。
2013年7月13日
生物脱氮基本原理
缺氧反硝化过程
2H+OH2O
1molH=0.5molO(以BOD表示)
NO3 NO3 2 H H 2 O
总反应式为：
NH 4 2O2
硝化细菌
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2molH+，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4.57g。 》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。
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 (1)温度： 1970s，Downing提出：
n nm
Na Kn Na
nm(T ) 0.47 e0.098(T 15)
K n (T ) 10 0.051T 1.158
0.47—15℃时，亚硝酸菌最大比生长速率（d-1）
生物除磷就是利用PAOs，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。
有硝化功能的活性污泥法
2 NH3 3O2 2 HNO2 2 H 2O 619 kJ 2 HNO2 O2 2 HNO3 201kJ
脱氮除磷活性污泥法工艺
第六节脱氮除磷活性污泥法工艺一、生物脱氮技术二、生物除磷技术三、生物脱氮除磷技术城市污水经传统的生物处理以后，虽然绝大部分悬浮固体和有机物被去除了，但还残留微量的悬浮固体和溶解的有害物，如氮和磷等的化合物。
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，影响饮用水水源。
太湖的富营养化第六节脱氮除磷活性污泥法工艺一、生物脱氮技术二、生物除磷技术三、生物脱氮除磷技术生物脱氮技术在自然界，氮化合物是以有机体（动物蛋白、植物蛋白……）、氨态氮、亚硝态氮、硝态氮以及气态氮（氮气）的形式存在。
而在二级处理水中，氮则是以有机氮、氨态氮、亚硝态氮、硝态氮形式存在的。
前述技术对氮的去除率比较低。
N、P只满足微生物生理要求即可（100：5：1），因此对二者去除率低，仅为20-40%、5-20%，故城市污水中，氮是过剩的，这就是一般的二级污水厂对氮去除率较低的原因。
1.概述生物脱氮技术2.生物法脱氮（1）原理生物脱氮是在微生物的作用下，将有机氮和氨氮转化为氮气和氮氧化物气体的过程，包括氨化、硝化和反硝化（氨化）过程。
a.氨化反应322NHRCOHCOOHOHCOOHRCHNH+→+3222NHCORCOCOOHOCOOHRCHNH++→+有氧缺氧生物脱氮技术总反应式为：b.硝化反应好氧亚硝酸菌、硝化菌总反应式为：c.反硝化反应缺氧反硝化菌（异养）反硝化菌在厌氧、好氧交替的环境中生活为宜生物脱氮技术2.生物法脱氮（2）生物脱氮工艺P148①三段生物脱氮工艺②缺氧——好氧（AO）生物脱氮工艺③Bardenpho生物脱氮工艺生物脱氮技术2.生物法脱氮（2）生物脱氮工艺——①三段生物脱氮工艺将有机物氧化、硝化以及反硝化段独立开来，每一部分都有其自己的沉淀池和各自独立的污泥回流系统（传统工艺）。
生物脱氮技术2.生物法脱氮（2）生物脱氮工艺——①三段生物脱氮工艺第一级——曝气池，去除BOD、COD、有机N氨化为氨气或铵离子，经沉淀池后进入硝化曝气池。
脱氮除磷活性污泥法工艺
• 一、生物脱氮工艺 • 二、生物除磷工艺 • 三、生物脱氮、除磷工艺
精选ppt
1
§12-6 脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计
• 一、生物脱氮工艺
• 污水中氮的存在形式：有机氮和氨氮，少量或没有亚硝 酸盐和硝酸盐氮
• 传统废水生物处理主要去除废水中溶解状态的有机污染 物，对氨、磷等营养物质，只能去除细菌细胞生理需要 摄取的部分, 氮的去除率为10%-20%, 磷的去除率仅为 5%-20%。
硝化曝气池，氨态氮氧化为 NO-3-N，投碱以防止pH值
下降。
氨化，使有机氮转化为NH3、 NH4，去除BOD、COD。
反硝化反应器，采取厌氧-缺氧交 替运行方式。作为碳源，可投加
BOD5值可降至15-20mg/l左右
CH精3选OpHpt(甲醇)，或引入原废水
15
§12-6 脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计
池内能够产生精反选硝ppt化反应使污泥上浮
21
§12-6 脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计
