廢水中營養(yǎng)元素的去除

廢水中營養(yǎng)元素的去除第1頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四（1）氨氮消耗水體中的溶解氧；（2）氨氮與氯反應(yīng)生成氯胺或氯氣，增加氯的用量；（3）含氮化合物對(duì)人和其它生物有毒害作用：①氨氮對(duì)魚類有毒害作用；②NO3-和NO2-被轉(zhuǎn)化為亞硝胺——一種“三致”物質(zhì)；③水中NO3-高，導(dǎo)致嬰兒患變性血色蛋白癥——“Bluebaby”；（4）加速水體的“富營養(yǎng)化”過程；營養(yǎng)元素的危害第2頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四廢水中營養(yǎng)元素的去除營養(yǎng)元素的去除方法營養(yǎng)元素去除實(shí)例第3頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四營養(yǎng)元素的去除方法物化脫氮技術(shù)物化除磷技術(shù)生物脫氮技術(shù)生物除磷技術(shù)同步脫氮除磷技術(shù)第4頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四物化脫氮技術(shù)（1）空氣吹脫法（2）折點(diǎn)加氯法（3）選擇性離子交換法（4）化學(xué)沉淀法（5）化學(xué)中和法（6）乳液膜分離法第5頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四（1）空氣吹脫法：原理：實(shí)際濃度和平衡濃度之間存在的差異，堿性條件，液相到氣相，去除氨氮。物化脫氮技術(shù)第6頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四（2）折點(diǎn)加氯法去除氨氮將氯氣或次氯酸鈉投入污水，將廢水中的氨氮氧化成N2的化學(xué)脫氮工藝。

優(yōu)點(diǎn)：

出水氨氮濃度控制在0.1mg/L之內(nèi)，作為一個(gè)單獨(dú)的脫氮工藝來采用，深度處理，進(jìn)一步去除廢水中的氮素。物化脫氮技術(shù)第7頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四（3）選擇性離子交換法去除氨氮①離子交換樹脂脫氮機(jī)理：

其脫氮過程可看作是固相的交換劑和廢水中的之間進(jìn)行的化學(xué)置換反應(yīng)。

表達(dá)式：

物化脫氮技術(shù)第8頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四

根據(jù)質(zhì)量守恒定律，平衡常數(shù)可以表述為：

或當(dāng)>1時(shí)，表示RA樹脂對(duì)較A+有更大的選擇性；當(dāng)<1時(shí)，則相反；當(dāng)=1時(shí)，表示RA樹脂對(duì)和A+的選擇能力相同，無法進(jìn)行離子交換反應(yīng)。物化脫氮技術(shù)第9頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四②沸石脫氮機(jī)理：

沸石因其孔穴中的一價(jià)和二價(jià)的陽離子具有離子交換性，所以沸石也具有離子交換能力。物化脫氮技術(shù)第10頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四（4）化學(xué)沉淀法投加與氨氮生成難溶的復(fù)鹽MgNH4PO4.6H2O沉淀物凈化廢水中的氨氮可以用等，

可用

等。物化脫氮技術(shù)第11頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四（5）化學(xué)中和法：濃度大于2%-3%的含氨堿性廢水回收綜合利用。不易回收的可以和酸性廢水或廢氣進(jìn)行中和。硫酸、鹽酸或硝酸，常用的為工業(yè)硫酸。CO2、SO2或H2S等酸性氣體，也可以用于中和含氨堿性廢水，但容易引起二次污染。物化脫氮技術(shù)第12頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四（6）乳化液膜分離法：乳化液膜是以乳液形式存在的液膜，具有選擇透過性。以選擇透過液膜為分離介質(zhì)；被選擇透過物質(zhì)（例如NH3）的濃度差和擴(kuò)散傳遞為推動(dòng)力；使透過物質(zhì)（NH3）進(jìn)入膜內(nèi)，從而達(dá)到分離的目的。物化脫氮技術(shù)第13頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四物化除磷技術(shù)（混凝沉淀法）（1）鋁鹽除磷

（2）鐵鹽除磷

（3）石灰混凝除磷第14頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四（1）鋁鹽除磷：鋁鹽除磷的反應(yīng)方程式：

理想pH條件（5.8~6.9）Al3+與PO43-反應(yīng)Al3+水解成Al(OH)+等單核絡(luò)合物碰撞縮合成一系列多核絡(luò)合物（n>1，m3n）物化除磷技術(shù)（混凝沉淀法）第15頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四較高的正電荷和比表面積吸附水中帶負(fù)電荷的雜質(zhì),中和膠體電荷,降低膠體ζ電位,促進(jìn)膠體脫穩(wěn),凝聚和沉淀表現(xiàn)出良好的除磷效果。物化除磷技術(shù)（混凝沉淀法）第16頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四（2）鐵鹽除磷磷酸根取代與Fe3+結(jié)合的部分羥基形成堿式磷酸鐵復(fù)合絡(luò)合物，改變Fe3+的水解路徑。研究表明，氫氧化鐵凝膠及各種鐵氧化物都能吸附大量的磷酸根。物化除磷技術(shù)（混凝沉淀法）第17頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四（3）石灰混凝除磷含磷污水中投加石灰，形成氫氧根離子，污水的pH值上升。磷與石灰中的鈣產(chǎn)生反應(yīng)。形成[Ca5(OH)(PO4)3]（羥磷灰石）。反應(yīng)式如下：物化除磷技術(shù)（混凝沉淀法）第18頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四生物脫氮技術(shù)（1）生物脫氮原理（2）生物脫氮工藝①三級(jí)活性污泥法②SHARON工藝第19頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四（1）生物脫氮原理①氨化作用（ammonification）：含氮有機(jī)物在生物處理過程中被（好氧或厭氧）異養(yǎng)微生物分解為氨氮；②硝化作用（nitrification）：由好氧自養(yǎng)硝化菌將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮；③反硝化作用（denitrification）：缺氧條件下，在異養(yǎng)反硝化菌的作用下將亞硝酸鹽和硝酸鹽還原轉(zhuǎn)化為N2。生物脫氮技術(shù)第20頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四生物脫氮技術(shù)第21頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四（2）生物脫氮工藝①三級(jí)活性污泥法，它是以氨化、硝化和反硝化三項(xiàng)反應(yīng)過程為基礎(chǔ)建立的。流程如圖：生物脫氮技術(shù)第22頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四第一級(jí)：去除有機(jī)物，使有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為氨氮。第二級(jí)：硝化反應(yīng)，氨氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮。第三級(jí)：缺氧，反硝化，硝態(tài)氮還原為氮?dú)狻?/p>

