最新废水处理新技术PPT课件.ppt
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1、废水处理新技术废水处理新技术课程内容课程内容生物脱氮除磷新工艺生物脱氮除磷新工艺n n生物脱氮原理生物脱氮原理n n生物脱氮工艺生物脱氮工艺n n生物除磷原理生物除磷原理n n生物除磷工艺生物除磷工艺n n同步脱氮除磷工艺同步脱氮除磷工艺活性污泥法新工艺活性污泥法新工艺n n氧化沟氧化沟n nA-BA-B生物脱氮除磷工艺生物脱氮除磷工艺n n间歇式活性污泥法(间歇式活性污泥法(SBRSBR法)法)n n膜生物反应器膜生物反应器n思考题思考题n习题习题反硝化反应的条件反硝化反应的条件n nDO0.5mg/LDO0.5mg/L,一般为,一般为0.20.3mg/L0.20.3mg/L(处于缺氧状态)
2、,如(处于缺氧状态),如果果DODO较高,反硝化菌利用氧进行呼吸,氧成为电子受体,较高,反硝化菌利用氧进行呼吸,氧成为电子受体,阻碍阻碍NO3ONO3O成为电子受体而使成为电子受体而使NN难还原成难还原成N2N2。但是反。但是反硝化菌体内的某些酶系统组分只有在有氧条件下,才能合硝化菌体内的某些酶系统组分只有在有氧条件下,才能合成。反硝硝化菌以在缺氧成。反硝硝化菌以在缺氧好氧交替的环境中生活为宜。好氧交替的环境中生活为宜。n nBOD5/TN35BOD5/TN35,否则需另投加有机碳源,现多采用,否则需另投加有机碳源,现多采用CH3OHCH3OH,其分解产物为,其分解产物为CO2+H2OCO2+
3、H2O,不留任何难降解的中,不留任何难降解的中间产物,且反硝化速率高。间产物,且反硝化速率高。n n目前反硝化投加有机碳源一般利用原污水中的有机物。目前反硝化投加有机碳源一般利用原污水中的有机物。n n还原还原1g1g硝态氮能产生硝态氮能产生3.57g3.57g碱度(以碱度(以CaCO3CaCO3计),而在硝化计),而在硝化反应中,反应中,1gNH3N1gNH3N氧化为氧化为NO3-NNO3-N要消耗要消耗7.14g7.14g碱度,在碱度,在缺氧缺氧好氧中,反硝化产生的碱度可补偿硝化消耗碱度好氧中,反硝化产生的碱度可补偿硝化消耗碱度的一半左右。的一半左右。内源反硝化内源反硝化 n n微生物还可
4、通过消耗自身的原生质进行所谓的内微生物还可通过消耗自身的原生质进行所谓的内源反硝化源反硝化 C C5 5H H7 7NONO2 2+4NO+4NO3 3-5CO5CO2 2+NH+NH3 3+2H+2H2 2+4OH+4OH-n n内源反硝化的结果是细胞物质减少,并会有内源反硝化的结果是细胞物质减少,并会有NH3NH3的生成。废水处理中不希望此种反应占主导地位,的生成。废水处理中不希望此种反应占主导地位,而应提供必要的碳源。而应提供必要的碳源。返回返回硝化、反硝化反应中氮的转化硝化、反硝化反应中氮的转化n n表表21-1 21-1 硝化过程中氮的转化硝化过程中氮的转化 n n表表24-2 24
5、-2 反硝化反应中氮的转化反硝化反应中氮的转化 氮氮的的氧氧化化还还原原态态 氨离子氨离子NHNH4 4+羟羟胺胺NHNH2 2OHOH0 0+硝硝酰酰基基NOHNOH+亚亚硝酸根硝酸根NONO2 2+硝酸根硝酸根NONO3 3氮氮的的氧氧化化还还原原态态 氨离子氨离子NHNH4 4+羟羟胺胺NHNH2 2OHOH0 0N N2 2+硝硝酰酰基基NOHNOH+亚亚硝酸根硝酸根NONO2 2+硝酸根硝酸根NONO3 3返回返回生物脱氮工艺生物脱氮工艺n n传统活性污泥法脱氮工艺 n n缺氧好氧活性污泥法(A1/O工艺)n nA1/O工艺的影响因素 n nA1/O工艺设计 返回返回传统活性污泥法脱
