污水的脱氮除磷技术 PPT

在厌氧条件下，聚磷菌将其体内的有机磷转化为无机 磷并加以释放，并利用此过程产生的能量摄取废水中的溶 解性有机基质以合成聚-β-羟基丁酸盐（PHB）颗粒；
在好氧条件下，聚磷菌将PHB降解以提供摄磷所需能 量，从而完成聚磷过程。
可见，生物除磷是系统中污泥在厌氧-好氧交替运行 的条件下通过磷的释放和对磷的摄取，最终通过剩余污泥 的排放而完成的。
吹脱法脱氨处理流程
N 4 H O N 2 C C H H l l H 2 O 2 N 2 C H H l O N 2 3 C C H 2 l O l 3 H
（２）化学氧化法 利用强氧化剂将氨氮直接氧化成氮气进行脱除的一种
方法。(折点加氯法）
（３）离子交换法 利用沸石中的阳离子与废水中的NH4+进行交换以达到脱
① 同化反硝化，即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，即最终产物是氮气（N2）。 ⅱ：反硝化反应过程与方程式
以甲醇为电子供体：
ⅲ：硝化反应所需要的环境条件 ① 碳源：一是原废水中的有机物，当废水的C/N大于
3~5时，可认为碳源充足；二是外加碳源，多采用甲醇； ② pH值：适宜的pH值是6.5~7.5，pH值高于8或低于6，
采用石灰作为除磷的絮凝剂已在国内外被广泛采用。
据研究，当pH值为11.5时，石灰法的除磷效率较高， 磷的去除率可达99%。缺点是药剂费导致系统运行费用偏 高，同是易在池子、管道和其他设备上结垢，大量沉渣污 泥需处理，费用较高。
2、生物法除磷
（1）生物法除磷的机理 生物法除磷的核心是聚磷菌的超量吸磷现象：
污水的脱氮除磷技术
主要内容
水体富营养化的概念、危害及控制方法 污水脱氮技术 污水除磷技术 污水同步脱氮除磷技术
一、富营养化的危害及控制方法
1、水体的富营养化
水体富营养化是由于氮、磷等植物营养物的排入 引起水体中藻类大量繁殖的现象。
在湖泊、水库、河口和港湾等水流较缓的区域， 最容易发生水体富营养化现象。一般来说，总磷和无 机氮分别为20mg/m3和300mg/m3，就可以认为水体 已处于富营养化的状态。
② 硝化（Nitrification）：废水中的氨氮在硝化菌（好 氧自养型微生物）的作用下被转化为NO2 和NO3的过程；
③反硝化（Denitrification）：废水中的NO2 和NO3在 缺氧条件下在反硝化菌（兼性异养型细菌）的作用下被还 原为N2的过程。 （2）硝化反应 ⅰ：硝化反应的基本原理
（1）藻类过度生长繁殖，将造成水中溶解氧的急剧 变化，有可能在一定时间内使水体处于严重缺氧状态， 严重影响鱼类的生存。
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
（2）藻类大量繁殖，降低了水的透明度；同时，藻 类的生长过程还会向水体排放有毒物质，影响鱼类的生 存；
（3）藻类在水体中占据的空间越来越大，占据水体 空间、阻塞水道，使鱼类活动的空间越来越小；
（4）沉于水底的死亡藻类在缺氧状态下腐化、分解， 使水体变黑、变臭。
3、水体富营养化的控制
水体富营养化的防治是水环境保护中的重要问题，受 到国内外的重视，水体富营养化主要防治的方法有：
