污水的深度处理脱氮除磷

无机氮（Inorganic-N） Inorganic亚硝酸氮（ 亚硝酸氮（NO2-―N） 无机氮一部分由有机氮经微生物 分解转化后形成， 分解转化后形成，还有一部分来自 硝酸氮（ 硝酸氮（NO3-―N） 施用氮肥的农田排水和地表径流， 施用氮肥的农田排水和地表径流， 某些工业废水（焦化、化肥厂）。 某些工业废水（焦化、化肥厂）。 氨氮（ 氨氮（NH4+-N）
剩余污泥
A/O脱氮工艺的特点 脱氮工艺的特点
内循环（硝化液回流） 内循环（硝化液回流） 进水
防 止 污 泥 膨 胀 为
反硝化 缺氧
需要双循 为硝化减 轻了负担 环系统 无需加 碳源
BOD去 BOD去 除硝化 好氧
反硝化能补充 出水中含 一些碱度 一定的NO3碱 一定的NO 沉淀池 度
出水 好氧出水， 好氧出水， 沉淀池 COD去除 COD去除 ， 产 效果好 污泥
脱氮流程短 投资省 一
污泥产 量小 回流量，一 回流量， 加了 污泥回流 缺氧 响反硝化
污泥
SBR法脱氮的典型运行方式 3. SBR法脱氮的典型运行方式
曝气， 曝气， 去除有机 物，硝化 缺氧搅拌， 缺氧搅拌， 反硝化 碳源
进水期
反应期
反应期
沉淀期
排水期
在好氧条件下通 过增大曝气量、反应 过增大曝气量、 时间与污泥龄来强化 硝化反应
脱氮原理与工艺技术
氮在水体中的存在形态 总氮 有机氮（Org-N） Org主要来源于生活污水、 主要来源于生活污水、 指蛋白质、多肽、 指蛋白质、多肽、氨 农业废弃物（牲畜粪便等） 农业废弃物（牲畜粪便等） 基酸和尿素等 和工业废水（如羊毛加工、 和工业废水（如羊毛加工、 制革、印染）。 制革、印染）。
a. 短程生物脱氮技术的原理与优点
NH4 + 3/2O2 6NO2- + 3CH3OH + 3CO2
+
NH4+ +
2O2
硝化
NO3- + H2O +2 H+
NO2- + H2O + 2H+
节省25%O2
反硝化 3N2 + 6 HCO3- + 7H2O 6NO3- + 5CH3OH + CO2
节省40% CH3OH 短程硝化－ 短程硝化－反硝化工艺的优点 短程生物脱氮的优点 短程生物脱氮的优点 生物脱氮 与传统硝化反硝化相比， 与传统硝化反硝化相比，短程硝化反硝化不仅可以节省能耗 25%（以氧计），节约碳源40% 以甲醇计）， ），节约碳源40%（ ），而且可以缩短反 约25%（以氧计），节约碳源40%（以甲醇计），而且可以缩短反 应时间，大幅度降低产生的污泥量。 应时间，大幅度降低产生的污泥量。
第七章污水的深度处理与回用 ７.1 概述
1、深度处理——是进一步去除常规二级处理所不能完 、深度处理 是进一步去除常规二级处理所不能完 全去除污水中杂质的净化过程 2 、深度处理目的：水资源短缺、污水回用 深度处理目的：水资源短缺、 脱色 除臭 COD BOD SS 3、深度处理对象 营养型无机盐 重金属 细菌、 细菌、病菌 4、深度处理水用途；排放、回用、回灌地下 。 、深度处理水用途；排放、回用、
1.传统的三级活性污泥脱氮工艺 1.传统的三级活性污泥脱氮工艺
甲 醇 碱度 沉淀池 进水 曝气池 池 沉淀池 沉淀池 出水
2.A/O脱氮工艺 2.A/O脱氮工艺 N2
进水 反硝化 缺氧 BOD去除 BOD去除 硝化 好氧 内循环(硝化液回流) 内循环(硝化液回流)
碱 度
沉淀池
出水
污泥回流
A/O脱氮工艺 A/O脱氮工艺
总凯氏氮
Nitrogen：TKN） （Total Kjelddly Nitrogen：TKN）
脱氮原理与工艺技术 好氧条件下,有机氮化合物在氨化 好氧条件下 有机氮化合物在氨化 菌的作用下，分解转化为氨态氮。 菌的作用下，分解转化为氨态氮。
氨化
硝化
NH+ 4
− NO2
