污水生物脱氮除磷原理及工艺

二、Phostrip除磷工艺——生物除磷和化学除磷相结合
二、Phostrip除磷工艺
工艺特点： • 除磷效果好，处理出水的含磷量一般低于1mg/l；
• 污泥的含磷量高，一般为2.1~7.1%； • 石灰用量较低； • 污泥的SVI低于100，污泥易于沉淀、浓缩、脱水， 污泥肥分高，不易膨胀。
第六节 同步脱氮除磷工艺
好氧或厌氧条件 碱度增大，pH值升高 O2或无氧 异养细菌 绝对好氧条件 碱度下降，pH值降低 O2 氨氧化细菌 （自养型） 亚硝化作用 绝对好氧条件 碱度和pH值无变化 O2 硝化细菌 -N （自养型） NO -N
3
有机氮
NH4+-N
NO2
①氨化作用
硝化作用
②硝化作用
碱度增大，pH值升高 缺氧条件 有机物 有机物
•
生物除磷的原理与过程
好氧条 件下， 除磷菌 过量摄 取磷
厌氧条 件下， 除磷菌 将磷释 放 I——PHB（聚羟基丁酸）
S——聚合磷酸盐
高含磷 污泥的 排出
生物除磷的原理与过程
厌氧环境中： 污水中的有机物在厌氧发酵产酸菌的作用下转化 为乙酸苷；而活性污泥中的聚磷菌在厌氧的不利状态 下，将体内积聚的聚磷分解，分解产生的能量一部分 供聚磷菌生存，另一部分能量供聚磷菌主动吸收乙酸 苷转化为PHB(聚β-羟基丁酸)的形态储藏于体内。 聚磷分解形成的无机磷释放回污水中，这就是厌 氧释磷。
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。
1、三级活性污泥法流程：
①碳化： ②氨化：
1、三级活性污泥法流程：
• 由Barth首先开创；
• 三级各自具有独立的污泥系统； • 优点： 氨化、硝化、反硝化是在各自的反应器中进 行，反应速率快且较彻底； • 缺点： 处理设备多，造价高，运行管理较为复杂。
2、两级活性污泥法脱氮工艺
二、缺氧——好氧活性污泥脱氮系统（A—O工艺）
●化能自养型；
●生长缓慢，世代时间长。
2、硝化反应过程及反应方程式：
①亚硝化反应： 加上合成，则：
NH 4 1.5O2 NO2 H 2O 2H
55NH4++76O2+109HCO3C5H7O2N+54NO-2+57H2O+104H2CO3
●亚硝酸盐细菌的产率是：0.146g/g NH4+-N ●氧化1mg NH4+-N为NO2--N，需氧3.16mg ●氧化 1mg NH4+-N 为 NO2--N ，需消耗 7.08mg 碱度以 (CaCO3 计)
羟磷灰石
第二节
废水生物脱氮的基本原理
一、生物脱氮的基本过程：
①氨化(ammonification) ——含氮有机物，在生物处理过程 中被（好氧或厌氧）异养微生物氧化分解为氨氮； ②硝化 (nitrification) —— 由好氧自养硝化菌将氨氮转化为 NO2和NO3； ③反硝化 (denitrification) —— 缺氧条件下，在异养反硝化 菌的作用下将NO2和NO3还原转化为N2。
NO2-N为NO3-N，需氧 1.11mg
几乎不消耗碱度
2、硝化反应过程及反应方程式：
③总反应： 加上合成，则：
NH 4 1.86O2 1.98HCO3 (0.0181 0.0025 )C5 H 7 O2 N 1.04H 2 O 0.98NO3 1.88H 2 CO3
2、硝化反应过程及反应方程式：
②硝化反应： 加上合成，则：
400NO2 NH 4 4 H 2 CO3 HCO3 195O2 C5 H 7 O2 N 3 H 2 O 400NO3
NO2 0.5O2 NO3
硝酸盐细菌的产率是：0.02g/gNO2-N 氧化1mg
——又称“前臵式反硝化生物脱氮系统”
二、缺氧——好氧活性污泥脱氮系统（A—O工艺）
•
优点：
以污水中有机物为反硝化碳源，无须外加 在反硝化反应过程中产生的碱度可补偿硝化反应消耗的 碱度的一半左右； 硝化曝气池在后，使反硝化残留的有机物得以进一步去 除，无需增建后曝气池。
• 缺点：
出水中含有一定浓度硝酸氮，有可能在二沉池中进行反 硝化，造成污泥上浮
反硝化反应的方程式
• 以[H]为电子供体：
NO3 2[H ] NO2 H 2O
2H 2NO2 6[ H ] N 2 4H 2O
反硝化反应方程式
• 以甲醇为电子供体：
3NO CH 3OH 3NO 2H 2O CO2
2H 2NO2 CH 3OH N 2 3H 2O CO2
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%。
减弱了。
⑦氧化还原电位： l好氧区的ORP: + 40~50mV；缺氧区的ORP: -160~ 5mV
第四节 废水生物脱氮工艺与技术
一、活性污泥法脱氮传统工艺 二、缺氧 — 好氧活性污泥法生物脱氮系统（ A—O 工 艺） 三、氧化沟生物脱氮工艺 四、生物转盘生物脱氮工艺
一、活性污泥法脱氮传统工艺
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
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。 进水
石灰或 石灰乳
调节pH值 沉淀池 吹 脱 塔
出水
排泥
吹脱法脱氨工艺流程
二、脱氮的物化法
2）加氯法去除氨氮：
NH 4 HOCl NH 2Cl H H 2O
2NH 2Cl HOCl N 2 3Cl H 2O 3H
生物脱氮除磷原理及工艺
概述 生物脱氮原理 生物脱氮工艺与技术 生物除磷原理 生物除磷工艺与技术 同步脱氮除磷工艺
第一节
概述
一、营养元素的危害
二、脱氮的物化法 三、除磷的物化法
一 营养元素的危害
• •
氨氮会消耗水体中的溶解氧； 含氮化合物对人和其它生物有毒害作用：
氨氮对鱼类有毒害作用； NO3和NO2可被转化为亚硝胺——“三致”物质； 水中NO3高，可导致婴儿患变性血色蛋白症 —— “Bluebaby”；
三、氧化沟生物脱氮工艺
四、生物转盘硝化脱氮工艺
好氧碳化及硝化
进 水
BOD去除
缺氧 脱氮
好氧
第五节 废水生物除磷工艺与技术

