脫氮除磷活性污泥法工藝

1、脫氮除磷活性污泥法工藝12-6 脫氮除磷活性污泥法工藝及其設(shè)計一、生物脫氮工藝污水中氮的存在形式：有機氮和氨氮，少量或沒有亞硝酸鹽和硝酸鹽氮傳統(tǒng)廢水生物處理主要去除廢水中溶解狀態(tài)的有機污染物，對氨、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，只能去除細菌細胞生理需要攝取的部分, 氮的去除率為10%-20%, 磷的去除率僅為5%-20%。12-6 脫氮除磷活性污泥法工藝及其設(shè)計一、生物脫氮工藝城市污水，煉油污水中，氮是過剩的。自然界中存在氮循環(huán)的自然現(xiàn)象有機氮氨態(tài)氮硝酸氮氮氣N無機NNOx-N(硝態(tài)氮)TKN(凱氏氮)總N(TN)NH3-NNO3-NNO2-N有機N（尿素、氨基酸、蛋白質(zhì)）12-6 脫氮除磷活性污泥法工藝及其

2、設(shè)計一、生物脫氮工藝1.生物脫氮原理生物處理過程中，有機氮通過微生物的分解和水解轉(zhuǎn)化成氨氮，即氨化作用；通過硝化反應(yīng)將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝態(tài)氮、硝態(tài)氮，再通過反硝化反應(yīng)將硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮還原成氣態(tài)氮逸出，達到脫氮目的。12-6 脫氮除磷活性污泥法工藝及其設(shè)計一、生物脫氮工藝1.生物脫氮原理(1)氨化反應(yīng)氨化反應(yīng)：無論好氧還是厭氧條件下，中性、堿性還是酸性環(huán)境中都能進行，只是作用的微生物不同、作用的強弱不同?；钚晕勰嗪蜕锬は到y(tǒng)內(nèi)能夠比較完全地完成氨化反應(yīng)。氧化脫氨基水解脫氨基還原脫氨基12-6 脫氮除磷活性污泥法工藝及其設(shè)計一、生物脫氮工藝1.生物脫氮原理(2)硝化過程12-6 脫氮除磷活性污泥法工

3、藝及其設(shè)計一、生物脫氮工藝1.生物脫氮原理(2)硝化過程硝化反應(yīng)的條件從CO2獲取C源，從無機物的氧化中獲取能量溶解氧及pH：好氧條件，并保持一定的堿度氧是硝化反應(yīng)的電子受體，溶解氧的高低，影響硝化反應(yīng)的進程，硝化反應(yīng)曝氣池內(nèi)，溶解氧含量不得低于1mg/L。pH值的影響: 硝化反應(yīng)過程中, 釋放H+離子, pH下降, 硝化菌對pH十分敏感，為保持適宜pH值，應(yīng)保持足夠的堿度，以調(diào)節(jié)pH值的變化，1g氨態(tài)氮(以N計)完全硝化，需堿度(以CaCO3計)7.1g, 適宜的pH值為。12-6 脫氮除磷活性污泥法工藝及其設(shè)計一、生物脫氮工藝1.生物脫氮原理(2)硝化過程硝化反應(yīng)的條件營養(yǎng)物質(zhì)：有機物含量

4、不應(yīng)過高，BOD5應(yīng)在15-20mg/L以下。硝化菌是自養(yǎng)型菌，有機基質(zhì)濃度不是它的增殖限制因素; BOD5值過高, 將使增殖速度較高的異養(yǎng)型細菌迅速增殖, 從而使硝化菌不能成為優(yōu)勢種屬。溫度：硝化反應(yīng)的適宜溫度是20-30，15以下時，硝化反應(yīng)速度下降，5時完全停止。12-6 脫氮除磷活性污泥法工藝及其設(shè)計一、生物脫氮工藝1.生物脫氮原理(2)硝化過程硝化反應(yīng)的條件活性污泥：硝化菌在反應(yīng)器內(nèi)的停留時間 (污泥齡) (c) ，必須大于其最小的世代時間, 否則會使微生物流失殆盡。一般對c的取值應(yīng)為硝化菌最小世代時間的2倍以上，即安全系數(shù)應(yīng)大于2。硝化菌的最小世代時間在適宜溫度條件下為3d，因此c

