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污水生物法脱氮除磷技术及应用

'污水生物法脱氮除磷技术及应用'
1.污水生物脱氮1)生物脱氮基本原理①氨化反应 未经处理的城市污水中氮存在主要形式是有机氮化合物(蛋白质和氨基酸)和氨氮等。在氨化菌作用下,有机氮被分解转化为氨态氮,这一过程称为氨化过程,氨化过程很容易进行。 氨化菌 RCHNH2COOH ?O2 ????RCOOH ?CO2 ? NH3②硝化反应 硝化过程可以分成两个阶段。第一阶段是由亚硝化菌将氨氮转化为亚硝酸盐,第二阶段由硝化菌将亚硝酸盐转化为硝酸盐。 ? ? ? NH4 ?1.87O2 ?1.982HCO3 ???0.982NO3 ?1.044H2O ?1.881H2CO3 ?0.021C5H7O2N③反硝化反应 反硝化反应是在缺氧状态下,反硝化菌将亚硝酸盐氮、硝酸盐氮还原成气态氮(N2)的过程。2)生物脱氮过程的主要影响因素①温度 生物硝化反应适宜的温度范围为20~30℃,15℃以下硝化反应速率下降,5℃时基本停止。反硝化适宜的温度范围为20~40℃,15℃以下反硝化反应速率下降。 ②溶解氧 生物硝化反应器内宜保持溶解氧浓度在2.0mg/L以上,溶解氧浓度的增加可以提高硝化反应速率。溶解氧对反硝化有抑制作用,一般控制溶解氧浓度小于0.5mg/L。③ pH值 硝化菌对pH值变化十分敏感,pH值在7.0~7.8时,亚硝酸菌的活性最好;而硝酸菌在pH值为7.7~8.1时活性最好。反硝化最适宜的pH值在7.0~7.5。④碳氮比 对于硝化过程,碳氮比影响活性污泥中硝化细菌所占的比例,过高的碳氮比将降低污泥中硝化细菌的比例。⑤泥龄 硝化过程的泥龄一般为硝化菌最小世代时间的2倍以上。当冬季温度低于10℃,应适当提高泥龄。⑥有毒物质 硝化与反硝化过程都受有毒物质的影响,硝化菌更易受到影响。对硝化菌有抑制作用的有毒物质有Zn、Cu、Hg、Cr、Ni、Pb、CN-、HCN等。3)生物脱氮的典型工艺 混合液回流 进水 出水 缺氧池 好氧池 二沉池 空气 污泥回流 剩余污泥 图2-20 A/O生物脱氮工艺流程2.污水生物除磷 1)生物除磷基本原理 溶解性有机物 CO2+H2O 污水 O2 能量 能量 H3PO4 H3PO4 厌 氧 好 氧 (污泥回流) (混合液) 沉 淀 剩余污泥(除磷) 排水 含碳物质 聚磷酸盐微粒异染粒 图2-21 生物除磷基本过程示意图2)生物除磷的主要影响因素① 温度 生物除磷的温度宜大于10℃,聚磷菌在低温时生长速率减慢。②pH值 生物除磷系统合适的pH范围与常规生物处理相同,为中性和弱碱性。③ 碳源的数量和性质 碳源的数量是影响生物除磷效果的一个重要因素。有机物浓度越高,污泥放磷越早,越快。 碳源的性质对磷的吸收也非常重要。污水中的有机物对厌氧放磷的影响情况比较复杂,存在大量不能够被直接利用的大分子有机物。 ④ 溶解氧 生物除磷的厌氧环境要求既没有溶解氧也没有硝态氮。实际中应控制溶解氧浓度小于0.2mg/L。通常存在硝酸盐时,微生物进行吸磷,磷浓度缓慢地减少,只有当硝酸盐经反硝化全部耗完后才开始放磷。 好氧池是好氧微生物生化活动的场所,溶解氧浓度通常要求保持在2.0mg/L以上。⑤泥龄 在生物污泥含磷量一定时,污泥排放的越多系统去除的磷的量就越多。