污水脫氮除磷第1頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)概述一、營(yíng)養(yǎng)元素的危害二、脫氮的物化法三、除磷的物化法第2頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一營(yíng)養(yǎng)元素的危害氨氮會(huì)消耗水體中的溶解氧；含氮化合物對(duì)人和其它生物有毒害作用：氨氮對(duì)魚類有毒害作用；

NO3和NO2可被轉(zhuǎn)化為亞硝胺——“三致”物質(zhì)；水中NO3高，可導(dǎo)致嬰兒患變性血色蛋白癥——“Bluebaby”；氮磷濃度升高加速水體的“富營(yíng)養(yǎng)化”過(guò)程；第3頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月太湖的富營(yíng)養(yǎng)化第4頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第5頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第6頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、脫氮的物化法廢水中的氮以有機(jī)氮、氨氮、亞硝酸氮和硝酸氮四種形式存在。廢水中，NH3與NH4+以如下的平衡狀態(tài)共存：1）氨氮的吹脫法：第7頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、脫氮的物化法調(diào)節(jié)pH值沉淀池吹脫塔出水

排泥

進(jìn)水

石灰或石灰乳吹脫法脫氨工藝流程這一平衡受pH的影響，pH為10.5~11.5時(shí)，因廢水中的氮呈飽和狀態(tài)而逸出，所以吹脫法常需加石灰。第8頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、脫氮的物化法2）加氯法去除氨氮：每mgNH4+--N被氧化為氮?dú)猓辽傩枰?.5mg的氯。加氯反應(yīng)池活性炭吸附塔NaOCl進(jìn)水出水第9頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第10頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、脫氮的物化法3）選擇性離子交換法去除氨氮：采用沸石作為除氨的離子交換體。澄清或過(guò)濾沸石離子交換床出水再生液脫氮NH3或N2進(jìn)水第11頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、除磷的物化法（混凝沉淀法）1）鋁鹽除磷:羥磷灰石一般用Al2(SO4)3，聚氯化鋁（PAC）和鋁酸鈉（NaAlO2）2）鐵鹽除磷：FePO4、Fe(OH)3一般用FeCl2、FeSO4

或FeCl3、Fe2(SO4)33）石灰混凝除磷:第12頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)廢水生物脫氮的基本原理一、生物脫氮的基本過(guò)程：①氨化(ammonification)

——含氮有機(jī)物，在生物處理過(guò)程中被（好氧或厭氧）異養(yǎng)微生物氧化分解為氨氮；②硝化(nitrification)

——由好氧自養(yǎng)硝化菌將氨氮轉(zhuǎn)化為NO2和NO3；③反硝化(denitrification)

——缺氧條件下，在異養(yǎng)反硝化菌的作用下將NO2和NO3還原轉(zhuǎn)化為N2。第13頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、硝化反應(yīng)（Nitrification）

分為兩步：由兩組自養(yǎng)型硝化菌分步完成：①氨氧化細(xì)菌，或亞硝化細(xì)菌（Nitrosomonas）；②亞硝酸鹽氧化細(xì)菌，或硝化細(xì)菌（Nitrobacter）第14頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、硝化細(xì)菌的特性

●都是革蘭氏陰性、無(wú)芽孢的短桿菌和球菌；

●強(qiáng)烈好氧，不能在酸性條件下生長(zhǎng)；

●無(wú)需有機(jī)物，以無(wú)機(jī)含氮化合物為能源，以無(wú)機(jī)C（CO2或HCO3-）為碳源；

●化能自養(yǎng)型；

●生長(zhǎng)緩慢，世代時(shí)間長(zhǎng)。第15頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、硝化反應(yīng)過(guò)程及反應(yīng)方程式：①亞硝化反應(yīng)：