6、氮工艺传统活性污泥法脱氮工艺n n二级活性污泥生物脱氮工艺 点击此处观看工艺流程点击此处观看工艺流程n n三级活性污泥生物脱氮工艺 点击此处观看工艺流程点击此处观看工艺流程返回返回缺氧缺氧好氧活性污泥法(好氧活性污泥法(A1/O工艺)工艺)n n分建式缺氧好氧活性污泥生物脱氮(前置反硝化生物脱氮工艺)n n合建式A1/O工艺 n nA1/O工艺的优缺点 返回返回分建式缺氧分建式缺氧好氧活性污泥生物脱好氧活性污泥生物脱氮(前置反硝化生物脱氮工艺)氮(前置反硝化生物脱氮工艺)硝化液一部分回流至反硝化池,池内的反硝化脱氮菌以原污水中硝化液一部分回流至反硝化池,池内的反硝化脱氮菌以原污水中的有机物作碳
7、源,以硝化液中的有机物作碳源,以硝化液中NOX-NOX-中的氧作为电子受体,将中的氧作为电子受体,将NOX-NOX-NN还原成还原成N2N2,不需外加碳源。,不需外加碳源。反硝化池还原反硝化池还原1gNOX-N1gNOX-N产生产生3.57g3.57g碱度,可补偿硝化池中氧化碱度,可补偿硝化池中氧化1gNH3N1gNH3N所需碱度(所需碱度(7.14g7.14g)的一半,所以对含)的一半,所以对含NN浓度不高的废水,浓度不高的废水,不必另行投碱调不必另行投碱调PHPH值。值。反硝化池残留的有机物可在好氧硝化池中进一步去除。反硝化池残留的有机物可在好氧硝化池中进一步去除。返回返回合建式合建式A1
8、/O工艺工艺点击此处观看合建式A1/O工艺过程返回返回A1/O工艺的优缺点工艺的优缺点n n优点:同时去除有机物和氮,流程简单,构筑物少,只有一个污泥回流同时去除有机物和氮,流程简单,构筑物少,只有一个污泥回流系统和混合液回流系统,节省基建费用。系统和混合液回流系统,节省基建费用。反硝化缺氧池不需外加有机碳源,降低了运行费用。反硝化缺氧池不需外加有机碳源,降低了运行费用。因为好氧池在缺氧池后,可使反硝化残留的有机物得到进一步去因为好氧池在缺氧池后,可使反硝化残留的有机物得到进一步去除,提高了出水水质(残留有机物进一步去除)。除,提高了出水水质(残留有机物进一步去除)。缺氧池中污水的有机物被反硝
9、化菌所利用,减轻了其它好氧池的缺氧池中污水的有机物被反硝化菌所利用,减轻了其它好氧池的有机物负荷,同时缺氧池中反硝化产生的碱度可弥补好氧池中硝化需有机物负荷,同时缺氧池中反硝化产生的碱度可弥补好氧池中硝化需要碱度的一半。(减轻了好氧池的有机物负荷,碱度可弥补需要的一要碱度的一半。(减轻了好氧池的有机物负荷,碱度可弥补需要的一半)。半)。n n缺点:脱氮效率不高,一般脱氮效率不高,一般N=N=(70708080)%好氧池出水含有一定浓度的硝酸盐,如二沉池运行不当,则会发好氧池出水含有一定浓度的硝酸盐,如二沉池运行不当,则会发生反硝化反应,造成污泥上浮,使处理水水质恶化。生反硝化反应,造成污泥上浮
10、,使处理水水质恶化。返回返回A1/O工艺的影响因素工艺的影响因素-11.1.水力停留时间水力停留时间t t t t反硝化反硝化2h2h,t t硝化硝化6h6h,t t硝化:硝化:t t反硝化反硝化=3=3:1 1,NN达到(达到(70-8070-80)%,否则,否则NN2.2.进入硝化好氧池中进入硝化好氧池中BOD580mg/LBOD580mg/L3.3.硝化好氧池中硝化好氧池中DO=2mg/LDO=2mg/L4.4.反硝化缺氧池污水中溶解氧性反硝化缺氧池污水中溶解氧性BOD5/NO3-NBOD5/NO3-N的的比值应大于比值应大于4 4,以保证反硝化过程中有充足的有机,以保证反硝化过程中有充
11、足的有机碳源。碳源。5.5.混合液回流比混合液回流比RNRN:RNRN不仅影响脱氮效率,而且不仅影响脱氮效率,而且影响动力消耗。影响动力消耗。A1/O工艺的影响因素工艺的影响因素-26.MLSS3000mg/L6.MLSS3000mg/L,否则,否则NN。7.7.污泥龄污泥龄CC(ts ts)应为)应为30d30d。8.8.硝化段的污泥负荷率:硝化段的污泥负荷率:BOD5/MLSS BOD5/MLSS 负荷率负荷率0.18kgBOD5/0.18kgBOD5/(kgMLSSdkgMLSSd);硝化段的);硝化段的TKN/MLSSTKN/MLSS负荷率负荷率0.05kgTKN/KgMLSS.d0.