剩余污泥的排放量直接与系统的泥龄相关,剩余污泥排泥量大,则泥龄就小。生物除磷系统的泥龄宜控制3.5~7d的范围内。3.同时生物脱氮除磷典型工艺 混合液回流 Ri 出水 进水 沉淀池 厌氧池 缺氧池 好氧池 回流污泥 R 剩余污泥 图2-23 典型的同时生物脱氮除磷A2/O工艺 混合液回流 进水 出水 厌氧池 缺氧池 好氧池 二沉池 剩余污泥 污泥回流 (a)流程1 混合液回流进水 出水 前置缺氧池 厌氧池 缺氧池 好氧池 二沉池 剩余污泥 污泥回流 (b)流程2 同时生物脱氮除磷A2/O的变形工艺4、Bardenpho同步脱氮除磷工艺 工艺特点: l 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; l 脱氮除磷的效果良好。 含 ? 的污泥直接回流到厌氧池,会引起反硝化作用,— NO3 -N 反硝化菌将争夺除磷菌的有机物而影响除磷效果,因此 提出UCT(Univercity of Cape Town)工艺。 ( ) 回流 - 1-2 Q NO3 回流 厌氧池 缺氧池 缺氧池 好氧池 二沉池 剩余污泥 1、昆明兰花沟废水处理厂 TP(mg/l) TN(mg/l) 原废水 2~4 30 处理水 ? 1.0 NH3-N ? 1.0 TKN ? 62、广州大坦沙废水处理厂水力停留时间(h) 溶解氧(mg/l) 污泥回流比 混合液内循环 (%) 回流比(%) A A O A A O 1 2 5 0.2 0.5 1.5~2 25~100 100~200 BOD5 SS TN TP (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) 原废水 200 250 40 5 处理出水 ? 20 ? 30 ? 15 ? 2污水生物脱氮除磷理论与技术的新进展 1、传统的废水脱氮除磷工艺存在的问题 l 硝化菌群增殖速度慢且难以维持较高的生物浓度,增加基建投资和运 行费用。 l 系统为维持较高生物浓度及获得良好的脱氮效果,必须同时进行污泥 回流和硝化液回流,增加了动力消耗及运行费用。 l 抗冲击能力弱,高浓度氨氮和亚硝酸盐进水会抑制硝化菌生长。 2、 新突破 l 硝化过程不仅由自养菌完成,异养菌也可以参与硝化作用。 l 某些微生物好氧条件下也可以进行反硝化作用 l 在厌氧条件下,NH4+-N减少。 l 聚磷菌能利用硝酸盐实现反硝化和过量吸收磷。1.污水生物脱氮1)生物脱氮基本原理①氨化反应 未经处理的城市污水中氮存在主要形式是有机氮化合物(蛋白质和氨基酸)和氨氮等。在氨化菌作用下,有机氮被分解转化为氨态氮,这一过程称为氨化过程,氨化过程很容易进行。 氨化菌 RCHNH2COOH ?O2 ????RCOOH ?CO2 ? NH3②硝化反应 硝化过程可以分成两个阶段。第一阶段是由亚硝化菌将氨氮转化为亚硝酸盐,第二阶段由硝化菌将亚硝酸盐转化为硝酸盐。 ? ? ? NH4 ?1.87O2 ?1.982HCO3 ???0.982NO3 ?1.044H2O ?1.881H2CO3 ?0.021C5H7O2N③反硝化反应 反硝化反应是在缺氧状态下,反硝化菌将亚硝酸盐氮、硝酸盐氮还原成气态氮(N2)的过程。2)生物脱氮过程的主要影响因素①温度 生物硝化反应适宜的温度范围为20~30℃,15℃以下硝化反应速率下降,5℃时基本停止。反硝化适宜的温度范围为20~40℃,15℃以下反硝化反应速率下降。 ②溶解氧 生物硝化反应器内宜保持溶解氧浓度在2.0mg/L以上,溶解氧浓度的增加可以提高硝化反应速率。溶解氧对反硝化有抑制作用,一般控制溶解氧浓度小于0.5mg/L。③ pH值 硝化菌对pH值变化十分敏感,pH值在7.0~7.8时,亚硝酸菌的活性最好;而硝酸菌在pH值为7.7~8.1时活性最好。反硝化最适宜的pH值在7.0~7.5。④碳氮比 对于硝化过程,碳氮比影响活性污泥中硝化细菌所占的比例,过高的碳氮比将降低污泥中硝化细菌的比例。⑤泥龄 硝化过程的泥龄一般为硝化菌最小世代时间的2倍以上。当冬季温度低于10℃,应适当提高泥龄。⑥有毒物质 硝化与反硝化过程都受有毒物质的影响,硝化菌更易受到影响。对硝化菌有抑制作用的有毒物质有Zn、Cu、Hg、Cr、Ni、Pb、CN-、HCN等。3)生物脱氮的典型工艺 混合液回流 进水 出水 缺氧池 好氧池 二沉池 空气 污泥回流 剩余污泥 图2-20 A/O生物脱氮工艺流程2.污水生物除磷 1)生物除磷基本原理 溶解性有机物 CO2+H2O 污水 O2 能量 能量 H3PO4 H3PO4 厌 氧 好 氧 (污泥回流) (混合液) 沉 淀 剩余污泥(除磷) 排水 含碳物质 聚磷酸盐微粒异染粒 图2-21 生物除磷基本过程示意图2)生物除磷的主要影响因素① 温度 生物除磷的温度宜大于10℃,聚磷菌在低温时生长速率减慢。②pH值 生物除磷系统合适的pH范围与常规生物处理相同,为中性和弱碱性。③ 碳源的数量和性质 碳源的数量是影响生物除磷效果的一个重要因素。有机物浓度越高,污泥放磷越早,越快。 碳源的性质对磷的吸收也非常重要。污水中的有机物对厌氧放磷的影响情况比较复杂,存在大量不能够被直接利用的大分子有机物。 ④ 溶解氧 生物除磷的厌氧环境要求既没有溶解氧也没有硝态氮。实际中应控制溶解氧浓度小于0.2mg/L。通常存在硝酸盐时,微生物进行吸磷,磷浓度缓慢地减少,只有当硝酸盐经反硝化全部耗完后才开始放磷。 好氧池是好氧微生物生化活动的场所,溶解氧浓度通常要求保持在2.0mg/L以上。⑤泥龄 在生物污泥含磷量一定时,污泥排放的越多系统去除的磷的量就越多。剩余污泥的排放量直接与系统的泥龄相关,剩余污泥排泥量大,则泥龄就小。生物除磷系统的泥龄宜控制3.5~7d的范围内。3.同时生物脱氮除磷典型工艺 混合液回流 Ri 出水 进水 沉淀池 厌氧池 缺氧池 好氧池 回流污泥 R 剩余污泥 图2-23 典型的同时生物脱氮除磷A2/O工艺 混合液回流 进水 出水 厌氧池 缺氧池 好氧池 二沉池 剩余污泥 污泥回流 (a)流程1 混合液回流进水 出水 前置缺氧池 厌氧池 缺氧池 好氧池 二沉池 剩余污泥 污泥回流 (b)流程2 同时生物脱氮除磷A2/O的变形工艺4、Bardenpho同步脱氮除磷工艺 工艺特点: l 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; l 脱氮除磷的效果良好。 含 ? 的污泥直接回流到厌氧池,会引起反硝化作用,— NO3 -N 反硝化菌将争夺除磷菌的有机物而影响除磷效果,因此 提出UCT(Univercity of Cape Town)工艺。 ( ) 回流 - 1-2 Q NO3 回流 厌氧池 缺氧池 缺氧池 好氧池 二沉池 剩余污泥 1、昆明兰花沟废水处理厂 TP(mg/l) TN(mg/l) 原废水 2~4 30 处理水 ? 