●亞硝酸鹽細(xì)菌的產(chǎn)率是：0.146g/gNH4+-N

●氧化1mgNH4+-N為NO2--N，需氧3.16mg

●氧化1mgNH4+-N為NO2--N，需消耗7.08mg堿度以(CaCO3計(jì))加上合成，則：55NH4++76O2+109HCO3-C5H7O2N+54NO-2+57H2O+104H2CO3第16頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、硝化反應(yīng)過(guò)程及反應(yīng)方程式：②硝化反應(yīng)：加上合成，則：硝酸鹽細(xì)菌的產(chǎn)率是：0.02g/gNO2-N

氧化1mgNO2-N為NO3-N，需氧1.11mg幾乎不消耗堿度第17頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、硝化反應(yīng)過(guò)程及反應(yīng)方程式：③總反應(yīng)：加上合成，則：氧化1mgNH4+-N為NO3—N，需氧4.57mg，其中亞硝化反應(yīng)3.43mg，硝化反應(yīng)1.14mg，需消耗堿度7.14mg(以CaCO3計(jì))第18頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、硝化反應(yīng)的環(huán)境條件：①好氧條件(DO不小于1mg/l)，并能保持一定的堿度以維持穩(wěn)定的pH值(適宜的pH為8.0~8.4)；②一般要求進(jìn)水BOD5在15~20mg/l以下；③適宜溫度：20~30C；

<15C，速率下降；<5C，完全停止；④污泥齡，須大于其最小世代時(shí)間(一般為3~10天)；⑤抑制物質(zhì)：高濃度的氨氮、（亞）硝酸鹽、有機(jī)物、重金屬離子等第19頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、反硝化反應(yīng)1、反硝化反應(yīng)過(guò)程及反硝化菌定義：硝酸鹽或亞硝酸鹽在反硝化菌的作用下，被還原為氣態(tài)氮（N2）的過(guò)程；反硝化菌屬異養(yǎng)型兼性厭氧菌，并不是一類專門的細(xì)菌，分屬近十個(gè)不同的屬，存在于土壤和污水處理系統(tǒng)中，如變形桿菌、假單胞菌等，土壤微生物中有50%是這一類具有還原硝酸鹽能力的細(xì)菌；反硝化菌能在缺氧條件下，以NO2-N或NO3-N為電子受體，以有機(jī)物為電子供體，而將氮還原；

①同化反硝化，最終產(chǎn)物是有機(jī)氮化合物，是菌體的組成部分；②異化反硝化，最終產(chǎn)物為分子態(tài)的氮?dú)?。?0頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月反硝化反應(yīng)的方程式以[H]為電子供體：第21頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月反硝化反應(yīng)方程式以甲醇為電子供體：第22頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

碳源：①?gòu)U水中有機(jī)物，若BOD5/TKN>3~5時(shí)，即可；②外加碳源，多為甲醇；③內(nèi)源呼吸碳源—細(xì)菌體內(nèi)的原生物質(zhì)及其貯存的有機(jī)物。適宜pH：6.5~7.5；

溶解氧應(yīng)控制在0.5mg/l以下；適宜溫度：20~40C2反硝化反應(yīng)的影響因素第23頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月生物脫氮的基本原理有機(jī)氮NH4+-NNO2-NNO3-NNO2-NN2①氨化作用亞硝化作用硝化作用②硝化作用③反硝化作用O2O2O2或無(wú)氧異養(yǎng)細(xì)菌氨氧化細(xì)菌（自養(yǎng)型）硝化細(xì)菌（自養(yǎng)型）有機(jī)物有機(jī)物反硝化細(xì)菌（異養(yǎng)型）反硝化細(xì)菌（異養(yǎng)型）好氧或厭氧條件堿度增大，pH值升高絕對(duì)好氧條件堿度下降，pH值降低絕對(duì)好氧條件堿度和pH值無(wú)變化堿度增大，pH值升高缺氧條件第24頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)廢水生物除磷原理（1）有關(guān)廢水中的磷的基本概念：廢水中的存在形式：無(wú)機(jī)磷酸鹽（H2PO4-、HPO42-、PO43-）、聚磷酸鹽有機(jī)磷，等；所有細(xì)菌都從環(huán)境中攝取磷；

