生物脱氮除磷原理及工艺 ppt课件
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3、二级处理技术的局限性 ※合成代谢对氮磷的去处率低，水中氮磷过剩 nCxHyOz+nNH3+n(x+y/4-z/2-5)O2 (C5H7NO2)n+n(x-5)CO2+n/2(y-4)H2O
一、 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
（3）脱氮塔工作影响因素与设计参数 ①PH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。
杆状细菌 .
（2）环境因素对硝化反应的影响
※硝化菌对环境条件的变化极为敏感
①溶解氧—— 氧是电子受体，DO不能低于1.0mg/l 硝化需氧量（NOD）——4.57g(氧)/g（N） ②碱度——7.1g碱度（以CaCO3计）/1g氨态氮（以N计）,一 般碱度不低于50mg/l ③PH——对PH变化敏感（硝化菌),最佳值8.0-8.4,效率最高 ④温度——适应20-30℃，15℃时硝化速度下降，低于5℃完全停 止 ⑤有机物——BOD应低于15-20mg/l ⑥污泥龄（SRT）——微生物在反应器内的停留时间（θc） N>(θc)Nmin，硝化菌最小的世代时间(θc)Nmin ⑦重金属机有害物质 重金属对硝化反应抑制 高浓度NH4+—N，高浓度NOx-—N
生物脱氮除磷原理及工艺
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活性污泥的脱氮除磷原理及应用
13.7.1脱氮原理与工艺技术 1、氮污染的危害 （1）富营养化——N、P引起，藻类问题（滇池，太湖）； （2） 提高制水成本——应用水，污水消毒时，增加投氯量； （3）污水回用填塞管道——NH3－N可促进设备中微生物的繁殖； （4） 农业灌溉——TN不大于1mg/l，否则对农作物有影响。 2、氮的存在形式 （1）有机氮 凯式氮 + （2）氨态氮（NH3—N、NH4 —N） （3） NO2—N、NO3—N （4） N2
NH4++3/2O2 NO2-+1/2O2 NH4++2O2 硝化菌的特点
亚硝化菌NO2-+H2O+2H+-△（△F=278.42kj） 硝化菌
NO3- -△F（△F=72.27kj )
NO3-+H2O+2H+-△F（△F=351kj）
①硝化菌——亚硝酸菌和硝酸菌的统称; ②硝化菌属于——化能自养菌，革兰氏染色阴性，可生芽孢的短
反硝化
异养型细菌 有机物 NO3- NO20—0.5mg/l 还原1mgNO3--N,N02--N生成3.57g 碱度 分解1mg有机物(COD)需要NO3N 0.35mg, N02-N0.58mg，以提 供化合态的氧 6—8
最适pH值
最适温度
增殖速度(d-1) 分解速度 产率
15—25℃ θ=1.0—1.04
34—37℃ θ=1.06—1.15
好氧分解的 1/2 —1/2.5 2—8mg NO3-—N/(gMLSS· h) 16% CH3OH/gC5H7O2N8
③溶解氧 0.5mg/l以下，厌氧、好氧交替的环境，如存在氧，会抑 制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合成； 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 提高SRT，降低负荷率，从而提高污水的HRT 。 三、 生物脱氮工艺技术 1、传统脱氮工艺 三级脱氮工艺， 氨化 由三个反应过程建立 硝化 反硝化
1.2—3.5 70—870mg BOD/(gMLSS· h) 16% CH3OH/gC5H702 N
30℃ θ=1.1
0.21—1.08 7mg NH4+- N /(gMLSSh) 0.04—0.13 mg SS/ mg NH4+- N能量 转换率为5%—35%
30℃ θ=1.1
0.28—1.44 0.02 0.02—0.07 mg VSS/mg N02--N能 量转换率10%—30%