12、05kgTKN/KgMLSS.d。9.9.温度:硝化最适宜的温度温度:硝化最适宜的温度20302030。反硝化最适宜的温度反硝化最适宜的温度20402040。10.PH10.PH值:硝化最佳值:硝化最佳PH=88.4PH=88.4。反硝化最佳反硝化最佳PH=6.57.5PH=6.57.5。11.11.原污水总氮浓度原污水总氮浓度TN30mg/LTN30mg/L。返回返回A1/O工艺设计工艺设计n n设计要点设计要点 (1 1)BOD5/MLSSBOD5/MLSS负荷率负荷率0.18kg BOD5/kgMLSSd0.18kg BOD5/kgMLSSdTKN/MLSSTKN/MLSS负荷率负荷率0
13、.05kg TKN/kgMLSSd0.05kg TKN/kgMLSSd(2 2)反硝化池进水溶解性)反硝化池进水溶解性BOD5BOD5浓度与浓度与NOX-NNOX-N浓度之比值,即浓度之比值,即S-S-BOD5/NOX-N4BOD5/NOX-N4。(3 3)水力停留时间)水力停留时间t t。t t缺氧:缺氧:t t好氧好氧=1=1:(:(3434)一般一般t t好氧好氧6h6h,t t缺氧缺氧2h2h。(4 4)污泥回流比)污泥回流比R=R=(5010050100)%混合液回流比混合液回流比RN=RN=(300400300400)%(5 5)MISS3000mg/LMISS3000mg/L(6
14、 6)CC(tStS)30d30d(7 7)氧化)氧化1gNH4-N1gNH4-N需氧需氧4.57g4.57g,并消耗,并消耗7.14g7.14g碱度;而反硝化碱度;而反硝化1g NOX-N1g NOX-N生成生成3.57g3.57g碱度,并消耗碱度,并消耗1.72gBOD51.72gBOD5,同时还提供,同时还提供2.6gO22.6gO2。(8 8)需氧量:)需氧量:O O2 2=aS=aSr r+bN+bNr r-bN-bNDD-CX-CXWW n n设计计算设计计算 返回返回A1/O工艺工艺设计计算设计计算-1(1 1)选定)选定FSFS(BODBOD污泥负荷率)污泥负荷率)SVISVI
15、回流污泥浓度回流污泥浓度XRXR,r=1 r=1(2 2)确定污泥回流比)确定污泥回流比RR算出曝气池混合液污泥浓度算出曝气池混合液污泥浓度X X(3 3)混合液回流比)混合液回流比 (4 4)生化反应池总有效容积)生化反应池总有效容积V V(5 5)按推流式设计,确定反应池主要尺寸)按推流式设计,确定反应池主要尺寸 a.a.取有效水深取有效水深H1H1,一般为,一般为3.53.56m6m;b.b.反应池总表面积;反应池总表面积;c.c.每组反应池表面积每组反应池表面积S=SS=S总总/n/n,式中:,式中:nn分组数;分组数;d.d.确定廊道宽确定廊道宽(b)(b)和廊道数和廊道数mm 使使
16、b/H1=1b/H1=12 2,算出单组曝气池长度,算出单组曝气池长度L L1 1=S/b=S/b 使使L1/b10L1/b10 A1/O工艺工艺设计计算设计计算-2(6 6)污水停留时间)污水停留时间 (7 7)取)取A1:OA1:O段停留时间比为段停留时间比为1:(31:(34)4),分别求出,分别求出A A1 1、OO段的段的停留时间,从而算出停留时间,从而算出A A1 1、OO段的有效容积。段的有效容积。(8 8)每日产生的剩余污泥干量)每日产生的剩余污泥干量WW(kg/dkg/d)及其容积量)及其容积量q q(m3/dm3/d)a.a.每日产生的剩余污泥干量每日产生的剩余污泥干量WW
