脱氮除磷与城市污水深度处理讲课稿.ppt

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1、脱氮除磷与城市脱氮除磷与城市污水深度水深度处理理序号序号基本控制项目基本控制项目一级标准一级标准二级二级标准标准三级三级标准标准A标准标准B标准标准1化学需氧量（化学需氧量（COD）505060601001001201202生化需氧量（生化需氧量（BOD5）10102020303060603悬浮物（悬浮物（SS）10102020303050504动植物油动植物油1 13 35 520206石油类石油类1 13 35 515157阴离子表面活性剂阴离子表面活性剂0.50.51 12 25 58总氮（以总氮（以N计）计）15152020-9氨氮（以氨氮（以N计）计）5(8)5(8)8(15)8(1

2、5)25(30)25(30)-10总磷总磷（以（以P计）计）2005年年12月月31日前建设日前建设1 11.51.53 35 52006年年1月月1日起建设的日起建设的0.50.51 13 35 5基本控制项目最高允许排放浓度（日均值）基本控制项目最高允许排放浓度（日均值）基本控制项目最高允许排放浓度（日均值）基本控制项目最高允许排放浓度（日均值）GB18918GB1891820022002，城镇污水处理厂污染物排放标准，城镇污水处理厂污染物排放标准，城镇污水处理厂污染物排放标准，城镇污水处理厂污染物排放标准物化法物化法沸石选择性交换吸附、石灰法、折点沸石选择性交换吸附、石灰法、折点氯化脱氮

3、、空气吹脱法、化学沉淀氯化脱氮、空气吹脱法、化学沉淀生物法生物法生物脱氮除磷生物脱氮除磷脱氮除磷脱氮除磷第二节、生物脱氮第二节、生物脱氮o生物脱氮原理生物脱氮原理及其影响因素及其影响因素o生物脱氮工艺生物脱氮工艺n传统三段生物脱氮工艺传统三段生物脱氮工艺n两段生物脱氮工艺两段生物脱氮工艺nA1/O(Anoxic/Oxic)生物脱氮工艺流程生物脱氮工艺流程及其设计及其设计有机废水中含氮物质有机废水中含氮物质有机氮：蛋白质、多肽、氨基酸、胞壁酸、尿素有机氮：蛋白质、多肽、氨基酸、胞壁酸、尿素无机氮：氨氮、亚硝态氮和硝态氮无机氮：氨氮、亚硝态氮和硝态氮生物脱氮原理及影响因素生物脱氮原理及影响因素o氨

4、化反应氨化反应o硝化反应硝化反应o反硝化反应反硝化反应1.氨化反应氨化反应有机氮化合物在好氧菌和氨化菌的作用下：有机氮化合物在好氧菌和氨化菌的作用下：有机碳被降解为有机碳被降解为CO2有机氮被分解转化为氨氮有机氮被分解转化为氨氮好氧好氧2.硝化反应硝化反应硝化菌将氨态氮进一步分解氧化，使硝化菌将氨态氮进一步分解氧化，使NH4+转化为硝酸盐氮。转化为硝酸盐氮。14641g4.57g硝化需氧量硝化需氧量（NOD）好氧好氧根据根据(3)式，每氧化式，每氧化1gNH3-N：消耗消耗7.07g碱度碱度(以以CaCO3计计)合成合成0.17g新细胞。新细胞。2.硝化反应硝化反应(cond)硝化过程的影响因

5、素硝化过程的影响因素o溶解氧溶解氧：1.22.0mg/LopH:8.08.4o有机物含量有机物含量：不应过高：不应过高nBOD值过高，将使增殖速度较快的异养型细菌迅速增值过高，将使增殖速度较快的异养型细菌迅速增殖，限制硝化菌增殖殖，限制硝化菌增殖o适宜温度适宜温度：2030o硝化菌在反应器内的停留时间硝化菌在反应器内的停留时间：最小世代时间最小世代时间(在适宜的温度条件下为在适宜的温度条件下为3d)o有毒物质有毒物质：重金属、高浓度的：重金属、高浓度的NH4-N、高浓度的、高浓度的NOx-N、高浓度的有机基质、部分有机物以及络、高浓度的有机基质、部分有机物以及络合阳离子等。合阳离子等。3.反硝

