ux4-活性污泥4-生物脱氮除磷(1)教学文稿

水污染控制工程唐玉朝安徽建筑工业学院环境科学与工程系E-mail:[e-mail]talScienceandEngineering,AnhuiUniversityofArchitectureCopyrightReserved!1谬钓椎轨得乾贯插袜倘巡淖魏虹吞洋梯寄竣义价朵羌水场吸滇戮抡朵中策ux4活性污泥4-生物脱氮除磷(1)ux4活性污泥4-生物脱氮除磷(1)第六节生物脱氮与除磷2你镭踞藉悬炊半资乾输舔亭丁灶噎雾叛夫萤掀胜动歉秽柒碉崖洲置撩弦亦ux4活性污泥4-生物脱氮除磷(1)ux4活性污泥4-生物脱氮除磷(1)内容1.概述2.生物脱氮原理与工艺3.生物除磷原理与工艺4.同步脱氮除磷工艺5.脱氮除磷工艺设计计算WaterPollutionControlEngineering3讣讼黔葡胶策套瞒潭喊傍撞朴右是拳锻旨旗成窜谜患张孕试恒撕枷咋攻养ux4活性污泥4-生物脱氮除磷(1)ux4活性污泥4-生物脱氮除磷(1)1.概述水体富营养化是当前水环境污染面临的重大问题，富营养化造成水质恶化，生态平衡破坏，鱼类和水生生物死亡，还对饮用水安全造成严重的威胁，危害人类健康.氮(N)和磷(P)是引起水体富营养化的关键的物质，低浓度的N和P即可以引起富营养化，(如湖泊地面水水质标准，二级标准P的浓度为0.01mg/L).因而，污水处理时如何利用生物技术能将N,P物质去除是当今污水处理的重要内容，尤其是磷的去除.WaterPollutionControlEngineering4束亩砂决额泵燎怨妊券围姨朽拽尧辅姓月香午剁渴示氧轻落拎蹲菠龙坊箔ux4活性污泥4-生物脱氮除磷(1)ux4活性污泥4-生物脱氮除磷(1)1.概述含N化合物在水中存在形态，有机N、氨N、亚硝酸盐N、硝酸盐N。总氮(TN)是四种含N化合物和；凯氏氮(KN)是有机N与氨N。城市污水经过传统的二级生化处理，有机物可以转化为CO2,H2O等,但是有机物中的氮不能有效去除，少部分可以通过同化作用转化为生物细胞有机体组分(通过剩余污泥)而去除，大部分只能转化为溶解性的无机氮,(一般为NH3,有少量NO2-,NO3-),无法从水中直接去除，生物脱N是通过将这些物质转化为不溶解于水的N2而从水中去除的.WaterPollutionControlEngineering5甥企挠卖务注松舷穴冒莆涩靠荤混企斯锈望骏钢肿税攒郭传萧飘绞帽瑰塞ux4活性污泥4-生物脱氮除磷(1)ux4活性污泥4-生物脱氮除磷(1)1.概述二级污水处理工艺活性污泥对N去除率按照BOD:N=100:5:1计算，城市污水进水BOD一般可达到200mg/L左右，这样以微生物需要的营养计算，则剩余污泥可以去除10mg/L的氮和2mg/L左右的磷(存在污泥中,不同的工艺有差异)。以同化作用将N,P转移出污水系统。(微生物利用的NP还会因内源代谢释放)高浓度工业废水的氮可以用物理吹脱，低浓度的饮用水氮一般以化学方法(加氯氧化)去除，污水氮一般以生物方法去除。如果同时富含高浓度磷，则常形成磷酸镁铵作为化学肥料回收。WaterPollutionControlEngineering6滑既泉汪耸政磨炼肋睦怂踌诉揪玫邢帧恢严爱范亮罩然追巫负吼毖铁蜕捞ux4活性污泥4-生物脱氮除磷(1)ux4活性污泥4-生物脱氮除磷(1)1.概述化学方法脱N(折点加氯)：NH4++HOCl=NH2Cl+H++H2ONH2Cl+HOCl=NHCl2+H2ONHCl2+HOCl=NCl3+H2O2NH2Cl+HOCl＝N2+3HCl+H2O余氨的吹脱(针对氨)：游离的氨容易挥发，可以空气吹脱到大气中去.Mg2++PO43-+NH4++6H2O=WaterPollutionControlEngineeringMgNH4PO4·6H2O7商毖误盔陕堤版椰暴嫉碌横蜕趴桅篱宣涛弄默翌镇奠鸭寿攒床叭仿侠涧敦ux4活性污泥4-生物脱氮除磷(1)ux4活性污泥4-生物脱氮除磷(1)2.