有机物、络合物阳离子
4、反硝化反应 反硝化反应——指NO3—N和NO2—N在反硝化菌的作用下， 还原成气态N2的过程。 （1）反硝化菌的特点 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，不能释放更 多的ATP，合成的细胞物质较少 。 （2）反应过程 （3）反硝化反应的控制指标 污水中的碳源，BOD5/T—N>3-5时，勿需外加 ①碳源 外加碳源，CH OH（反硝化速率高生成CO +H O）， 3 2 2 当BOD5/T—N<3-5时 ②PH值 适当的PH值（6.5-7.5） ——主要的影响因素 PH>8，或PH<6，反硝化速率下降
二、 污水生物脱氮原理
活性污泥法的传统功能——去除水中溶解性有机物
1、同化作用
污水生物处理中，一部分氮备同化微生物细胞的 组分。按细胞干重计算，微生物中氮的含量约为 12.5%
2、氨化反应 与硝化反应 （1）氨化反应
RCHNH2COOH+O2氨化菌
RCOOH+CO2+NH3
3、硝化反应
（1）硝化过程
同化反硝化 2NH2OH 2HNO3 +4H
-2H2O
2NH3
2HNO2
+4H
-2H2O
Leabharlann Baidu
2HNO
-H2O NO 异化反硝化 NO2NO3NO2N2O NH2OH
N2
有机体(同化反 硝化)
N2(异化反硝化)
反硝化过程式 上式的简化式
图7－14
反硝化反应过程（同化反硝化、异化反硝化）
表7-4生物脱氮反应过程各项生化反应特征
生化反应类 型
微生物 能源 氧源(H受体) 溶解氧 碱度 氧的消耗
去除有机物 （好氧分解）
好氧菌和兼性菌 （异养型细菌） 有机物 O2 1—2mg/l以上 没有变化 分解1mg有机物 (BOD5)需氧2mg 6—8
硝化
亚硝化 Nitrosomonas 自养型细菌 化学能 O2 2mg/l以上 氧化1mg NH4+-N 需要7.14mg的碱度 氧化1mg NH4+- N 需氧3.43mg 7—8.5 硝化 Nitrobacter 自养型细菌兼性菌 化学能 O2 2mg/l以上 没有变化 氧化1mgNO2--N 需 氧1.14mg 6—7.5
一、 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
（3）脱氮塔工作影响因素与设计参数 ①PH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。
杆状细菌 .
（2）环境因素对硝化反应的影响
※硝化菌对环境条件的变化极为敏感
①溶解氧—— 氧是电子受体，DO不能低于1.0mg/l 硝化需氧量（NOD）——4.57g(氧)/g（N） ②碱度——7.1g碱度（以CaCO3计）/1g氨态氮（以N计）,一 般碱度不低于50mg/l ③PH——对PH变化敏感（硝化菌),最佳值8.0-8.4,效率最高 ④温度——适应20-30℃，15℃时硝化速度下降，低于5℃完全停 止 ⑤有机物——BOD应低于15-20mg/l ⑥污泥龄（SRT）——微生物在反应器内的停留时间（θc） N>(θc)Nmin，硝化菌最小的世代时间(θc)Nmin ⑦重金属机有害物质 重金属对硝化反应抑制 高浓度NH4+—N，高浓度NOx-—N
生物脱氮除磷原理及工艺
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活性污泥的脱氮除磷原理及应用
13.7.1脱氮原理与工艺技术 1、氮污染的危害 （1）富营养化——N、P引起，藻类问题（滇池，太湖）； （2） 提高制水成本——应用水，污水消毒时，增加投氯量； （3）污水回用填塞管道——NH3－N可促进设备中微生物的繁殖； （4） 农业灌溉——TN不大于1mg/l，否则对农作物有影响。 2、氮的存在形式 （1）有机氮 凯式氮 + （2）氨态氮（NH3—N、NH4 —N） （3） NO2—N、NO3—N （4） N2
NH4++3/2O2 NO2-+1/2O2 NH4++2O2 硝化菌的特点
