脫氮除磷和城市污水深度處理

1、關(guān)于脫氮除磷與城市污水深度處理第一張，PPT共五十五頁，創(chuàng)作于2022年6月一、概述N、P的來源1、城市生活污水 城市生活污水中的氮、磷主要源于人體食物中蛋白質(zhì)代謝的廢物，廁所沖洗、廚房洗滌、洗衣等。2、工廠工業(yè)廢水工業(yè)廢水中的氮、磷既取決于工廠所有原料的性質(zhì)，也有生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品種類有關(guān)。氮肥廠、煉油廠、肉類加工廠等。3、農(nóng)業(yè)灌溉污水 含氮、磷的化肥和農(nóng)藥，家畜養(yǎng)殖的廢棄物。第二張，PPT共五十五頁，創(chuàng)作于2022年6月危害氮、磷等植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量過多所引起的水質(zhì)污染。第三張，PPT共五十五頁，創(chuàng)作于2022年6月水體中氮的形態(tài)進(jìn)入水體的氮無機(jī)氮氨態(tài)氮游離氨態(tài)氮NH3-N銨鹽態(tài)氮NH4+-N硝

2、態(tài)氮硝酸鹽態(tài)的氮NO3-N亞硝酸鹽態(tài)的氮NO2-N有機(jī)氮尿素氨基酸蛋白質(zhì)脂肪胺第四張，PPT共五十五頁，創(chuàng)作于2022年6月水體中磷的形態(tài)第五張，PPT共五十五頁，創(chuàng)作于2022年6月二、脫氮除磷機(jī)理物化法廢水的物理化學(xué)方法脫氮工藝主要有化學(xué)沉淀法、空氣吹脫法等生物法生物脫氮除磷第六張，PPT共五十五頁，創(chuàng)作于2022年6月1、化學(xué)沉淀法反應(yīng)機(jī)理：通過投加Mg2+、PO43+，使之與廢水中的氨氮生成難溶的復(fù)鹽MgNH4PO46H2O(MAP鳥類石)沉淀物，凈化廢水中的氨氮。 Mg2+NH4+HPO42-+6H2OMgNH4PO46H2O+H+ Mg2+NH4+PO43-+6H2OMgNH4PO

3、46H2O Mg2+NH4+H2PO42-+6H2OMgNH4PO46H2O+2H+適用于高濃度氨氮廢水處理，含有大量對(duì)微生物有害的物質(zhì)不宜采用生化法處理時(shí)；工藝控制條件： pH、物料比第七張，PPT共五十五頁，創(chuàng)作于2022年6月2、空氣吹脫和蒸汽氣提法反應(yīng)機(jī)理：利用廢水中所含氨氮等揮發(fā)性物質(zhì)的實(shí)際濃度與平衡濃度之間存在的差異，在堿性條件下用空氣吹脫或用蒸汽汽提，使廢水中的氨氮等揮發(fā)性物質(zhì)不斷液相轉(zhuǎn)移到氣相中，去除廢水中的氨氮。工藝流程圖： 工藝控制條件： pH值、溫度 第八張，PPT共五十五頁，創(chuàng)作于2022年6月3、廢水的生物脫氮原理：先將廢水中有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為氨氮，然后通過硝化反應(yīng)將氨氮轉(zhuǎn)

4、化為硝態(tài)氮，再通過反硝化反應(yīng)將硝態(tài)氮還原成氣態(tài)氮從水中逸出，達(dá)到廢水脫氮的目的。流程圖：氨化反應(yīng)硝化反應(yīng)反硝化反應(yīng)第九張，PPT共五十五頁，創(chuàng)作于2022年6月（1）氨化反應(yīng)有機(jī)氮化合物在好氧菌和氨化菌的作用下分解轉(zhuǎn)化為氨氮。第十張，PPT共五十五頁，創(chuàng)作于2022年6月（2）硝化反應(yīng)硝化反應(yīng)是將氨氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮的過程。（1）亞硝酸菌將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽（NO2-）硝酸菌將亞硝酸鹽進(jìn)一步氧化為硝酸鹽（ NO3- ）第十一張，PPT共五十五頁，創(chuàng)作于2022年6月硝化過程的影響因素溶解氧：1.22.0mg/LpH: 8.08.4有機(jī)物含量：不應(yīng)過高BOD值過高，將使增殖速度較快的異養(yǎng)型細(xì)菌迅速增