生物脱氮原理与工艺8彰师蹦区浅据黄砒雀拾店受旨话急想事臻佃杭褒馋衙奠旭泰俐怜挞存成绕ux4活性污泥4-生物脱氮除磷(1)ux4活性污泥4-生物脱氮除磷(1)一.生物脱氮原理1.1生物脱氮基本过程1.2影响生物脱氮的环境因素二.生物脱氮工艺2.1三级生物脱氮工艺2.2两级生物脱氮工艺2.3单级生物脱氮工艺2.4A/O工艺三.生物脱氮新理论3.1同步硝化反硝化;3.2短程硝化反硝化;3.3厌氧氨氧化2.生物脱氮原理工艺WaterPollutionControlEngineering9勒左玛橡琢动顽胸断咎箩窟躁箔室缸巨煤康饯搀触鸭利敢秦帛斟肪班剔诽ux4活性污泥4-生物脱氮除磷(1)ux4活性污泥4-生物脱氮除磷(1)生物脱氮原理一.生物脱氮原理除同化作用可以部分除氮,生物脱氮主要由反硝化过程实现.1.1基本过程:氨化:在氨化菌作用下,有机物中的氮被转化为氨氮,有机物同时得到降解：有机N→NH3硝化:分为两个步骤--亚硝化和硝化.在好氧条件下,亚硝化菌将NH4+转化为NO2－,进一步在硝化菌作用下转化为NO3－:NH4++1.5O2→NO2－+2H++H2O(亚硝化)NO2－+0.5O2→NO3－(硝化)总反应:NH4++2O2→NO3－+2H++H2OWaterPollutionControlEngineering10蹲熄河给犊孔抢掩惊原遮牡惕厂忿记塑痈睦提嫁羚蚊叼闷价艇旁持肯镰拖ux4活性污泥4-生物脱氮除磷(1)ux4活性污泥4-生物脱氮除磷(1)生物脱氮原理反硝化:在缺氧条件下,反硝化菌作用将NO3－转化为N2(异化反硝化,占96％)或生物体(同化反硝化,占4％).6NO3－+5C→3N2+6OH－+H2O+5CO2NO3－→NO2－→NO→N2O→N2NO3－+C+H+→C5H7O2N+H2ONO3－→NO2－→有机含N物质异化同化WaterPollutionControlEngineering11褒扎伦矗慷谢风吕雀请解授戳而执共赠烷鲁况患秆焊究搐映迄毒蓟勋辣膊ux4活性污泥4-生物脱氮除磷(1)ux4活性污泥4-生物脱氮除磷(1)生物脱氮原理1.2.影响生物脱氮的因素氨化:氨化菌是异养菌,对环境条件要求不苛刻,好氧或厌氧均可,对酸碱,温度的适应范围宽.WaterPollutionControlEngineering12棕痉搬忧亦磨茂抉嘴痒饯牲仙卤净毛袱袍蝇既锻襟联寻札嫡井寅酌伦搞弊ux4活性污泥4-生物脱氮除磷(1)ux4活性污泥4-生物脱氮除磷(1)生物脱氮原理(亚)硝化:亚硝化菌和硝化菌均为化能自养菌.(A).溶解氧,需要好氧的条件,DO2,每mol氨经过亚硝化需1.5molO2,硝化需0.5molO2(B).酸碱,中性或弱碱性(亚硝化产生酸!),最宜在pH8.0-8.4左右.(C).温度,20-30℃最佳(15℃迅速降低,5℃反应停止).(D).C/N比，BOD低才能维持硝化菌生长(异养微生物竞争,BOD越高硝化菌比例越小)WaterPollutionControlEngineering13菲咽孺醉牌务髓裴墙耗跌唯纷上叔柑黎摔浩挪昂柄傀悍验左逻粮社氦次缝ux4活性污泥4-生物脱氮除磷(1)ux4活性污泥4-生物脱氮除磷(1)生物脱氮原理反硝化:反硝化菌是异养菌,兼性厌氧菌.(A).碳源(外加,利用污水有机物,或内源呼吸)(B).酸碱,pH最宜在6.5-7.5(C).溶解氧,需少的DO或间歇有氧缺氧,DO0.5mg/L,DO过高则直接以好氧呼吸(D).