亚硝化菌NO2-+H2O+2H+-△（△F=278.42kj） 硝化菌
NO3- -△F（△F=72.27kj )
NO3-+H2O+2H+-△F（△F=351kj）
①硝化菌——亚硝酸菌和硝酸菌的统称; ②硝化菌属于——化能自养菌，革兰氏染色阴性，可生芽孢的短
反硝化
异养型细菌 有机物 NO3- NO20—0.5mg/l 还原1mgNO3--N,N02--N生成3.57g 碱度 分解1mg有机物(COD)需要NO3N 0.35mg, N02-N0.58mg，以提 供化合态的氧 6—8
最适pH值
最适温度
增殖速度(d-1) 分解速度 产率
15—25℃ θ=1.0—1.04
34—37℃ θ=1.06—1.15
好氧分解的 1/2 —1/2.5 2—8mg NO3-—N/(gMLSS· h) 16% CH3OH/gC5H7O2N8
③溶解氧 0.5mg/l以下，厌氧、好氧交替的环境，如存在氧，会抑 制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合成； 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 提高SRT，降低负荷率，从而提高污水的HRT 。 三、 生物脱氮工艺技术 1、传统脱氮工艺 三级脱氮工艺， 氨化 由三个反应过程建立 硝化 反硝化
1.2—3.5 70—870mg BOD/(gMLSS· h) 16% CH3OH/gC5H702 N
30℃ θ=1.1
0.21—1.08 7mg NH4+- N /(gMLSSh) 0.04—0.13 mg SS/ mg NH4+- N能量 转换率为5%—35%
30℃ θ=1.1
0.28—1.44 0.02 0.02—0.07 mg VSS/mg N02--N能 量转换率10%—30%
有机物、络合物阳离子
4、反硝化反应 反硝化反应——指NO3—N和NO2—N在反硝化菌的作用下， 还原成气态N2的过程。 （1）反硝化菌的特点 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，不能释放更 多的ATP，合成的细胞物质较少 。 （2）反应过程 （3）反硝化反应的控制指标 污水中的碳源，BOD5/T—N>3-5时，勿需外加 ①碳源 外加碳源，CH OH（反硝化速率高生成CO +H O）， 3 2 2 当BOD5/T—N<3-5时 ②PH值 适当的PH值（6.5-7.5） ——主要的影响因素 PH>8，或PH<6，反硝化速率下降
二、 污水生物脱氮原理
活性污泥法的传统功能——去除水中溶解性有机物
1、同化作用
污水生物处理中，一部分氮备同化微生物细胞的 组分。按细胞干重计算，微生物中氮的含量约为 12.5%
2、氨化反应 与硝化反应 （1）氨化反应
RCHNH2COOH+O2氨化菌
RCOOH+CO2+NH3
3、硝化反应
（1）硝化过程
同化反硝化 2NH2OH 2HNO3 +4H
-2H2O
2NH3
2HNO2
+4H
-2H2O
Leabharlann Baidu
2HNO
-H2O NO 异化反硝化 NO2NO3NO2N2O NH2OH
N2
有机体(同化反 硝化)
N2(异化反硝化)
反硝化过程式 上式的简化式
图7－14
反硝化反应过程（同化反硝化、异化反硝化）
表7-4生物脱氮反应过程各项生化反应特征
生化反应类 型
微生物 能源 氧源(H受体) 溶解氧 碱度 氧的消耗
去除有机物 （好氧分解）
好氧菌和兼性菌 （异养型细菌） 有机物 O2 1—2mg/l以上 没有变化 分解1mg有机物 (BOD5)需氧2mg 6—8
硝化
亚硝化 Nitrosomonas 自养型细菌 化学能 O2 2mg/l以上 氧化1mg NH4+-N 需要7.14mg的碱度 氧化1mg NH4+- N 需氧3.43mg 7—8.5 硝化 Nitrobacter 自养型细菌兼性菌 化学能 O2 2mg/l以上 没有变化 氧化1mgNO2--N 需 氧1.14mg 6—7.5