• 一、生物脱氮工艺
• 2.生物脱氮工艺
• (2)前置缺氧-好氧生物脱氮工艺
• ③影响运行的因素与主要参数
• i. 水力停留时间(HRT)
• HRT是影响处理效果和反应器规模、尺寸的重要参数。
• 经验:脱氮效果与反应时间呈线性关系，在硝化与反硝化反应中，
精选ppt
2
§12-6 脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计
• 一、生物脱氮工艺
• 城市污水，炼油污水中，氮是过剩的。
• 自然界中存在氮循环的自然现象
有机氮
氨态氮 硝酸氮 氮气
有机N（尿素、氨基酸、蛋白质）
TKN (凯氏氮)
课程设计(脱氮除磷工艺)
③好氧区水里停留时间t1=
V1 Q
Y ④剩余污泥量 X=Q S(1 K dc
)+QX1-QXe
X Q( S 0 S e )
去除每1kgBOD产生的干污泥量=
= =0.5288(kgDs/kg BOD5)
2379 25000 (0.2 0.02)
(二)脱氧
①需氧化的氨氮量N1 ，氧化沟产生的剩余污泥中含氮率为12.4%，则用于生物合成 总氮 3810.36 1000 0.124
采用卧式表面曝气机曝气及推流，每隔一段时间， Pasveer氧化沟的曝气机就需停下来，使沟内 的污泥沉淀，排出处理后的出水。第一代氧 化沟沟深1～2.5m，为了达到连续运行， Pasveer氧化沟发展的多种形式， 设置了二沉池。这一阶段的 氧化沟主要是延时 曝气系统。
Pasveer氧化沟当时用来处理 村镇的污水，服务人口只有340人。 这一种间歇流的处理厂，它把常规处理 系统的四个主要内容合并在一个沟中完成， 白天进水曝气，夜间用作沉淀池，BOD5的 去除率达到97%左右。
脱氮除磷工艺
指导老师：房 妮 制 作 人 ：苏志超
●磷是有机物中的一种主要元素，是仅次于氮的微生物生长的重要元素。磷主要 来自：人体排泄物以及合成洗涤剂、牲畜饲养场及含磷工业废水。 ●在自然界，氮化合物是以有机物（动物蛋白、植物蛋白）、胺态氮、(NH4+、 NH3) 亚硝酸氮(NO2-)、硝酸氮(NO3-)以及气态氮(N2)形式存在的。 ●废水中的氮以有机氮、氨氮、亚硝酸氮和硝酸氮四种形式在。
氧化沟因其简易、运行管理方便 等优点，自60年代以来其数量和规 模不断增长和扩大，处 理能力已从300 人口当量发展到目前的1000万人口当量。 处理对象也从处理生活污水发展到既能处理 城市污水又能处理工业废水。这期间，有相当多 的工业废水也相继采用氧化沟技术进行处理的工程范例。
污水处理-脱氮除磷工艺共26页
谢谢
11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
污水处理-脱氮除磷工艺
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
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NH
4
2e
NH 2OH
羟胺
2e NOH
硝酰酰
2e
NO
2
2e
NO
3
同化作用脱氮
以剩余活性污泥的形式除去，氮被同化成微生物的 组成成分。
去除的氮依运行条件和水质而定，如果微生物细胞 中氮含量以12.5%计算，氮去除率在8%~20%。
硝化过程的影响因素：
（a）好氧环境条件，并保持一定的碱度：
H2O
NH
4
OH
这一平衡受pH的影响，pH为10.5~11.5时，因废水 中的氮呈饱和状态而逸出，所以吹脱法常需加石灰。
吹脱过程包括将废水的pH提高至10.5~11.5，然后曝 气，这一过程在吹脱塔中进行。
(2)折点加氯法
原理:
➢ 把足量的Cl2或NaClO加入废水中，当加入量达 到某点时，氨氮含量趋于零，氯含量较低；当氯 含量超过此点时，氯含量上升，此点称为折点。
化合物以及氨基酸等形式； ②少量氨态氮：NH3及NH4+等。 氨化作用：微生物分解有机氮化合物产生氨的过程。
很多细菌、真菌和放线菌都能分解蛋白质及其含氮衍 生物，其中分解能力强并释放出氨的微生物称为氨化 微生物。 氨化的条件：好氧或厌氧 以氨基酸为例：
RCHNH 2COOH H2O RCOHCOOH NH 3
（d）硝化菌在反应器内的停留时间，即生物 固体平均停留时间（污泥龄）SRT，必须大于 其最小的世代时间，否则将使硝化菌从系统中 流失殆尽，一般认为硝化菌最小世代时间在适 宜的温度条件下为3d。SRT值与温度密切相关， 温度低，SRT取值应相应明显提高。每繁殖一代所需的
时间,称为世代时间