磷細(xì)菌（也稱為聚磷菌、除磷菌），可過(guò)量、超出生理需要的攝取磷，以聚合磷酸鹽的形式貯存在細(xì)胞體內(nèi)，從系統(tǒng)中排出這種高磷污泥，就可達(dá)到除磷的目的。第25頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月生物除磷的原理與過(guò)程I——PHB（聚羥基丁酸）S——聚合磷酸鹽厭氧條件下，除磷菌將磷釋放好氧條件下，除磷菌過(guò)量攝取磷高含磷污泥的排出第26頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月污水中的有機(jī)物在厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸菌的作用下轉(zhuǎn)化為乙酸苷；而活性污泥中的聚磷菌在厭氧的不利狀態(tài)下，將體內(nèi)積聚的聚磷分解，分解產(chǎn)生的能量一部分供聚磷菌生存，另一部分能量供聚磷菌主動(dòng)吸收乙酸苷轉(zhuǎn)化為PHB(聚β-羥基丁酸)的形態(tài)儲(chǔ)藏于體內(nèi)。聚磷分解形成的無(wú)機(jī)磷釋放回污水中，這就是厭氧釋磷。厭氧環(huán)境中：生物除磷的原理與過(guò)程第27頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月進(jìn)入好氧狀態(tài)后，聚磷菌將儲(chǔ)存于體內(nèi)的PHB進(jìn)行好氧分解并釋出大量能量供聚磷菌增殖等生理活動(dòng)，部分供其主動(dòng)吸收污水中的磷酸鹽，以聚磷的形式積聚于體內(nèi)，這就是好氧吸磷。剩余污泥中包含過(guò)量吸收磷的聚磷菌，也就是從污水中去除的含磷物質(zhì)。普通活性污泥法通過(guò)同化作用除磷率可以達(dá)到12%~20%。而具生物除磷功能的處理系統(tǒng)排放的剩余污泥中含磷量可以占到干重5%~6%，去除率基本可滿足排放要求。好氧環(huán)境中：第28頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、生物除磷過(guò)程的影響因素①溶解氧：

l厭氧池內(nèi)：絕對(duì)的厭氧，即使是NO3-等也不允許存在；

l好氧池內(nèi)：充足的溶解氧。②污泥齡：

l剩余污泥對(duì)脫磷效果有很大影響，泥齡短的系統(tǒng)產(chǎn)生的剩余污泥多，可以取得較好的除磷效果；

l有報(bào)道稱：污泥齡為30d，除磷率為40%；污泥齡為17d，除磷率為50%；而污泥齡為5d時(shí)，除磷率高達(dá)87%。③溫度：

l5~30C；第29頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、生物除磷過(guò)程的影響因素④pH值：

l6~8。⑤BOD5負(fù)荷：

lBOD/TP>20；

l

小分子易降解的有機(jī)物誘導(dǎo)磷的釋放的能力更強(qiáng)；

l

磷的釋放越充分，磷的攝取量也越大。⑥硝態(tài)氮

l

硝酸鹽應(yīng)小于2mg/l；當(dāng)COD/TKN10，硝酸鹽的影響就減弱了。⑦氧化還原電位：

l好氧區(qū)的ORP:+40~50mV；缺氧區(qū)的ORP:-160~5mV第30頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)廢水生物脫氮工藝與技術(shù)一、活性污泥法脫氮傳統(tǒng)工藝二、缺氧—好氧活性污泥法生物脫氮系統(tǒng)（A—O工藝）三、氧化溝生物脫氮工藝四、生物轉(zhuǎn)盤生物脫氮工藝第31頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、活性污泥法脫氮傳統(tǒng)工藝1、三級(jí)活性污泥法流程：①碳化：②氨化：第32頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、三級(jí)活性污泥法流程：由Barth首先開(kāi)創(chuàng)；三級(jí)各自具有獨(dú)立的污泥系統(tǒng)；優(yōu)點(diǎn)：氨化、硝化、反硝化是在各自的反應(yīng)器中進(jìn)行，反應(yīng)速率快且較徹底；缺點(diǎn)：處理設(shè)備多，造價(jià)高，運(yùn)行管理較為復(fù)雜。第33頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、兩級(jí)活性污泥法脫氮工藝第34頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、缺氧——好氧活性污泥脫氮系統(tǒng)（A—O工藝）