5、值為6d，最高可以到10d。c值與溫度密切相關(guān)，溫度低，c取值應(yīng)相應(yīng)明顯提高。12-6 脫氮除磷活性污泥法工藝及其設(shè)計硝化反應(yīng)的條件有毒物質(zhì)：除重金屬外，對硝化反應(yīng)產(chǎn)生抑制作用的物質(zhì)還有：高濃度的NH4+-N、高濃度的NOX-N、高濃度的有機基質(zhì)以及絡(luò)合陽離子等。12-6 脫氮除磷活性污泥法工藝及其設(shè)計一、生物脫氮工藝1.生物脫氮原理()反硝化過程硝酸氮NO3-NNO2-N亞硝酸氮氮氣(主要過程)有機氮化合物反硝化菌異化反硝化(細菌組成部分)同化反硝化異養(yǎng)型兼性菌12-6 脫氮除磷活性污泥法工藝及其設(shè)計一、生物脫氮工藝1.生物脫氮原理(3) 反硝化過程影響因素缺氧條件下, 以NO3-N中的氧為

6、電子受體，有機碳為電子供體碳源能為反硝化菌所利用的碳源較多，從廢水生物脫氮考慮有兩類i. 原廢水中所含碳源, 原廢水滿足下列條件可認為碳源充足：ii. 外加碳源, 多采用甲醇(CH3OH)，甲醇被分解后產(chǎn)物為CO2、H2O, 不留任何難降解的中間產(chǎn)物: 12-6 脫氮除磷活性污泥法工藝及其設(shè)計一、生物脫氮工藝1. 生物脫氮原理(3) 反硝化過程影響因素 對反硝化反應(yīng)最適宜的pH值是pH值高于8低于6，反硝化速率將大為下降。 溶解氧應(yīng)控制在L以下反硝化菌屬異養(yǎng)兼性菌，在無分子氧同時存在硝酸和亞硝酸離子時，它們能夠利用這些離子中的氧進行呼吸，使硝酸鹽還原。另一方面，反硝化菌體內(nèi)的某些酶系統(tǒng)組分，只

7、有在有氧條件下，才能夠合成。這樣，反硝化反應(yīng)宜于在厭氧、好氧條件交替的條件下進行。12-6 脫氮除磷活性污泥法工藝及其設(shè)計一、生物脫氮工藝1.生物脫氮原理()反硝化過程影響因素反硝化反應(yīng)的最適宜溫度是20-40，低于15反硝化反應(yīng)速率降低。在冬季低溫季節(jié)，可采用如下措施： 提高生物固體平均停留時間； 降低負荷； 提高廢水的水力停留時間。12-6 脫氮除磷活性污泥法工藝及其設(shè)計氨化，使有機氮轉(zhuǎn)化為NH3、NH4，去除BOD、COD。BOD5值可降至15-20mg/l左右硝化曝氣池，氨態(tài)氮氧化為 NO-3-N，投堿以防止pH值下降。反硝化反應(yīng)器，采取厭氧-缺氧交替運行方式。作為碳源，可投加CH3O

8、H(甲醇)，或引入原廢水一、生物脫氮工藝2.生物脫氮工藝(1)三段生物脫氮工藝(巴茨(Barth)開創(chuàng))12-6 脫氮除磷活性污泥法工藝及其設(shè)計一、生物脫氮工藝2.生物脫氮工藝(1)三段生物脫氮工藝優(yōu)缺點：優(yōu)點：氨化、硝化、反硝化分段獨立；氨化、硝化、反硝化反應(yīng)分別在各自的反應(yīng)器內(nèi)進行，各有其沉淀池及污泥回流系統(tǒng)，分別控制適宜條件，處理效率高，反應(yīng)進行速度快且徹底。缺點：處理設(shè)備多，造價高，管理麻煩。反硝化段在氨化及硝化后，主要靠內(nèi)源呼吸碳源進行反硝化，效率低，必須在反硝化段投加碳源保證高效穩(wěn)定的反硝化反應(yīng)。12-6 脫氮除磷活性污泥法工藝及其設(shè)計一、生物脫氮工藝2.生物脫氮工藝(1)二段生物

9、脫氮工藝BOD去除和硝化反應(yīng)過程放在一起，各段設(shè)沉淀及污泥回流系統(tǒng)，除碳和硝化在一個池子進行，設(shè)計的污泥負荷要低，HRT及SRT要長，否則，硝化作用降低，反硝化仍需外加碳源。12-6 脫氮除磷活性污泥法工藝及其設(shè)計兩級生物脫氮工藝：BOD去除和 硝化兩個反應(yīng)過程放在一起12-6 脫氮除磷活性污泥法工藝及其設(shè)計一、生物脫氮工藝2.生物脫氮工藝(2)前置缺氧-好氧生物脫氮工藝 (80年代初期開創(chuàng),目前采用廣泛采用)反硝化反應(yīng)器BOD去除，硝化反應(yīng)反應(yīng)器（好氧）原廢水（缺氧）（回流污泥）沉淀池（剩余污泥）內(nèi)循環(huán)（硝化液回流）堿12-6 脫氮除磷活性污泥法工藝及其設(shè)計反硝化反應(yīng)器在前，BOD去除、硝化