（e）除有毒有害物质及重金属外，对硝化 反应产生抑制作用的物质还有高浓度的NH4-N、 高浓度的NOx-N、高浓度的有机基质、部分有 机物以及络合阳离子等。
大多数反硝化菌属异养兼性厌氧菌，在有氧存在 时，它会以O2为电子受体进行呼吸；在无氧而有NO3或NO2-存在时，则以NO3-或NO2-为电子受体，以有机 碳为电子供体和营养源进行反硝化反应。
在反硝化菌代谢活动的同时，伴随着反硝化菌 的生长繁殖，即菌体合成过程，反应如下：
3NO
3
14CH 3OH
CO
(2)反硝化反应：
反硝化反应是指在缺氧的条件下，反硝化菌将硝 酸盐氮(NO3-)和亚硝酸盐氮(NO2-)还原为氮气的过程。
6NO3 2CH3OH 硝酸还原菌6NO2 2CO2 4H2O
6NO2 3CH3OH 亚硝酸还原菌3N2 3CO2 3H2O 6OH-
总反应式为：
6NO3 5CH3OH 反硝 化菌3N2 5CO2 7H2O 6OH-
2
3H
3C5H7O2N
19H
2O
式中：C5H7O2N为反硝化微生物的化学组成。 反硝化还原和微生物合成的总反应式为：
NO
3
1.08CH 3OH
H
0.065C
5H7O2N
0.47 N2
0.76CO
2
2.44H
2O
从以上的过程可知，约96％的NO3-N经异化过 程还原为N2，4％经同化过程合成微生物。
2NH
4
3HClO
N2
5H 3Cl 3H 2O
此法可使水中氨氮含量低于0.1mg/L，远低于城 镇污水处理厂污染物排放标准（GB 18018-2002) 一级A标准为5mg/L。
(2) 折点加氯法: 含氨氮的水加氯时，有下列反应：
Cl 2 H2O HClO H Cl
NH
4
HClO
NH 2Cl
H
H2O
一氯胺
NH
4
2HClO
NHCl 2
H
2H 2O
二氯胺
NH
4
3HClO
NCl 3 H
3H 2O
三氯化氮
NH 2Cl 0.5HClO 0.5N2 1.5H 1.5Cl 0.5H2O
2NH
4
3HClO
N2
5H
3Cl
3H 2O
(3) 离子交换法:
式中：C5H7O2N为反硝化微生物的化学组成。 反硝化还原和微生物合成的总反应式为：
NO
3
1.08CH 3OH
H
0.065C
5H7O2N
0.47 N2
0.76CO
2
2.44H
2O
从以上的过程可知，每还原1g硝酸根，需3.0mgBOD, 可产生3.47g碳酸钙（碱度），0.45g反硝化菌。
第六节 脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计
城市污水经传统的二级处理以后，氮和 磷仍存。
氮、磷引起水体的富营养化，影响饮用水 水源。
太湖的富营养化
一、氮的去除
废水中氮的存在形式：有机氮、氨氮、亚硝酸氮和硝 酸氮四种。
1. 化学法除氮
(1) 吹脱法:
废水中，NH3与NH4+以如下的平衡状态共存：
NH 3
硝化菌为了获得足够的能量用于生长，必须氧化 大量的NH3和NO2-，氧是硝化反应的电子受体，反应 器内溶解氧含量的高低，必将影响硝化反应的进程， 在硝化反应的曝气池内，溶解氧含量不得低于1mg/L， 多数学者建议溶解氧应保持在1.2~2.0mg/L。
在硝化反应过程中，释放H+，使pH下降，硝化 菌对pH的变化十分敏感，为保持适宜的pH，应当在 污水中保持足够的碱度，以调节pH的变化，lg氨态氮 （以N计）完全硝化，需碱度（以CaCO3计）7.14g。 对硝化菌的适宜的pH为8.0~8.4。
（b）混合液中有机物含量不应过高：硝化 菌是自养菌，有机基质浓度并不是它的增殖限 制因素，若BOD值过高，将使增殖速度较快的 异养型细菌迅速增殖，从而使硝化菌不能成为 优势种属。一般BOD5低于20mg/L.
（c）硝化反应的适宜温度是20~30℃， 15℃以下时，硝化反应速度下降，5℃时完全 停止。
常用天然的离子交换剂，如沸石等。 与合成树脂相比，天然离子交换剂价格便宜且 可用石灰再生。
2. 生物法脱氮
见p86
1) 生物脱氮机理
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气体的过程。其中包括氨化、硝化和反硝 化等过程。
(1)氨化反应： 新鲜污水中氮的存在形态 ①主要是有机氮：如蛋白质、尿素、胺类化合物、硝基
RCHNH 2COOH O2 RCOCOOH CO 2应是在好氧条件下，在亚硝酸菌和硝酸 菌的作用下将NH4+转化为NO2-和NO3-的过程。
2NH
4
3O 2
亚硝化菌 2NO
2
4H
2H
2O
2NO2 2O2 硝酸菌2NO3
总反应式为：
NH4 2O2 硝化细菌NO3 2H H2O