——又稱“前置式反硝化生物脫氮系統(tǒng)”第35頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、缺氧——好氧活性污泥脫氮系統(tǒng)（A—O工藝）優(yōu)點(diǎn)：以污水中有機(jī)物為反硝化碳源，無(wú)須外加在反硝化反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的堿度可補(bǔ)償硝化反應(yīng)消耗的堿度的一半左右；硝化曝氣池在后，使反硝化殘留的有機(jī)物得以進(jìn)一步去除，無(wú)需增建后曝氣池。缺點(diǎn)：出水中含有一定濃度硝酸氮，有可能在二沉池中進(jìn)行反硝化，造成污泥上浮第36頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、氧化溝生物脫氮工藝第37頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、生物轉(zhuǎn)盤硝化脫氮工藝進(jìn)水BOD去除好氧碳化及硝化缺氧脫氮好氧第38頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)廢水生物除磷工藝與技術(shù)厭氧—好氧生物除磷工藝生物法與化學(xué)法結(jié)合的除磷工藝第39頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、厭氧——好氧除磷工藝(A—O工藝)第40頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、厭氧——好氧除磷工藝(A—O工藝)工藝特點(diǎn)：水力停留時(shí)間為3~6h；曝氣池內(nèi)的污泥濃度一般在2700~3000mg/l；磷的去除效果好（~70%），出水中磷的含量低于1mg/l；污泥中的磷含量約為4%，肥效好；SVI小于100，易沉淀，不易膨脹。第41頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、Phostrip除磷工藝——生物除磷和化學(xué)除磷相結(jié)合第42頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、Phostrip除磷工藝工藝特點(diǎn)：除磷效果好，處理出水的含磷量一般低于1mg/l；污泥的含磷量高，一般為2.1~7.1%；石灰用量較低；污泥的SVI低于100，污泥易于沉淀、濃縮、脫水，污泥肥分高，不易膨脹。第43頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第六節(jié)同步脫氮除磷工藝一、巴顛甫(Bardenpho)同步脫氮除磷工藝工藝特點(diǎn)：各項(xiàng)反應(yīng)都反復(fù)進(jìn)行兩次以上，各反應(yīng)單元都有其首要功能，同時(shí)又兼有二、三項(xiàng)輔助功能；脫氮除磷的效果良好。工藝復(fù)雜,反應(yīng)器單元多,運(yùn)行繁瑣,成本高第44頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、A—A—O(A2/O)同步脫氮除磷工藝工藝特點(diǎn)：工藝流程比較簡(jiǎn)單；總的水力停留時(shí)間短厭氧、缺氧、好氧交替運(yùn)行，不利于絲狀菌生長(zhǎng)，污泥膨脹較少發(fā)生；無(wú)需投藥，兩個(gè)A段只需輕緩攪拌,只有O段供氧,運(yùn)行費(fèi)用低。第45頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月進(jìn)水沉淀池厭氧池缺氧池好氧池剩余污泥出水內(nèi)回流污泥回流進(jìn)氣管第46頁(yè)，課件共52頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、A—A—O同步脫氮除磷工藝參數(shù)

水力停留時(shí)間（h）厭氧反應(yīng)器0.5~1.0缺氧反應(yīng)器0.5~1.0好氧反應(yīng)器3.5~6.0污泥回流比(%)50~100混合液內(nèi)循環(huán)回流比(%)100~300混合液懸浮固體濃度(mg/l)3000~5000F/M(kgBOD5/kgMLSS.d)0.15~0.7好氧反應(yīng)器內(nèi)DO濃度(mg/l