10、二項反應(yīng)的綜合反應(yīng)器在后反硝化以原廢水中的有機物為碳源，無需外加碳源。硝化反應(yīng)器內(nèi)的含有大量硝酸鹽的硝化液回流反硝化反應(yīng)器，進行反硝化脫氮反應(yīng)反硝化過程中產(chǎn)生的堿度可補償硝化反應(yīng)消耗堿度的50%硝化曝氣池在后，使反硝化殘留的有機污染物得以進一步去除，勿需增建后曝氣池。本系統(tǒng)流程簡單，勿需外加碳源，建設(shè)費用與運行費用均較低特征：教材p149反硝化反應(yīng)器BOD去除，硝化反應(yīng)反應(yīng)器（好氧）原廢水（缺氧）（回流污泥）沉淀池（剩余污泥）內(nèi)循環(huán)（硝化液回流）堿12-6 脫氮除磷活性污泥法工藝及其設(shè)計處理水來自硝化反應(yīng)器，含有一定濃度的硝酸氮，如沉淀池運行不當(dāng)，不及時排泥，在池內(nèi)能夠產(chǎn)生反硝化反應(yīng)使污泥上浮

11、欲提高脫氮率，必須加大內(nèi)循環(huán)比(RN)，導(dǎo)致：一是運行費用增高；二是內(nèi)循環(huán)液帶入大量的溶解氧，影響反硝化進程本系統(tǒng)的脫氮率一般在85以下缺點：12-6 脫氮除磷活性污泥法工藝及其設(shè)計一、生物脫氮工藝2.生物脫氮工藝(2)前置缺氧-好氧生物脫氮工藝影響運行的因素與主要參數(shù)i. 水力停留時間(HRT)HRT是影響處理效果和反應(yīng)器規(guī)模、尺寸的重要參數(shù)。經(jīng)驗:脫氮效果與反應(yīng)時間呈線性關(guān)系，在硝化與反硝化反應(yīng)中，硝化反應(yīng)需時長。對城市廢水脫氮系統(tǒng)，硝化與反硝化之比大體為2:1，具體時間則為。一般硝化與反硝化時間之比介于2:15:1之間。12-6 脫氮除磷活性污泥法工藝及其設(shè)計一、生物脫氮工藝2.生物脫氮

12、工藝(2)前置缺氧-好氧生物脫氮工藝影響運行的因素與主要參數(shù)ii. 回流比(R)內(nèi)循環(huán)回流比取值與要求達到的脫氮效果及反應(yīng)器類型有關(guān)?；钚晕勰喾?，取值不低于200%。最佳回流比應(yīng)當(dāng)通過試驗確定或?qū)\行數(shù)據(jù)加以歸納分析確定12-6 脫氮除磷活性污泥法工藝及其設(shè)計一、生物脫氮工藝2.生物脫氮工藝(2)前置缺氧-好氧生物脫氮工藝影響運行的因素與主要參數(shù)iii.生物固體平均停留時間(污泥齡)(c)c應(yīng)取值較大，以保證在反應(yīng)器內(nèi)保持一定濃度的硝化菌。經(jīng)證實，此值應(yīng)在30d以上。12-6 脫氮除磷活性污泥法工藝及其設(shè)計一、生物脫氮工藝2.生物脫氮工藝(2)前置缺氧-好氧生物脫氮工藝影響運行的因素與主要參數(shù)

13、iv. 混合液懸浮固體濃度(MLSS)MLSS一般應(yīng)高于3000mgL，當(dāng)MLSS值低于3000mgL時，反應(yīng)速度將迅速下降。試驗證實，當(dāng)MLSS值高于3000mgL時，溫度對反應(yīng)速度的影響很大，MLSS值低時，其影響較小。12-6 脫氮除磷活性污泥法工藝及其設(shè)計一、生物脫氮工藝2.生物脫氮工藝(2)前置缺氧-好氧生物脫氮工藝影響運行的因素與主要參數(shù)v. 負荷率氮負荷率也是影響本工藝脫氮效果的重要參數(shù)。負荷高會使其轉(zhuǎn)化率不完全，影響脫氮效果對硝化反應(yīng)NH3-N負荷率10時， NO3- -N 對生物除磷的影響就減弱了。12-6 脫氮除磷活性污泥法工藝及其設(shè)計二、生物除磷工藝4.生物除磷工藝(1)