6、化反应反硝化反应o在缺氧状态下，利用反硝化菌将硝酸盐和亚硝酸在缺氧状态下，利用反硝化菌将硝酸盐和亚硝酸盐转化成盐转化成N N2 2n外源反硝化外源反硝化：外来碳源：外来碳源n内源反硝化内源反硝化：以机体内的有机物为碳源：以机体内的有机物为碳源n总反应式总反应式：每利用每利用1g NO3-N，消耗，消耗2.47g甲醇甲醇(约合约合3.7gCOD)，产生，产生0.48g新细胞和新细胞和3.57g碱度。碱度。缺氧缺氧反硝化过程的影响因素反硝化过程的影响因素o碳源：碳源：BOD5 TN之比大于之比大于4opH：最适宜的：最适宜的pH是是6.57.5。o溶解氧浓度：溶解氧浓度：0.5mg/L。o温度：温

7、度：2040。传统三段生物脱氮工艺传统三段生物脱氮工艺三级生物脱氮工艺的主要特点三级生物脱氮工艺的主要特点o优点优点n氨化、硝化和反硝化分别在各自的反应器内进行，并氨化、硝化和反硝化分别在各自的反应器内进行，并各自回流在沉淀池分离的污泥，过程控制明确，反应各自回流在沉淀池分离的污泥，过程控制明确，反应速度快且反应进行较彻底，脱氮效果较好。速度快且反应进行较彻底，脱氮效果较好。o缺点：缺点：n流程长，构筑物多，基建费用高；流程长，构筑物多，基建费用高；n需要外加碱和碳源，运行费用高；需要外加碱和碳源，运行费用高；n出水中往往存在一定量的甲醇，形成出水中往往存在一定量的甲醇，形成BOD5及及COD

8、，需要后曝气池加以去除；需要后曝气池加以去除；n管理较为复杂。管理较为复杂。两级生物脱氮工艺两级生物脱氮工艺o将三级生物脱氮工艺的一、二级合并将三级生物脱氮工艺的一、二级合并回流硝酸盐，回流硝酸盐，在反硝化反应器中在反硝化反应器中被还原成被还原成N2，达到脱氮目的；，达到脱氮目的；回流反硝化菌，回流反硝化菌，保证反硝化反应器中微生保证反硝化反应器中微生物的浓度，利用原水中的有机物作为物的浓度，利用原水中的有机物作为C源源分建式分建式A1/O生物脱氮工艺流程生物脱氮工艺流程A1/O流程中的缺氧和好氧池可以是两个独立的构筑物，也流程中的缺氧和好氧池可以是两个独立的构筑物，也可以合建在一个构筑物内，

9、使用隔板将两段分开。可以合建在一个构筑物内，使用隔板将两段分开。A1/O(Anoxic/Oxic)生物脱氮工艺流程生物脱氮工艺流程A1/O优点优点o流程简单，构筑物少，基建费用大幅度节省；流程简单，构筑物少，基建费用大幅度节省；o不需要外加碳源，降低了运行费用；不需要外加碳源，降低了运行费用；o好氧池设在缺氧池后，不需要再建后曝气池；好氧池设在缺氧池后，不需要再建后曝气池；o缺氧池在好氧池前，既可减轻好氧池的有机负缺氧池在好氧池前，既可减轻好氧池的有机负荷，也有利于控制污泥膨胀；荷，也有利于控制污泥膨胀；o反硝化过程中产生的碱度可补偿硝化过程消耗反硝化过程中产生的碱度可补偿硝化过程消耗的碱度一

10、半左右，对含氮浓度不高的废水可不的碱度一半左右，对含氮浓度不高的废水可不必另行加碱。必另行加碱。A A1 1/O/O法局限性：法局限性：o回流的混合液含有一定的溶解氧，使反硝化回流的混合液含有一定的溶解氧，使反硝化区难于保持理想的缺氧状态，影响反硝化效区难于保持理想的缺氧状态，影响反硝化效率，工程实际中率，工程实际中A/OA/O法的脱氮效率一般在法的脱氮效率一般在85%85%以下；以下；o要取得满意的脱氮效果，必须保证足够大的要取得满意的脱氮效果，必须保证足够大的混合液回流比混合液回流比-增加系统的运行费用；增加系统的运行费用；o运行管理要求较高，如沉淀池管理不当会产运行管理要求较高，如沉淀池

