第5章废水的深度处理

第五章废水的深度处理第一节概述第二节氮、磷的生物去除第一节概述废水的深度处理（三级处理或高级处理）：是指去除废水二级处理未去除的污染物，进一步改善出流水质的处理。一、废水三级处理的目的和处理对象三级处理以废水回用、复用为目的，常需采用多种工艺，耗资较大，管理较复杂，但能充分利用水资源。三级处理主要去除二级处理未去除的微量悬浮固体、残余溶解性有害物质（如氮、磷、难降解的有机物、无机盐类、色素）、微生物等。目前氮、磷处理已开始融入二级处理中。二、废水三级处理的一般方法1、去除悬浮物及细菌过滤、消毒（液氯、臭氧、次氯酸钠、紫外线）等。2、去除残余溶解性有机物及色素活性炭吸附、臭氧氧化等。3、去除无机盐类膜分离、离子交换等。4、废水的脱氮除磷化学脱氮、生物脱氮、化学除磷、生物除磷、同步脱氮除磷技术等。第二节氮、磷的生物去除（一）废水中氮的主要形式1、有机氮2、NH3–N3、NO2—N4、NO3-–N。一、生物脱氮（二）生物脱氮氨化细菌亚硝酸细菌硝酸细菌反硝化细菌有机氮——→NH3——→NO2–—→NO3———→N2↑|←氨化作用→|←硝化作用（有氧条件）→|←反硝化作用(无氧)→|硝化细菌：化能自养细菌，利用无机碳源（CO32-、HCO3-、CO2等）；严格好氧；氧化1g氨氮约需4.3g氧（以细菌主要元素的化学组成为C5H7O2N计算），实际设计计算采用4.6g。反硝化细菌：化能异养细菌，碳源为有机物；兼性厌氧，反硝化脱氮需缺氧条件(最好不超过0.2mg/L)。1、生物脱氮机理2、影响生物脱氮效果的主要因素（1）溶解氧（DO）：硝化反应DO1mg/L（多控制在2mg/L以上），反硝化反应DO0.5mg/L（多控制在0.2~0.3mg/L）。（2）温度：适宜温度硝化反应为20~30℃、反硝化反应为20~40℃。（3）pH值：适宜pH值硝化反应为8.0~8.4，反硝化反应为6.5~7.5。（4）有毒有害物质：重金属离子等有毒物质会对硝化细菌和反硝化细菌产生抑制作用。（5）有机物的浓度及C/N：BOD5在15~20mg/L以下时有利于硝化作用；反硝化作用需要一定量的有机物，一般要求BOD5/TKN3。3、常见的生物脱氮工艺（1）三段（级）生物脱氮工艺1969年,（美）Barth提出三段（级）生物脱氮工艺，流程如下。◆虚线所示为可能实施的另一方案◆如把有机物氧化和硝化合并在一个反应系统进行，则工艺简化为两级生物脱氮工艺。（2）巴颠甫（Bardenpho）生物脱氮工艺（3）缺氧-好氧生物脱氮工艺（A/O工艺）上述2个工艺主要用于脱氮，因为混合液回流的目的是将硝态氮回流到缺氧池，加强反硝化脱氮，但硝态氮进入缺氧池对放磷不利。二、生物除磷（一）废水中磷的主要形式1、有机磷2、无机磷（正磷酸盐、聚磷酸盐）（二）生物除磷通过聚磷菌的厌氧放磷和好氧过量摄磷而达到除磷目的。（1）聚磷菌的厌氧放磷在厌氧条件下，兼性厌氧的产酸细菌将有机物分解为挥发性有机酸（VFA），聚磷菌则将VFA同化合成细胞贮藏物PHB（聚-β羟基丁酸），同时向污水中少量释放无机磷。（2）聚磷菌的好氧过量摄磷在好氧条件下，聚磷菌通过分解PHB产生的能量进行大量增殖，同时对污水中的无机磷过量摄取并以聚磷（P-P）的形式贮藏在细胞内。1、生物除磷机理2、影响生物除磷效果的主要因素（1）溶解氧：厌氧放磷阶段DO0.2mg/L,好氧聚磷阶段DO为2~4mg/L。（2）NO3--N浓度：NO3-对厌氧放磷不利，因为NO3-有助于反硝化，反硝化细菌会与聚磷菌争夺碳源，从而抑制聚磷菌的生长和厌氧放磷，聚磷菌厌氧放磷越少，PHB合成越少，聚磷菌在好氧阶段的聚磷也会越少。（3）温度与pH值：温度控制在10℃以上，20~30℃较好；pH值控制在6~8。（4）污泥龄：磷的最终去除是通过剩余污泥的排放实现的。污泥龄越长，除磷量会越少。（5）有机质及BOD5/TP值：生物除磷需要一定量的VFA，因此有机质中含有简单有机物比例越高，除磷效果越好，而且要求BOD5/TP20。3、常见的生物除磷工艺（1）缺氧-好氧生物除磷工艺（A/O工艺）（2）弗斯特里普除磷工艺（Phostrip工艺）用于除磷目的的A/O工艺，取消混合液回流，因为硝态氮进入缺氧池对放磷不利。三、同步脱氮除磷技术1、厌氧-缺氧-好氧生物脱氮除磷工艺（A-A-O工艺，A2/O工艺）混合液回流的目的是将硝态氮回流到缺氧池，加强反硝化脱氮。因为硝态氮进入缺氧池对放磷不利，所以在缺氧池前增设厌氧池用于放磷。A2/O工艺的特点（1）厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类的微生物菌群的有机配合，能同时具有去除有机物、脱氮、除磷的功能。（2）工艺简单，水力停留时间较短。（3）厌氧（缺氧）/好氧交替运行，不利于丝状菌生长，SVI一般小于100，不会发生污泥膨胀。（4）无需外加碳源，厌氧-缺氧池只需轻缓搅拌，使之混合，而以不增加溶解氧为度。（5）沉淀池若发生厌氧-缺氧状态，则聚磷菌会释放磷而降低出水水质，且反硝化产生N2会干扰沉淀。（6）脱氮效果受混合液回流比大小的影响（一般不宜超过原污水流量的2倍），除磷效果则受回流污泥中夹带DO和硝酸态氧的影响，因而脱氮除磷效果难以进一步提高。2、Phoredox五段工艺这是改进的巴颠甫（Bardenpho）工艺，在Bardenpho工艺前增设一个厌氧池，以提高污泥的磷释放效率，类似二级A/O工艺的串联。3、UCT工艺4、其它脱氮除磷工艺SBR法、氧化沟法等。污泥回流到缺氧池，可消除硝酸盐对厌氧池厌氧环境的影响，有利于厌氧池的放磷。混合液回流1的目的是补充厌氧池的污泥流失；混合液回流2的目的是将硝态氮回流到缺氧池，加强反硝化脱氮。