14、厭氧-好氧除磷工藝：Ap-O法釋放磷曝氣池BOD去除，吸收磷原廢水（厭氧）回流污泥（含磷污泥）沉淀池（剩余污泥）（好氧）含磷污泥用作肥料12-6 脫氮除磷活性污泥法工藝及其設(shè)計二、生物除磷工藝4.生物除磷工藝(1)厭氧-好氧除磷工藝：Ap-O法反應(yīng)器內(nèi)停留時間短，一般3h6h;曝氣池內(nèi)污泥濃度一般在27003000mg/L之間；BOD去除率與一般的活性污泥法相同，磷的去除率較好，處理出水一般含磷低于，去除率大致76%左右。沉淀污泥含磷4%左右，污泥肥效好?；旌弦篠VI100，易沉淀，不膨脹。好氧池中溶解氧維持在2mg/L以上，pH控制在7-8。不足：除磷效率難以進一步提高12-6 脫氮除磷活性

15、污泥法工藝及其設(shè)計二、生物除磷工藝4.生物除磷工藝(2)弗斯特利普除磷工藝（Phostrip）：72年開創(chuàng)，生物除磷和化學(xué)除磷相結(jié)合，除磷效果好.曝氣池：含磷污水進入，還有由除磷池回流的已經(jīng)釋放磷但含有聚磷菌的污泥。使聚磷菌過量攝取磷，去除有機物（BOD和COD）, 可能還有一定的硝化作用。沉淀池(I)：泥水分離，含磷污泥沉淀，已除磷的上清液作為處理水排放。除磷池：保持厭氧狀態(tài)，DO0,NOX- 0,含磷污泥釋放磷，并投加沖洗水，使磷充分釋放，已釋放磷的污泥回流曝氣池，再次用于吸收污水中的磷。上清液進入混合池混合池：投加石灰乳，混合后進入攪拌反應(yīng)池，磷與石灰反應(yīng)形成固體磷酸鈣-化學(xué)法除磷。沉淀

16、池(II)：混凝沉淀，磷酸鈣沉淀分離，除磷上清液回流曝氣池，含有大量磷酸鈣的污泥排出，適宜作肥料。12-6 脫氮除磷活性污泥法工藝及其設(shè)計Phostrip工藝特征：(1) 生物除磷和化學(xué)除磷結(jié)合，效果良好，出水含磷低于1mg/L;(2) 污泥回流經(jīng)過除磷池，污泥中含磷較高約2.1%-7.1%。(3) 石灰用量21-31.8mgCa(OH)2/m3污水，比較低。(4) SVI100，污泥易沉淀, 濃縮, 脫水, 肥分高, 污泥不膨脹。(5) 可以根據(jù)BOD/P的比值來靈活調(diào)節(jié)回流污泥與混凝污泥量比例；(6) 流程復(fù)雜，運行管理麻煩, 投加石灰乳運行費用有所提高, 建設(shè)費用也高。(7) 沉淀池(I

17、)底部可能形成缺氧狀態(tài)，產(chǎn)生釋放磷的現(xiàn)象。應(yīng)及時排泥或回流。12-6 脫氮除磷活性污泥法工藝及其設(shè)計三、生物脫氮、除磷工藝1.1 A2/O工藝(anaerobic-anoxic-oxic)好氧反應(yīng)器原廢水釋放磷氨化回流污泥（含磷）沉淀池（剩余污泥）內(nèi)循環(huán) 2Q缺氧反應(yīng)器缺氧反應(yīng)器厭氧反應(yīng)器厭氧反應(yīng)器脫氮硝化吸收磷去除BOD處理水厭氧反應(yīng)器中釋放磷，同時轉(zhuǎn)化易降解COD、VFA為PHB，部分含氮有機物進行氨化；進入本單元的除原廢水外，還有從沉淀池排出的污泥。缺氧反應(yīng)器中脫氮，硝態(tài)氮由好氧反應(yīng)器送來，內(nèi)循環(huán)量為2Q-4Q(Q為原廢水流量)，部分有機物在反硝化菌作用下利用硝酸鹽作為電子受體而得的降解