（1）控制N、P的排放； （2）对废水作深度处理； （3）打捞藻类，人工曝气； （4）疏浚底泥； （5）引水（不含营养物）稀释； （6）使用化学药剂或引入病毒杀死藻类等。
第一级曝气池的功能： ① 碳化——去除BOD5、COD； ② 氨化——使有机氮转化为氨氮；
第二级是硝化曝气池，投碱以维持pH值； 第三级为反硝化反应器，可投加甲醇作为外加碳源或引入 原废水。
该工艺流程的优点是有机物降解菌、硝化菌和反硝化 菌分别在各自的反应池内生长繁殖，并且有各自的沉淀 池和回流设施，氨化、硝化、反硝化分别在各自的反应 池中进行，反应速率较快且较彻底；
氮的目的。 常用斜发沸石作为除氨的离子交换体，它对氨离子的选
择优于钙、镁、钠等离子。
２、生物法
生物法是目前运用最广、最有研究前景的方法。
（１）生物脱氮的基本原理
传统的生物脱氮机理认为：脱氮过程一般包括氨化、 硝化和反硝化三个过程。
① 氨化（Ammonification）：废水中的含氮有机物，在 生物处理过程中被好氧或厌氧异养型微生物氧化分解为氨 氮的过程；
ⅳ、氧化沟工艺
氧化沟功能分区示意图
由于氧化沟的运行工艺特征，会在其反应沟渠内的不同部 位分别形成好氧区、缺氧区，使得氧化沟内的活性污泥分别经 过好氧区和缺氧区，从而可以实现生物脱氮功能。
三、污水除磷技术
1、化学法除磷
废水中磷的存在有3 种形态: 正磷酸盐、聚磷酸盐和有 机磷。
在二级生化处理中, 能将聚磷酸盐和有机磷转化成正 磷酸盐, 然后在废水中加入药剂与磷酸根进行反应生成沉 淀去除, 同时生成的絮凝体对磷也有吸附去除的作用。现 在常用的化学试剂为含铁离子、含钙离子或含铝离子等金 属化合物。
该工艺优点反应速率大，而且比较彻底。
缺点是处理设施多，占地面积大，造价高，管理不够 方便，因此在实践中采用比较少。
ⅲ、缺氧——好氧活性污泥法脱氮系统（A—O工艺）
缺氧——好氧活性污泥法脱氮系统 （前置反硝化脱氮系统）
反硝化反应器设置在流程的前端，而去除BOD、进行 硝化反应的综合好氧反应器则设置在流程的后端；因此， 可以实现进行反硝化反应时，利用原废水中的有机物直接 作为有机碳源，将从好氧反应器回流回来的含有硝酸盐的 混合液中的硝酸盐反硝化成为氮气；
硝化反应分为两步进行：①亚硝化 ； ②硝化。
它是由两组自养型硝化菌分两步完成的：
① 亚硝酸盐细菌（或称为氨氧化细菌）；
② 硝酸盐细菌（或称为亚硝酸盐氧化细菌）。
这两种硝化细菌的特点： ① 强烈好氧，不能在酸性条件下生长； ② 化能自养型，以无机C为碳源，以氧化无机含氮化合
物获得能量； ③ 生长缓慢，世代时间长。
此外，在工艺运行方式上，生物脱氮的O段要长，以 保证硝化，并满足回流硝态氮的需要；而生物除磷的O段 要短，以保持较高的污泥负荷即相对较短的泥龄，才能通 过排除较多的剩余污泥以排除磷。
（3）生物除磷过程的影响因素 ① 溶解氧： 在除磷菌释放磷的厌氧反应器内，应保持绝对的厌氧 条件；在除磷菌吸收磷的好氧反应器内，则应保持充足的 溶解氧； ② 污泥龄： 生物除磷主要是通过排除剩余污泥而去除磷的，因此 剩余污泥的多少对脱磷效果有很大影响，一般污泥龄短的 系统产生的剩余污泥多，可以取得较好的除磷效果；
而且，在反硝化反应器中由于反硝化反应而产生的碱 度可以随出水进入好氧硝化反应器，补偿硝化反应过程中 所需消耗碱度的一半左右；
好氧的硝化反应器设置在流进一步去除，无需增建后 曝气池。