17、(kg/dkg/d)b.b.剩余污泥容积量剩余污泥容积量q q(m3/dm3/d)(9 9)污泥龄)污泥龄 (1010)曝气系统需氧量)曝气系统需氧量O2=aSO2=aSr r+bN+bNr r-bN-bNd d-cX-cXw w(kg/dkg/d)(1111)曝气系统其它部分计算同普通活性污泥法)曝气系统其它部分计算同普通活性污泥法(1212)缺氧段)缺氧段A1A1宜分成几个串联的方格,每格内设置一台水宜分成几个串联的方格,每格内设置一台水下推进式搅拌器或水下叶片式浆扳搅拌器,其功率按下推进式搅拌器或水下叶片式浆扳搅拌器,其功率按35W/m35W/m3 3计算。计算。返回返回生物除磷原理生物
18、除磷原理1.1.聚磷菌(小型革兰式阴性短杆菌):该菌在好氧聚磷菌(小型革兰式阴性短杆菌):该菌在好氧环境中竞争能力很差,然而它却能在细胞内贮存环境中竞争能力很差,然而它却能在细胞内贮存聚聚 羟基丁酸(羟基丁酸(PHBPHB)和聚磷酸菌()和聚磷酸菌(Ploy-PPloy-P)。)。2.2.聚磷菌在厌氧环境中,它可成为优势菌种,吸收聚磷菌在厌氧环境中,它可成为优势菌种,吸收低分子的有机酸,并将贮存于细胞中的聚合磷酸低分子的有机酸,并将贮存于细胞中的聚合磷酸盐中的磷水解释放出来。盐中的磷水解释放出来。3.3.聚磷酸菌在其后的好氧池中,它将吸收的有机物聚磷酸菌在其后的好氧池中,它将吸收的有机物氧化分
19、解,同时能从污水中变本加厉地、过量地氧化分解,同时能从污水中变本加厉地、过量地摄取磷,在数量上远远超过其细胞合成所需磷量,摄取磷,在数量上远远超过其细胞合成所需磷量,降磷以聚合磷酸盐的形式贮藏在菌体内而形成高降磷以聚合磷酸盐的形式贮藏在菌体内而形成高磷污泥,通过剩余污泥排出。所以除磷效果较好。磷污泥,通过剩余污泥排出。所以除磷效果较好。返回返回生物除磷工艺生物除磷工艺n nA2/O除磷工艺除磷工艺 n n弗斯特利普(弗斯特利普(Phostrip)除磷工艺)除磷工艺 返回返回A2/O除磷工艺n n工艺流程n n工艺特点n n影响因素n n工艺设计 返回返回A2/O除磷工艺流程 回流污泥中的聚磷菌
20、在厌氧池可吸收去除一部分有机物,同时释回流污泥中的聚磷菌在厌氧池可吸收去除一部分有机物,同时释放出大量磷,然后混合液流入后段好氧池,污水中的有机物得到氧化放出大量磷,然后混合液流入后段好氧池,污水中的有机物得到氧化分解,同时聚磷菌将变本加厉地、超量地摄取污水中的磷,通过排放分解,同时聚磷菌将变本加厉地、超量地摄取污水中的磷,通过排放高磷污泥而使污水中的磷得到有效去除。污泥中磷的含量高磷污泥而使污水中的磷得到有效去除。污泥中磷的含量2.52.5以上。以上。BOD590 BOD590;PP(70708080);磷的出水浓度);磷的出水浓度1.0mg/L1.0mg/L ATP+H2OADP+H3PO