5、殖，限制硝化菌增殖適宜溫度：2030硝化菌在反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間：最小世代時(shí)間 (在適宜的溫度條件下為3d) 有毒物質(zhì)：重金屬、高濃度的NH4-N、高濃度的NOx-N、高濃度的有機(jī)基質(zhì)、部分有機(jī)物以及絡(luò)合陽離子等。第十二張，PPT共五十五頁，創(chuàng)作于2022年6月（3）反硝化反應(yīng)反硝化反應(yīng)是指硝化過程中產(chǎn)生的硝酸鹽或亞硝酸鹽在反硝化菌的作用下還原成氣態(tài)氮的過程。 2NO2-+3H2N2+2OH-+2H2O 2NO2-+5H2N2+2OH-+4H2O 反硝化過程從NO3-還原為N2的過程經(jīng)歷4步過程： NO3-NO2-NON2ON2第十三張，PPT共五十五頁，創(chuàng)作于2022年6月反硝化過程的影響因素

6、碳源： BOD5TN之比大于4pH：最適宜的pH是6.57.5。溶解氧濃度：0.5 mg/L。溫度：2040。 第十四張，PPT共五十五頁，創(chuàng)作于2022年6月4、廢水的生物除磷第十五張，PPT共五十五頁，創(chuàng)作于2022年6月傳統(tǒng)三段生物脫氮工藝第十六張，PPT共五十五頁，創(chuàng)作于2022年6月 三級(jí)生物脫氮工藝的主要特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)氨化、硝化和反硝化分別在各自的反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行，并各自回流在沉淀池分離的污泥，過程控制明確，反應(yīng)速度快且反應(yīng)進(jìn)行較徹底，脫氮效果較好。 缺點(diǎn)：流程長(zhǎng)，構(gòu)筑物多，基建費(fèi)用高；需要外加堿和碳源，運(yùn)行費(fèi)用高；出水中往往存在一定量的甲醇，形成BOD5及COD，需要后曝氣池加以去除；管理

7、較為復(fù)雜。 第十七張，PPT共五十五頁，創(chuàng)作于2022年6月兩級(jí)生物脫氮工藝將三級(jí)生物脫氮工藝的一、二級(jí)合并第十八張，PPT共五十五頁，創(chuàng)作于2022年6月回流硝酸鹽，在反硝化反應(yīng)器中被還原成N2，達(dá)到脫氮目的；回流反硝化菌，保證反硝化反應(yīng)器中微生物的濃度，利用原水中的有機(jī)物作為C源分建式A1/O 生物脫氮工藝流程A1/O流程中的缺氧和好氧池可以是兩個(gè)獨(dú)立的構(gòu)筑物，也可以合建在一個(gè)構(gòu)筑物內(nèi)，使用隔板將兩段分開。A1/O (Anoxic/Oxic)生物脫氮工藝流程第十九張，PPT共五十五頁，創(chuàng)作于2022年6月A1/O優(yōu)點(diǎn)流程簡(jiǎn)單，構(gòu)筑物少，基建費(fèi)用大幅度節(jié)?。徊恍枰饧犹荚矗档土诉\(yùn)行費(fèi)用；好