18、去除。好氧反應(yīng)器去除BOD、硝化和吸收磷，進入該反應(yīng)器的COD基本接近達標(biāo)，其中的硝態(tài)氮回流至缺氧反應(yīng)區(qū)，污泥中過量吸收的磷通過剩余污泥排除。沉淀池的功能為泥水分離，上清液作為處理水排放，部分污泥回流厭氧反應(yīng)器，在那里釋放磷。12-6 脫氮除磷活性污泥法工藝及其設(shè)計優(yōu)點：比較簡單的同步脫氮除磷工藝；總水力停留時間少于其他同類工藝厭氧(缺氧)好氧交替運行、不宜絲狀菌增殖繁衍，無污泥膨脹之慮厭氧和缺氧段只進行緩速攪拌，以不提高溶解氧含量為度，運行費用低。出水磷濃度基本可達1mg/L以下，氨氮也可達8mg/L以下。12-6 脫氮除磷活性污泥法工藝及其設(shè)計缺點： 沉淀池要保持一定濃度的溶解氧，防止產(chǎn)生

19、厭氧硝化和釋磷，但溶解氧含量也不宜過高，以防止循環(huán)液對缺氧反應(yīng)器的干擾；回流污泥中存在的硝酸鹽對釋磷也有一定的影響。系統(tǒng)所排放的污泥中僅一部分經(jīng)歷了完整的厭氧和好氧過程，影響了對磷的充分吸收。 系統(tǒng)污泥齡因兼顧硝化菌的生長而不能太短，導(dǎo)致除磷效率難以進一步提高。， 內(nèi)循環(huán)流量以2Q為限，不宜再高，脫氮效果難提高。12-6 脫氮除磷活性污泥法工藝及其設(shè)計三、生物脫氮、除磷工藝1.2 改進型A2/O工藝(同濟大學(xué)研發(fā))污水Q回流混合液(0-200%)缺氧池厭氧池好氧池二沉池短時沉淀池處理水部分污水回流污泥25%-100%剩余污泥12-6 脫氮除磷活性污泥法工藝及其設(shè)計三、生物脫氮、除磷工藝1.2

20、改進型A2/O工藝(同濟大學(xué)研發(fā))特點：采用短時初沉池，使進水中細小有機懸浮固體有相當(dāng)一部分進入生物反應(yīng)器，滿足反硝化菌和聚磷菌對碳源的需要，并使生物反應(yīng)器中的污泥能達到較高的濃度；整個系統(tǒng)中的活性污泥斗完整地經(jīng)歷過厭氧和好氧過程，因此排放的剩余污泥都充分地吸收磷；避免了回流污泥中的硝酸鹽對厭氧釋磷的影響；由于反應(yīng)器中污泥濃度高，促進了好氧反應(yīng)器中的同步硝化、反硝化，因而可以用較少的總回流量達到較好總氮去除效率。12-6 脫氮除磷活性污泥法工藝及其設(shè)計三、生物脫氮、除磷工藝巴登福(Bardenpho)同步脫氮除磷工藝進水厭氧反應(yīng)器反硝化脫氮；其次是污泥釋放磷，硝態(tài)氮通過內(nèi)循環(huán)來自第一好氧反應(yīng)器

21、，污泥則是沉淀池回流的去除BOD；硝化，由于BOD濃度還較高，因此，硝化程度較低；吸收磷，由于NOX未能有效的去除，因此，磷吸收效果不高。第二厭氧反應(yīng)器的功能同第一厭氧反應(yīng)器，仍以脫氮為主泥水分離。上清液作為處理水排放，含磷污泥的一部分作為回流污泥回流到第一厭氧反應(yīng)器，另一部分則作為剩余污泥排出系統(tǒng)。第二好氧反應(yīng)器的首要功能是吸收磷；第二功能是進一步硝化；第三項功能則是去除BOD12-6 脫氮除磷活性污泥法工藝及其設(shè)計三、生物脫氮、除磷工藝2.巴登福(Bardenpho)同步脫氮除磷工藝該工藝脫氮效果：第一缺氧段利用原水中有機物作為碳源和第一好氧池中回流的含有硝態(tài)氮的混合液進行反硝化。經(jīng)第一階段后，脫氮已大部分完成。為進一步提高脫氮效率，廢水進入第二反硝化池，利用內(nèi)源呼吸碳源進行反硝化。最后的曝氣池用于凈化殘留的有機物，吹脫污水中的氮氣，提高污泥的沉降性，防止在二沉池發(fā)生