3 + O2 亚硝化菌→ NO− + H 2O + 2H+ + ∆H 2 2
硝化反应的控制条件 3 充足的溶解氧 不能低于1mg/L 不能低于1 3 足够的曝气时间 3 pH值 ：7.5-8.0 适当补充碱度 ， 最好是 HCO3pH值 适当补充碱度，最好是HCO 碱度 3 生物固体停留时间（污泥龄）：硝化菌增殖速 生物固体停留时间（污泥龄） 度慢， 度慢，污泥龄至少应为硝化菌最小世代时间的 倍以上。 2倍以上。
理论预测10多年之后，荷兰人Mulder首先在用于反硝化的流化床中 理论预测10多年之后，荷兰人Mulder首先在用于反硝化的流化床中 10多年之后 Mulder 发现了这一现象。ＡＮＡＭＭＯＸ微生物的增长速率与产率是非常低的, 。ＡＮＡＭＭＯＸ微生物的增长速率与产率是非常低的 发现了这一现象。ＡＮＡＭＭＯＸ微生物的增长速率与产率是非常低的, 但是氮的转换率与传统好氧硝化的转换率相当。ＡＮＡＭＭＯＸ 。ＡＮＡＭＭＯＸ无需有 但是氮的转换率与传统好氧硝化的转换率相当。ＡＮＡＭＭＯＸ无需有 机碳源存在,碳酸盐/二氧化碳是ＡＮＡＭＭＯＸ ＡＮＡＭＭＯＸ微生物生长所需的无机 机碳源存在,碳酸盐/二氧化碳是ＡＮＡＭＭＯＸ微生物生长所需的无机 碳源。因此具有耗氧量低、污泥产量少、不需外加碳源等优点。 碳源。因此具有耗氧量低、污泥产量少、不需外加碳源等优点。
在缺氧条件下方便 地投加原污水〔 地投加原污水〔或甲 醇等〕 醇等〕提供充足的有 机碳源作为电子供体
污水生物脱氮理论与技术的新进展
a. 短程生物脱氮技术的原理与优点
NO2NO3NO2N2
NH4
+
a) 全程硝化反硝化生物脱氮途径 NH4+ NO2N2
b) 短程硝化反硝化生物脱氮途径 传统脱氮途径和亚硝酸型脱氮途径对比
1 − + O2 硝酸菌→ NO3 + ∆H 2
反硝化
缺氧条件下
NO2NO3NO2-
NH2OH N 2O
有机体（同化反硝化） 有机体（同化反硝化） N2（异化反硝化）
硝化作用段微生物 亚硝酸菌： 亚硝酸菌：氧化氨 的细菌;专性好氧, 的细菌;专性好氧, 化能自养,G 化能自养,G-,最 适温度25 25适温度25-30℃, 最适pH 7.5pH值 最适pH值7.5-8.0, 世代时间8h 8h世代时间8h-1d 硝 酸 菌 ： 氧 化 NO2的细菌; 专性好氧; 的细菌 ; 专性好氧 ; 化 能 自 养 , 以 CO2 为 碳 源 ; 最 适 pH 值 7 . 5 - 8. 0 , 最 适 温 度 25-30℃ 25-30℃, 世 代 时 间 几天。 8h-几天。
反硝化菌的种类很多，重要的有： 反硝化菌的种类很多，重要的有： 脱氮微球菌（ denitrificans）、 脱氮微球菌（Micrococcus denitrificans）、 脱氮假单胞菌（ 脱氮假单胞菌（Pscudomonas denitrificans ）、 脱氮色杆菌（ 脱氮色杆菌（Chromobacterium denitrificans ）、 荧光假单胞菌（ fluorescens） 荧光假单胞菌（ Pscudomonas fluorescens）等
二级处理水深度处理的目的、 表7—1 二级处理水深度处理的目的、去除对象和所 采用的处理技术与工艺流程
处理 目的
排放水体 再用
去除对象
悬浮状态
有关指标
SS VSS BOD5 COD TOC TOD T—N K—N NH3—N NO2-—N NO3-—N PO4—P T—P
采用的主要ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ理 技术
快滤机、微滤机、 快滤机、微滤机、混凝沉淀 混凝沉淀、活性炭吸附、 混凝沉淀、活性炭吸附、臭 氧氧化 吹脱、折点氯化脱氨、 吹脱、折点氯化脱氨、生物 脱氮 生物脱氮 金属盐混凝沉淀 石灰混凝 沉淀晶析法 生物除磷