優(yōu)點(diǎn)：好氧菌、硝化菌和反硝化菌可在各自最適宜的環(huán)境條件下生長繁殖，故反應(yīng)速度較快；相當(dāng)好的BOD5去除效果和脫氮效果。生物脫氮技術(shù)第23頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四②SHARON工藝短程硝化-反硝化；有氧條件下，利用氨氧化細(xì)菌將氨氮氧化控制在亞硝化階段；缺氧條件下，以有機(jī)物為電子供體，將亞硝酸鹽反硝化，生成氮?dú)?。其反?yīng)式為：生物脫氮技術(shù)第24頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四優(yōu)點(diǎn)：簡化工藝流程；反硝化比反硝化可節(jié)省40%的碳源（1g亞硝氮1.72g有機(jī)物，1g硝氮2.86g有機(jī)物）;縮短水力停留時(shí)間，減小反應(yīng)器體積和占地面積;減少25%左右的供氣量，降低能耗。生物脫氮技術(shù)第25頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四短程硝化反硝化過程的影響因素：（1）溶解氧（DO）（2）游離氨（FA）濃度（3）pH（4）泥齡（5）化學(xué)抑制劑（6）HNO2生物脫氮技術(shù)第26頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四生物除磷技術(shù)（1）生物除磷原理（2）生物除磷工藝A/O工藝第27頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四（1）生物除磷機(jī)理聚磷菌能夠過量的，在數(shù)量上超過其生理需要，從外部攝取磷;將磷以聚合形式貯藏在菌體內(nèi)，形成高磷污泥，排出系統(tǒng)外，達(dá)到從廢水中除磷的效果。生物除磷技術(shù)第28頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四厭氧釋磷：好氧吸磷：生物除磷技術(shù)一部分能量用于吸收外界可溶性脂肪酸，形成PHB厭氧條件下，聚磷菌將體內(nèi)的聚磷分解產(chǎn)生能量，釋放PO43-好氧條件下，PHB分解產(chǎn)生能量一部分能量用于主動(dòng)過量吸收環(huán)境中的PO43-，并合成聚磷另一部分能量用于細(xì)胞正常生長繁殖另一部分能量用于生理活動(dòng)需要第29頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四生物除磷技術(shù)第30頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四（2）生物除磷工藝A/O工藝（Anaerobic/Oxic）污水和污泥順次經(jīng)過厭氧和好氧交替循環(huán)流動(dòng)。回流污泥進(jìn)入?yún)捬醭?，微生物在厭氧條件下吸收去除一部分有機(jī)物,并釋放大量磷;好氧條件下攝取比在厭氧條件下所釋放的更多的磷;有機(jī)物得到好氧降解，部分富磷污泥以剩余污泥的形式排出系統(tǒng)之外，實(shí)現(xiàn)磷的去除。生物除磷技術(shù)第31頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四生物除磷技術(shù)第32頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四同步脫氮除磷工藝第33頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四（1）A2/O工藝及改良A2/O工藝

厭氧池:釋放磷，使污水中磷濃度升高，溶解性有機(jī)物被吸收而使BOD5下降；氨氮因細(xì)胞的合成被去除一部分，濃度下降，硝氮含量沒有變化。同步脫氮除磷工藝第34頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四缺氧池:反硝化菌將NO3-N和NO2-N還原為N2釋放至空氣;BOD5濃度下降，NO3-N濃度大幅度下降，磷的變化很小。好氧池:有機(jī)物被微生物生化降解，繼續(xù)下降；有機(jī)氮被氨化繼而硝化，NH3-N顯著下降，但硝化過程使NO3-N的濃度增加，P隨著聚磷菌的過量攝取，以較快的速度下降。

同步脫氮除磷工藝第35頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四改良A2/O工藝在厭氧池之前增設(shè)厭氧/缺氧調(diào)節(jié)池，來自二沉池的回流污泥和10%左右的進(jìn)水進(jìn)入該池，停留時(shí)間為20~30min，微生物利用約10%進(jìn)水中的有機(jī)物去除所有的回流硝態(tài)氮，消除硝態(tài)氮對(duì)厭氧池的不利影響，從而保證厭氧池的穩(wěn)定性。同步脫氮除磷工藝第36頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四營養(yǎng)元素去除實(shí)例第37頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四營養(yǎng)元素去除實(shí)例（1）人工濕地去除氮磷底部為集水區(qū)；濕地下部形成厭氧區(qū)間；采用多孔、吸附性較強(qiáng)的碳渣以及粘土和卵石作為濕地的基質(zhì)。第38頁，共41頁，2023年，2月20日，星期四營養(yǎng)元素去除實(shí)例第39頁，共