在A/O工艺中，回流比的控制非常重要，回流比过低， 会使脱氮池中的BOD/NO3-过高，导致反硝化菌因无充足 的NO3-作电子受体而影响反硝化的速率，更重要的是出 水硝态氮浓度高；反之，若回流比过高，则BOD/NO3-过 低，反硝化的作用因得不到足够的碳源而受抑制。一般控 制回流比为3~5Q。
（1）在湖泊、水库等淡水区域水体富营养化主要表现为绿
藻和蓝藻的大量生长，也称水华现象；
（2）在河口、海湾等区域的水体富营养化会导致红藻等藻 类的大量繁殖，也称为赤潮现象 。
2、水体富营养化的危害
如果氮、磷等植物营养物质大量而连续地进入湖泊、 水库及海湾等缓流水体，将促进各种水生生物的活性， 刺激它们异常繁殖（主要是藻类），这样就带来一系列 严重后果：
二、污水脱氮技术
１、物理化学法
（１）吹脱法
在碱性条件下，利用氨氮的气相浓度和液相浓度之间 的气液平衡关系进行分离的一种方法。
污水中的氨氮是以氨离子(NH4+)和游离氨(NH3)两种 形式保持平衡状态而存在：
NH3 + H2O
NH4+ + OH－
将pH值保持在11.5左右(投加一定量的碱)，让污水流 过吹脱塔，使NH3逸出，以达脱氮目的。
ⅱ：硝化反应过程与方程式 ① 亚硝化反应： ② 硝化反应：
③ 总的硝化反应：
如果不考虑合成，则：氧化1mg NH4+-N为NO3-N， 需氧4.57mg，需消耗碱度7.14mg(以CaCO3计)。 ⅲ：硝化反应所需要的环境条件
两种硝化菌对环境的变化都很敏感，要求较苛刻，主要 如下：
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)；
反硝化速率将大大下降；
③ 溶解氧：反硝化菌适于在缺氧条件下发生反硝化反应， 所以反硝化反应宜于在缺氧条件下进行，溶解氧应控制在 0.5mg/l以下；
④ 温度：最适宜温度为20~40C，低于15C其反应速率 将大为降低。
（4）生物脱氮的工艺流程 ⅰ、传统脱氮工艺
活性污泥法传统脱氮工艺 （三级生物脱氮系统）
主要优点是： ① 工艺中只设一个污泥回流系统，好氧菌、硝化菌 和反硝化菌都处于缺氧—好氧交替的环境中，构成一个混 合菌群，有利于改善污泥沉降性能，控制污泥膨胀； ② 可得用前置的反硝化过程所产生的碱度补偿约50% 的硝化过程所消耗的碱度，因此对含氮浓度不高的废水可 不必另行投药调节pH值。 主要缺点是：是二沉池中可能发生反硝化反应，使污 泥上浮，影响出水水质。
反硝化菌属异养型兼性厌氧菌，在存在分子氧时，利
用分子氧作为最终电子受体分解有机物；在无分子氧时， 则利用NO3-或NO2- 中的N5+和N3+作为电子受体，O2-作为 受氢体生成H2O和OH-，有机物则作为碳源及电子供体提 供能量并得到氧化稳定。
在反硝化菌的代谢活动下， NO3-或NO2-中的N可以有 两种转化途径：
厌氧池的污泥回流量是影响生物除磷效果的关键因素 之一。
由于传统A2/O工艺从沉淀池回流至厌氧池的污泥多少 会一定量的NOx-，污泥回流量大，带入的NOx-过多，会 抑制厌氧池中的聚磷菌进行磷的释放而影响整个系统的除 磷效果；而污泥回流量过小，进入厌氧池的聚磷菌相应减 少，同样影响系统的除磷能力。因此，需严格控制污泥回 流量，国内通常将污泥回流量控制为进入流量的0.5~1.0倍。