反硝化作用段微生物 反硝化菌：所有能 反硝化菌： 以NO3-为最终电子 受体, 受体,将HNO3还原 的细菌总称， 为N2的细菌总称， 化能异养菌。 化能异养菌。 兼性厌氧菌： 兼性厌氧菌： 厌氧: 厌氧:以硝酸氮为 电子受体, 电子受体,以有机 底物为电子供体; 底物为电子供体; 好氧: 好氧:以O2为电子受 体进行好氧呼吸。 体进行好氧呼吸。
1998年我国海域监测到赤潮22起 1998年我国海域监测到赤潮22起：其中南海 年我国海域监测到赤潮22 10起 东海5 渤海和黄海7 10起；东海5起；渤海和黄海7起。
表1 1998年我国三大湖泊污染状况 1998年我国三大湖泊污染状况
湖 泊 太 湖 滇 池 巢 湖
主要污染 N、P N、P N、P
3N2 + 6 HCO3- + 3H2O
b.厌氧氨氧化原理的研究 b.厌氧氨氧化原理的研究
5NH4++3NO3-→ 4N2+9H2O+2H+ ∆G0=-297kJ/molNH4+ NH4++2O2 → NO3- +2H+ +H2O ∆G0=-349kJ /molNH4+ 比较反应式可知： 比较反应式可知：在无氧条件氨 氧化与好氧氨氧化所释放的自由能相 当.既然硝化菌可以从好氧氨氧化中 取得能量而生长，于是Broda 1977） Broda（ 取得能量而生长，于是Broda（1977） 预言自然界也应存在厌氧氨氧化菌 自然界也应存在厌氧氨氧化菌, 预言自然界也应存在厌氧氨氧化菌, 它可以从厌氧氨氧化中取得能量而生 长。
富营养化 严 重
水体水质 IV－ IV－劣V类 V或劣V类 或劣V 劣V类
非常严重 非常严重
1999年四大海区近岸海域水质类别比较 1999年四大海区近岸海域水质类别比较
氮、磷与水环境问题
一级处理:悬浮固体 一级处理 悬浮固体 二级处理:有机物 二级处理 有机物 BOD:N:P=100:5:1 三级处理:脱氮除磷 三级处理 脱氮除磷 新问题：如何能经济、 新问题：如何能经济、有效地 从废水中去除氮、磷化合物， 从废水中去除氮、磷化合物， 来有效地保护受纳水体解决日 益严重的水体富营养现象。 益严重的水体富营养现象。
活性污泥法的脱氮除磷原理及应用
§概述 §脱氮原理与工艺技术 §污水生物脱氮理论与技术的新进展 §除磷原理与工艺技术 §污水生物除磷理论与技术的新进展
概 述
氮、磷的过量排放
含丰富营养盐类, 含丰富营养盐类,使藻类等 浮游生物快速生长, 浮游生物快速生长,而后引 起异养生物代谢旺盛, 起异养生物代谢旺盛,耗尽 水体中DO,使水体变质, DO,使水体变质 水体中DO,使水体变质,破坏 水体中的生态平衡现象。 水体中的生态平衡现象。 水体富 营养化
反硝化的运行控制条件 3 碳源（电子供体）:有适量的碳源 碳源（电子供体） 外源反硝化: 外源反硝化 : 利用废水中的有机物或外加碳源 甲醇) (甲醇)作为电子供体 内源反硝化: 内源反硝化:以机体内的有机物为碳源
3 3 3
pH值 pH值 7-8 溶解氧 0.5mg/L以下 0.5mg/L以下 20温度 20-40℃
有机物
溶解状态 氮
防止富 营养化
植物 类营 养盐
磷
再用
微量成分
溶解性无机物 电导度 Ca、Cl离子 、 离子 无机盐类 微生物 细菌、 细菌、病毒
Na、反渗透、电渗析、离子交换 、反渗透、电渗析、 臭氧氧化、消毒 氯气 氯气、 臭氧氧化、消毒(氯气、次 氯酸钠、紫外线) 氯酸钠、紫外线
7.5.2 氮的吹脱去除 1、原理 （1）NH3+H2O NH4++OHPH=7时，以NH4+存在 PH=11时，90%NH3存在 PH升高，去除NH3上升 T上升，去除NH3上升 （2）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