8、氧池設(shè)在缺氧池后，不需要再建后曝氣池；缺氧池在好氧池前，既可減輕好氧池的有機(jī)負(fù)荷，也有利于控制污泥膨脹；反硝化過程中產(chǎn)生的堿度可補(bǔ)償硝化過程消耗的堿度一半左右，對(duì)含氮濃度不高的廢水可不必另行加堿。 第二十張，PPT共五十五頁，創(chuàng)作于2022年6月A1/O法局限性：回流的混合液含有一定的溶解氧，使反硝化區(qū)難于保持理想的缺氧狀態(tài)，影響反硝化效率，工程實(shí)際中A/O法的脫氮效率一般在85%以下；要取得滿意的脫氮效果，必須保證足夠大的混合液回流比-增加系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用；運(yùn)行管理要求較高，如沉淀池管理不當(dāng)會(huì)產(chǎn)生污泥上浮，內(nèi)循環(huán)比或反硝化區(qū)DO控制不當(dāng)會(huì)影響反硝化處理效率等。第二十一張，PPT共五十五頁，創(chuàng)作

9、于2022年6月A1/O生物脫氮的設(shè)計(jì)要點(diǎn)：BOD5 ：TN 470mg/L（以CaCO3計(jì)）計(jì)算反應(yīng)池總?cè)莘e按污泥負(fù)荷計(jì)算 動(dòng)力學(xué)計(jì)算：反應(yīng)池中缺氧池和好氧池的容積比: 按試驗(yàn)數(shù)據(jù)或工程經(jīng)驗(yàn)確定,一般為1：2 1：1好氧池需氧量第二十二張，PPT共五十五頁，創(chuàng)作于2022年6月常用參數(shù)：V 曝氣池的容積（m3）；So 曝氣池進(jìn)水BOD5（mg/L） Se 曝氣池出水BOD5（mg/L） Q 曝氣池的設(shè)計(jì)流量（m3/d）；Us污泥負(fù)荷 kgBOD5/(kg MLSSd)；Xa混合液懸浮固體平均濃度（g MLSS/L）Uv容積負(fù)荷(kgBOD5/m3)；X 混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度（g MLVS

10、S/L）； 第二十三張，PPT共五十五頁，創(chuàng)作于2022年6月V1好氧池容積根據(jù)污泥泥齡：Y ：污泥產(chǎn)率系數(shù)（kg MLVSS/kgBOD5）；在20時(shí)，Y=0.3-0.5。如無初沉池，Y值須通過試驗(yàn)確定；Yobs：污泥凈產(chǎn)率系數(shù)（kg MLVSS /kgBOD5），有初沉池時(shí)取0.2-0.6，無初沉池時(shí)取0.4-0.8；c：設(shè)計(jì)污泥泥齡，12-30d；Kd: 衰減系數(shù)（d-1），20的數(shù)值為0.04-0.075，常取0.06。第二十四張，PPT共五十五頁，創(chuàng)作于2022年6月項(xiàng) 目單 位A1/O參數(shù)值傳統(tǒng)法參數(shù)值BOD污泥負(fù)荷UskgBOD5/(kgMLSSd)0.050.150.2-0.4

11、總氮負(fù)荷率kgTN/(kgMLSSd)0.05污泥濃度(MLSS)Xag/L2.54.01.5-2.5污泥齡Cd12305-15污泥產(chǎn)率YkgVSS/kgBOD50.30.50.4-0.8需氧量O2kgO2/kgBOD51.11.80.7-1.2水力停留時(shí)間HRT8164-12h其中缺氧段0.53.0h污泥回流比 R%5010025-50混合液回流比 Ri%100400總處理效率%9095(BOD5)90-95%6085(TN)A1/O法生物脫氮的主要設(shè)計(jì)參數(shù)第二十五張，PPT共五十五頁，創(chuàng)作于2022年6月V2：反硝化池所需容積（m3）；N：需要還原的硝酸鹽氮（kgNO3-N/d）； Kde

12、：反硝化速率（kg N/kg MLSS.d）,20的Kde值可采用0.03-0.06 (kgNO3-N/kg MLSSd)；溫度修正： Xa：混合液懸浮固體濃度（MLSS）（mg/L）； V2：缺氧池容積第二十六張，PPT共五十五頁，創(chuàng)作于2022年6月O2=1.47Q(SoSe)1.42X+4.57Q(NkNke)0.12X 2.6Q(NtNte)0.12XO2：污水需氧量(kgO2/d)； Q：好氧池進(jìn)水流量(m3/d)；So、Se: 進(jìn)出水BOD5(mg/L) X: 系統(tǒng)的剩余污泥量(kg VSS/d）Nk、 Nke進(jìn)出水總凱氏氮濃度(mg/L)Nt、 Nte進(jìn)出水總氮濃度(mg/L)好