1.0 NH3-N ? 1.0 TKN ? 62、广州大坦沙废水处理厂水力停留时间(h) 溶解氧(mg/l) 污泥回流比 混合液内循环 (%) 回流比(%) A A O A A O 1 2 5 0.2 0.5 1.5~2 25~100 100~200 BOD5 SS TN TP (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) 原废水 200 250 40 5 处理出水 ? 20 ? 30 ? 15 ? 2污水生物脱氮除磷理论与技术的新进展 1、传统的废水脱氮除磷工艺存在的问题 l 硝化菌群增殖速度慢且难以维持较高的生物浓度,增加基建投资和运 行费用。 l 系统为维持较高生物浓度及获得良好的脱氮效果,必须同时进行污泥 回流和硝化液回流,增加了动力消耗及运行费用。 l 抗冲击能力弱,高浓度氨氮和亚硝酸盐进水会抑制硝化菌生长。 2、 新突破 l 硝化过程不仅由自养菌完成,异养菌也可以参与硝化作用。 l 某些微生物好氧条件下也可以进行反硝化作用 l 在厌氧条件下,NH4+-N减少。 l 聚磷菌能利用硝酸盐实现反硝化和过量吸收磷。1.污水生物脱氮1)生物脱氮基本原理①氨化反应 未经处理的城市污水中氮存在主要形式是有机氮化合物(蛋白质和氨基酸)和氨氮等。在氨化菌作用下,有机氮被分解转化为氨态氮,这一过程称为氨化过程,氨化过程很容易进行。 氨化菌 RCHNH2COOH ?O2 ????RCOOH ?CO2 ? NH3②硝化反应 硝化过程可以分成两个阶段。第一阶段是由亚硝化菌将氨氮转化为亚硝酸盐,第二阶段由硝化菌将亚硝酸盐转化为硝酸盐。 ? ? ? NH4 ?1.87O2 ?1.982HCO3 ???0.982NO3 ?1.044H2O ?1.881H2CO3 ?0.021C5H7O2N③反硝化反应 反硝化反应是在缺氧状态下,反硝化菌将亚硝酸盐氮、硝酸盐氮还原成气态氮(N2)的过程。2)生物脱氮过程的主要影响因素①温度 生物硝化反应适宜的温度范围为20~30℃,15℃以下硝化反应速率下降,5℃时基本停止。反硝化适宜的温度范围为20~40℃,15℃以下反硝化反应速率下降。 ②溶解氧 生物硝化反应器内宜保持溶解氧浓度在2.0mg/L以上,溶解氧浓度的增加可以提高硝化反应速率。溶解氧对反硝化有抑制作用,一般控制溶解氧浓度小于0.5mg/L。③ pH值 硝化菌对pH值变化十分敏感,pH值在7.0~7.8时,亚硝酸菌的活性最好;而硝酸菌在pH值为7.7~8.1时活性最好。反硝化最适宜的pH值在7.0~7.5。④碳氮比 对于硝化过程,碳氮比影响活性污泥中硝化细菌所占的比例,过高的碳氮比将降低污泥中硝化细菌的比例。⑤泥龄 硝化过程的泥龄一般为硝化菌最小世代时间的2倍以上。当冬季温度低于10℃,应适当提高泥龄。⑥有毒物质 硝化与反硝化过程都受有毒物质的影响,硝化菌更易受到影响。对硝化菌有抑制作用的有毒物质有Zn、Cu、Hg、Cr、Ni、Pb、CN-、HCN等。3)生物脱氮的典型工艺 混合液回流 进水 出水 缺氧池 好氧池 二沉池 空气 污泥回流 剩余污泥 图2-20 A/O生物脱氮工艺流程2.污水生物除磷 1)生物除磷基本原理 溶解性有机物
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