21、2+ATP+H2OADP+H3PO2+能量能量 ADP+H3PO4+ADP+H3PO4+能量能量ATP+H2OATP+H2O(H3PO4H3PO4用于合成聚磷酸盐)用于合成聚磷酸盐)发酵产酸菌将废水中的大分子物质降解为低分子脂肪酸类有机物,发酵产酸菌将废水中的大分子物质降解为低分子脂肪酸类有机物,聚磷菌才能加以利用以合成聚磷菌才能加以利用以合成PHBPHB或通过或通过PHBPHB的降解来过量摄取磷,当的降解来过量摄取磷,当发酵产酸菌的作用受到抑制时(如发酵产酸菌的作用受到抑制时(如NO3NO3存在),则存在),则PP降低。降低。PHB-PHB-聚聚 羟基丁酸(羟基丁酸(PHBPHB)聚磷菌在厌
22、氧条件下,能够将其体内)聚磷菌在厌氧条件下,能够将其体内储存的聚磷酸盐分解,以提供能量摄取废水中溶解性有机物,合成并储存的聚磷酸盐分解,以提供能量摄取废水中溶解性有机物,合成并储存储存PHBPHB。生物除磷基本原理:生物除磷基本原理:在好氧状态下,降解经聚磷菌所合成并储存的在好氧状态下,降解经聚磷菌所合成并储存的PHBPHB,并放出,并放出能量以使聚磷菌过量摄取磷,将磷以聚合磷酸盐形式贮存菌体内而形能量以使聚磷菌过量摄取磷,将磷以聚合磷酸盐形式贮存菌体内而形成高磷污泥。成高磷污泥。返回返回A2/O除磷工艺特点特点1.1.工艺流程简单,无混合液回流,其基建费用和运行费用较工艺流程简单,无混合液回
23、流,其基建费用和运行费用较低,同时厌氧池能保持良好的厌氧状态。低,同时厌氧池能保持良好的厌氧状态。2.2.在反应池内水力停留时间较短,一般为在反应池内水力停留时间较短,一般为3 36h6h,其中厌氧池,其中厌氧池1 12h2h,好氧池,好氧池2 24h4h。3.3.沉淀污泥含磷率高,一般(沉淀污泥含磷率高,一般(2.52.54 4)左右,故污泥)左右,故污泥 效好。效好。4.4.混合液的混合液的SVI100,SVI BOD5/T-P(20203030),否则),否则PP下降。下降。3.3.在厌氧池在厌氧池 NOX NOX:因为因为NOXNOX会消耗水中有机物而抑制聚磷菌对磷会消耗水中有机物而抑
24、制聚磷菌对磷的释放,继而影响在好氧条件下对磷的吸收。所以的释放,继而影响在好氧条件下对磷的吸收。所以NOXNOXN1.5N0.1KgBOD5/KgMLSS.d,NS0.1KgBOD5/KgMLSS.d,其其PP较高。较高。6.6.温度:温度:5 53030其除磷效果较好。其除磷效果较好。13 13时,聚磷菌对磷的释放和摄取与温度无关。时,聚磷菌对磷的释放和摄取与温度无关。7.PH7.PH6 68 8,聚磷菌对磷的释放和摄取都比较稳定。,聚磷菌对磷的释放和摄取都比较稳定。返回返回A2/O除磷工艺设计设计1.1.设计参数设计参数(1 1)t t水力停留时间(水力停留时间(h h):厌氧段):厌氧段
25、1 12h2h;好氧段;好氧段2 24h4h总的生化反应总的生化反应池停留时间池停留时间3 36h6h。(2 2)厌氧池:)厌氧池:DO0DO0(0.20.20.3 mg/L0.3 mg/L););NOXNOX-O0,-O0,好氧池:好氧池:DO:2mg/LDO:2mg/L(3 3)进水中)进水中S-P/S-BOD0.06S-P/S-BOD0.06(4 4)反应池混合液污泥浓度)反应池混合液污泥浓度X X270027003000 mg/L3000 mg/L(5 5)污泥负荷率)污泥负荷率NS:NS:0.18KgBOD5/KgMLSS.dNS0.1KgBOD5/KgMLSS.d0.18KgBOD
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