13、氧池需氧量 生物脫氮系統(tǒng)去除每公斤BOD5需氧量可取用1.1-1.8 kg O2。第二十七張，PPT共五十五頁，創(chuàng)作于2022年6月計(jì)算實(shí)例某工業(yè)廢水處理廠，日處理水量為60000 m3，進(jìn)水COD為447mg/L，BOD5為220.8 mg/L，SS為357mg/L，TKN為40 mg/L。混合液懸浮固體MLSS為4g/L，BOD5負(fù)荷為0.15 kg/kgSS.d，要求出水BOD5為20 mg/L，SS為22 mg/L (65%為可生化部分)，TKN去除率達(dá)到91%，反硝化率65%。假設(shè)廢水平均溫度為20 ，c為15d，Kd = 0.05d-1，Y = 0.5 mgVSS/mg BOD5，

14、MLVSS/MLSS=0.8試確定推流式A/O反應(yīng)池的容積、剩余污泥量和空氣量。 第二十八張，PPT共五十五頁，創(chuàng)作于2022年6月解答 （1）估算出水中的溶解性BOD5（Se）出水中SS可生化的部分為 0.6522=14.3 mg/L；可生化SS的最終BODL =14.31.42=20.3 mg/L；可生化SS的BODL折算成BOD5 = 20.30.68 =13.8 mg/L； 出水Se=20.0-13.8=6.2 mg/L。 第二十九張，PPT共五十五頁，創(chuàng)作于2022年6月（2）好氧池容積（V） a. 按動(dòng)力學(xué)公式： b.按有機(jī)負(fù)荷率公式確定反應(yīng)池的容積：解答 (cond)第三十張，P

15、PT共五十五頁，創(chuàng)作于2022年6月解答 (cond)設(shè)計(jì)脫氮反應(yīng)池容積選用22080m3，缺氧池和好氧池容積比按3/5設(shè)計(jì)，則各池容積應(yīng)為：缺氧池8280 m3；好氧池13800 m3。反應(yīng)池總水力停留時(shí)間為8.8h，其中缺氧池為3.3h，好氧池為5.5h。第三十一張，PPT共五十五頁，創(chuàng)作于2022年6月（3）剩余污泥量的計(jì)算（ X ） X = YobsQ（S0-Se） =0.285760000（220.8-6.2）10-3 =3679KgVSS/d；解答 (cond)第三十二張，PPT共五十五頁，創(chuàng)作于2022年6月（4）計(jì)算曝氣池所需空氣量O2=1.47Q(SoSe)1.42X+4.5

16、7Q(NkNke)0.12X 2.6Q(NtNte)0.12X=18935.3-5224.2+10046.4-2060.0-3691.0=18006.5 kg/d=750.3 kgO2/h。解答 (cond)第三十三張，PPT共五十五頁，創(chuàng)作于2022年6月（4）空氣量QA的計(jì)算： 考慮到水質(zhì)水量的沖擊負(fù)荷的影響，安全系數(shù)取1.3，曝氣裝置氧的利用率取10%，空氣容重取1.201Kg/m3，空氣中含氧率為23.2%，則空氣量QA為：解答 (cond)第三十四張，PPT共五十五頁，創(chuàng)作于2022年6月解答 (cond)（5）回流污泥量和混合液回流量的計(jì)算 回流污泥比R取0.5 （0.251.0）