温度,20-40℃,低于15℃反应迅速降低由于硝化菌和反硝化菌世代时间长,所以反应器内生物停留时间要长,即污泥龄要长WaterPollutionControlEngineering14方柳惭莱围倔皂瞬狡属突扮绞酪迪逞驳唯凭犊倦杜辉巾抱蹄丫谗秽熔呆补ux4活性污泥4-生物脱氮除磷(1)ux4活性污泥4-生物脱氮除磷(1)生物脱氮原理生物脱氮的过程比较过程氨化亚硝化硝化反硝化(异化)能源有机物NH4+NO2－碳源H受体O2O2O2NO3－,NO2－DO范围宽好氧好氧缺氧,0.5碱度变化产生NH31MNH4+产生2MH+不变1MNO3－产生1MOH－需氧情况1gBOD需1.5gO2氧化1MNH4+需1.5MO2氧化1MNO2－需0.5MO2需NO2－或NO3－WaterPollutionControlEngineering15醉嗅糙取缚批篡玛池莽厦髓额萧淘竿亡可瓦紊零醚汐朽割难例纶乏亩焰秽ux4活性污泥4-生物脱氮除磷(1)ux4活性污泥4-生物脱氮除磷(1)生物脱氮工艺二.生物脱氮工艺2.1：Barth三级(段)生物脱N工艺第一段--氨化.去除BOD和COD,进行曝气,有机N转化为氨氮；第二段--亚硝化和硝化,氨N转化为NO3－,需要加碱；第三段--反硝化,NO3－转化为N2气,必须外加碳源(加甲醇或引污水),否则效率低,需搅拌.WaterPollutionControlEngineering16触复福鄙绚扫影芝艾属便茶陵横笛茹理梨淤脸烯嗣酒廷惩搞城善咨问蚊豢ux4活性污泥4-生物脱氮除磷(1)ux4活性污泥4-生物脱氮除磷(1)Barth三级(段)生物脱N工艺流程:曝气硝化反硝化碱N2碳源曝气池:降解BOD,有机物分解(氨化)硝化池:硝化反应,NH3转化为硝态氮,降解BOD(亚硝化,硝化)反硝化池:脱N(反硝化),需搅拌沉淀池:固液分离.生物脱氮工艺沉沉沉出水进水WaterPollutionControlEngineering17流失畏等侍殆扁坤卜冗减绳盯问选寥下丈娃吼诫壁笺净辨恳诬耙贿早勉沁ux4活性污泥4-生物脱氮除磷(1)ux4活性污泥4-生物脱氮除磷(1)Barth三级(段)生物脱N工艺特点:1.各段在各自的反应器下完成,可控制各个反应器最适宜的条件；2.脱氮率较高；3.反应器多构筑物多,工艺复杂，需外加碳源和碱,(反硝化如果无外加碳源，内源代谢碳效率低)；4.造价高,管理也不便.生物脱氮工艺WaterPollutionControlEngineering18贬掂吸计卒叫尧怂赏咯撒拾角郸托聚该芹柒抹笼毗夹屎咨础枷爆饼铰迅释ux4活性污泥4-生物脱氮除磷(1)ux4活性污泥4-生物脱氮除磷(1)2.2两级(段)生物脱N工艺:曝气反硝化碱N2碳源生物脱氮工艺沉沉出水进水曝气池:降解BOD,有机物分解(氨化),(亚)硝化反应,NH3转化为硝态N(低负荷,泥龄和水力时间长)；反硝化池:缺氧,完成反硝化脱N；沉淀池:固液分离.WaterPollutionControlEngineering19楞幌哩御挚受具翌腕臣缆间剿秦景贡溅秦赴氧瓢饼亚蚊葱鳃睹播孔洱眉庆ux4活性污泥4-生物脱氮除磷(1)ux4活性污泥4-生物脱氮除磷(1)生物脱氮工艺2.3单级生物脱氮工艺曝气反硝化沉淀N2污水或甲醇出水进水污泥回流曝气池:好氧条件,完成降解BOD,氨化,硝化等功能;反硝化池:缺氧,完成反硝化脱氮;沉淀池:固液分离;特点:工艺简单,但难以控制,水质也难保证.碱WaterPollutionControlEngineering20参冀埠蓉辈谭祭喻说埋平包籽港嘴阑欠粤此获英札深挺烁还彦归每佳猖浅ux4活性污泥4-生物脱氮除磷(1)ux4活性污泥4-生物脱氮除磷(1)2.4前置反硝化工艺,A/O工艺或AN/O(缺氧/好氧工艺anoxic/oxic):反硝化曝气沉淀反硝化池:缺氧,完成反硝化脱氮曝气池:好氧条件,完成降解BOD,氨化,硝化反应等功能N2出水进水硝化液内循环污泥回流生物脱氮工艺WaterPollutionControlEngineering21问失猎懈在钟竣及携甄飘埋篆议店硝楞复掇莎沥降吴刻隘迢拆邵组布衰串ux4活性污泥4-生物脱氮除磷(1)ux4活性污泥4-生物脱氮除磷(1)生物脱氮工艺AN/O工艺特点:1).反硝化反应器前置,氨化和硝化在后,不需要外加碳源,反硝化的碳源从污水中得到;2).亚硝化阶段需要的碱度可以得到部分补偿(35%),所以常常不需要加碱,反