厌氧—好氧生物除磷工艺
生物法与化学法结合的除磷工艺

一、厌氧——好氧除磷工艺(A—O工艺)
一、厌氧——好氧除磷工艺(A—O工艺)
工艺特点： • 水力停留时间为3~6h； • 曝气池内的污泥浓度一般在2700~3000mg/l； • 磷的去除效果好（~70%），出水中磷的含量低于1mg/l； • 污泥中的磷含量约为4%，肥效好； • SVI小于100，易沉淀，不易膨胀。
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
每mgNH4+--N被氧化为氮气，至少需要7.5mg的氯。 NaOCl 进水
加氯反应池
吸活 附性 塔炭
出水
二、脱氮的物化法
3）选择性离子交换法去除氨氮：
采用沸石作为除氨的离子交换体。
进水
澄清或 过滤
沸石 离子 交换 床
再生 液脱 氮
NH3或N2
出水
三、除磷的物化法（混凝沉淀法）
1）铝盐除磷:
3 Al 3 PO4 AlPO4
反硝化细菌 （异养型）
百度文库N2
NO2-N
反硝化细菌 （异养型）
③反硝化作用
第三节 废水生物除磷原理
（1）有关废水中的磷的基本概念： • 废水中的存在形式： 无机磷酸盐（H2PO4-、HPO42-、PO43-）、 聚磷酸盐 有机磷，等； • 所有细菌都从环境中摄取磷；
•
磷细菌（也称为聚磷菌、除磷菌），可过量、超出生 理需要的摄取磷，以聚合磷酸盐的形式贮存在细胞体 内， 从系统中排出这种高磷污泥，就可达到除磷的目的。
三、反硝化反应
1、反硝化反应过程及反硝化菌 • 定义：硝酸盐或亚硝酸盐在反硝化菌的作用下，被还原为气 态氮（N2）的过程； • 反硝化菌属异养型兼性厌氧菌，并不是一类专门的细菌，分 属近十个不同的属，存在于土壤和污水处理系统中，如变形 杆菌、假单胞菌等，土壤微生物中有 50%是这一类具有还原 硝酸盐能力的细菌； • 反硝化菌能在缺氧条件下，以 NO2-N 或 NO3-N 为电子受体， 以有机物为电子供体，而将氮还原； • ①同化反硝化，最终产物是有机氮化合物，是菌体的组成部 分； ②异化反硝化，最终产物为分子态的氮气。
•
氮磷浓度升高加速水体的“富营养化”过程；
太湖的富营养化
二、脱氮的物化法
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。
1）氨氮的吹脱法：
废水中，NH3与NH4+ 以如下的平衡状态共存：
NH3 H2O NH OH 4
二、脱氮的物化法
NH 3 H 2O NH 4 OH
③温度： l 5~30C；
二、生物除磷过程的影响因素
④pH值： l 6~8。 ⑤BOD5负荷： l BOD/TP > 20； l 小分子易降解的有机物诱导磷的释放的能力更强； l 磷的释放越充分，磷的摄取量也越大。 ⑥硝态氮 l 硝酸盐应小于2mg/l；当COD/TKN 10，硝酸盐的影响就
NH 4 2O2 NO3 H 2O 2H
mg NH4+-N为NO3—N，需氧4.57mg，其中亚硝化反 应3.43mg，硝化反应1.14mg，需消耗碱度7.14mg(以CaCO3 计)
氧化1
3、硝化反应的环境条件：
①好氧条件(DO不小于1mg/l)，并能保持一定的碱度以 维持稳定的pH值(适宜的pH为8.0~8.4)； ②一般要求进水BOD5在15~20mg/l以下； ③适宜温度：20~30C； < 15C，速率下降；<5C，完全停止； ④污泥龄，须大于其最小世代时间(一般为3~10天)； ⑤抑制物质： 高浓度的氨氮、（亚）硝酸盐、有机物、重金属离 子等
二、硝化反应（Nitrification）
• 分为两步：
NH 4 NO2
NO NO
由两组自养型硝化菌分步完成：
2
3
①氨氧化细菌，或亚硝化细菌（Nitrosomonas）； ②亚硝酸盐氧化细菌，或硝化细菌（Nitrobacter）
1、硝化细菌的特性
●都是革兰氏阴性、无芽孢的短杆菌和球菌； ●强烈好氧，不能在酸性条件下生长； ●无需有机物，以无机含氮化合物为能源，以无机C （CO2或HCO3-）为碳源；
好氧环境中：
进入好氧状态后，聚磷菌将储存于体内的PHB 进行好氧分解并释出大量能量供聚磷菌增殖等生理 活动，部分供其主动吸收污水中的磷酸盐，以聚磷 的形式积聚于体内，这就是好氧吸磷。
剩余污泥中包含过量吸收磷的聚磷菌，也就是 从污水中去除的含磷物质。 普通活性污泥法通过同化作用除磷率可以达到 12%~20%。而具生物除磷功能的处理系统排放的剩 余污泥中含磷量可以占到干重5%~6%，去除率基本 可满足排放要求。