17、； 硝化混合液回流比r 取2（常用23）； QR=0.5Q=1250m3/h； Qr=2Q=5000m3/h。第三十五張，PPT共五十五頁，創(chuàng)作于2022年6月第三節(jié)、磷的去除 化學(xué)法生物除磷法原理影響因素A2/O工藝第三十六張，PPT共五十五頁，創(chuàng)作于2022年6月化學(xué)法除磷3HPO42- 5Ca2+ 4OH Ca5(OH)(PO4)33H2O 投加石灰或鋁鹽、鐵鹽形成難溶性的磷酸鈣等沉淀。磷的去除率較高，處理結(jié)果穩(wěn)定，污泥在處理與處置過程中不會(huì)重新釋放磷而造成二次污染；污泥的產(chǎn)量比較大。 第三十七張，PPT共五十五頁，創(chuàng)作于2022年6月含磷化合物有機(jī)磷有機(jī)磷包括磷酸甘油酸、磷肌酸等無機(jī)磷

18、磷酸鹽：正磷酸鹽(PO43-)、磷酸氫鹽(HPO42-) 、 磷酸二氫鹽H2PO4-、偏磷酸鹽(PO3-)聚合磷酸鹽：焦磷酸鹽(P2O74) 、三磷酸鹽(P3O105-)、 三磷酸氫鹽(HP3O92-) 生物除磷第三十八張，PPT共五十五頁，創(chuàng)作于2022年6月生物除磷原理除磷菌過量攝取磷：在好氧條件下，除磷菌合成聚磷酸鹽并將之貯存在體內(nèi)；除磷菌的磷釋放：在厭氧條件下，除磷菌分解聚磷酸鹽產(chǎn)生磷酸，并將之排除體外；富磷污泥的排放：在好氧條件下所攝取的磷比在厭氧條件下所釋放的磷多，廢水生物除磷工藝是利用除磷菌的這一過程，將多余剩余污泥排出系統(tǒng)而達(dá)到除磷的目的。第三十九張，PPT共五十五頁，創(chuàng)作于2

19、022年6月1. 溶解氧：厭氧段 0.2mg/L，好氧段 2mg/L；2. 厭氧區(qū)硝態(tài)氮：NO3-N 2030，才能保證聚磷菌有足夠的基質(zhì)需求；6. 污泥齡：5 - 10天，厭氧段的停留時(shí)間不宜過長(zhǎng)。生物除磷的影響因素第四十張，PPT共五十五頁，創(chuàng)作于2022年6月厭氧-好氧除磷工藝流程A2/O(Anaerobic/Oxic)工藝 第四十一張，PPT共五十五頁，創(chuàng)作于2022年6月A2/O生物除磷工藝的主要特點(diǎn)：工藝流程簡(jiǎn)單厭氧池在前，好氧池在后，有利于抑制絲狀菌的生長(zhǎng)?；旌弦旱腟VI2.5%)，施肥效果好除磷率難于進(jìn)一步提高污泥在沉淀池內(nèi)停留時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，聚磷菌會(huì)在厭氧狀態(tài)下產(chǎn)生P的釋放，降低

20、P的去除率第四十二張，PPT共五十五頁，創(chuàng)作于2022年6月 第四節(jié)、同步生物除磷脫氮工藝 A2/O(anaerobic/anoxic/oxic)工藝Bardenpho工藝 3. Phoredox工藝UCT工藝VIP工藝AP工藝 第四十三張，PPT共五十五頁，創(chuàng)作于2022年6月A2/O(anaerobic/anoxic/oxic)工藝 第四十四張，PPT共五十五頁，創(chuàng)作于2022年6月A2/O工藝特點(diǎn)主要優(yōu)點(diǎn)厭氧、缺氧、好氧交替運(yùn)行，可以同時(shí)達(dá)到去除有機(jī)物、脫氮、除磷的目的運(yùn)行不利于絲狀細(xì)菌的繁殖，基本不存在污泥膨脹問題；工藝流程簡(jiǎn)單，總的水力停留時(shí)間少，不需外加碳源，攪拌少，運(yùn)行費(fèi)用低。缺點(diǎn)：除磷效果受污泥齡、回流污泥中含DO和NO3N限制，可能不十分理想脫氮效果取決于混合液回流比