11、管理不当会产生污泥上浮，内循环比或反硝化区生污泥上浮，内循环比或反硝化区DODO控制不控制不当会影响反硝化处理效率等。当会影响反硝化处理效率等。A1/O生物脱氮的设计要点：生物脱氮的设计要点：oBOD5：TN4n70mg/L（以（以CaCO3计）计）o计算反应池总容积计算反应池总容积n按污泥负荷计算按污泥负荷计算动力学计算：动力学计算：o反应池中缺氧池和好氧池的容积比反应池中缺氧池和好氧池的容积比:按试验数据或按试验数据或工程经验确定工程经验确定,一般为一般为1：21：1o好氧池需氧量好氧池需氧量常用参数：常用参数：V 曝气池的容积曝气池的容积（m3）；So曝气池进水曝气池进水BOD5（mg/

12、L）Se曝气池出水曝气池出水BOD5（mg/L）Q 曝气池的设计流量曝气池的设计流量（m3/d）；Us污泥负荷污泥负荷kgBOD5/(kg MLSSd)；Xa混合液悬浮固体平均浓度混合液悬浮固体平均浓度（g MLSS/L）Uv容积负荷容积负荷(kgBOD5/m3)；X 混合液挥发性悬浮固体浓度混合液挥发性悬浮固体浓度（g MLVSS/L）；V1好氧池容积好氧池容积根据污泥泥龄：根据污泥泥龄：Y：污泥产率系数（：污泥产率系数（kgMLVSS/kgBOD5）；在）；在20时，时，Y=0.3-0.5。如无初沉池，。如无初沉池，Y值须通过试验确定；值须通过试验确定；Yobs：污泥净产率系数（：污泥净产

13、率系数（kgMLVSS/kgBOD5），有初沉池时），有初沉池时取取0.2-0.6，无初沉池时取，无初沉池时取0.4-0.8；c：设计污泥泥龄，：设计污泥泥龄，12-30d；Kd:衰减系数（衰减系数（d-1），），20的数值为的数值为0.04-0.075，常取，常取0.06。项项目目单单位位A1/O参数值参数值传统法传统法参数值参数值BOD污泥负荷污泥负荷UskgBOD5/(kgMLSSd)0.050.150.2-0.4总氮负荷率总氮负荷率kgTN/(kgMLSSd)0.05污泥浓度污泥浓度(MLSS)Xag/L2.54.01.5-2.5污泥龄污泥龄Cd12305-15污泥产率污泥产率YkgV

14、SS/kgBOD50.30.50.4-0.8需氧量需氧量O2kgO2/kgBOD51.11.80.7-1.2水力停留时间水力停留时间HRT8164-12h其中缺氧段其中缺氧段0.53.0h污泥回流比污泥回流比R%5010025-50混合液回流比混合液回流比Ri%100400总处理效率总处理效率%9095(BOD5)90-95%6085(TN)A1/O法生物脱氮的主要设计参数法生物脱氮的主要设计参数V V2 2：反硝化池所需容积（反硝化池所需容积（m m3 3）；）；N N：需要还原的硝酸盐氮（需要还原的硝酸盐氮（kgNOkgNO3 3-N/d-N/d）；）；K Kdede：反硝化速率（反硝化速

15、率（kg N/kg MLSS.dkg N/kg MLSS.d）,20,20的的K Kdede值可值可采用采用0.03-0.06(kgNO0.03-0.06(kgNO3 3-N/kg MLSS-N/kg MLSSd)d)；温度修正：；温度修正：X Xa a：混合液悬浮固体浓度（混合液悬浮固体浓度（MLSSMLSS）（）（mg/Lmg/L）；V2：缺氧池容积：缺氧池容积O2=1.47Q(So Se)1.42X+4.57Q(Nk Nke)0.12X2.6Q(NtNte)0.12XO2：污水需氧量：污水需氧量(kgO2/d)；Q：好氧池进水流量：好氧池进水流量(m3/d)；So、Se:进出水进出水BO

16、D5(mg/L)X:系统的剩余污泥量系统的剩余污泥量(kg VSS/d）Nk、Nke进出水总凯氏氮浓度进出水总凯氏氮浓度(mg/L)Nt、Nte进出水总氮浓度进出水总氮浓度(mg/L)好氧池需氧量好氧池需氧量生物脱氮系统去除每公斤生物脱氮系统去除每公斤BOD5需氧量可取需氧量可取用用1.1-1.8kg O2。计算实例计算实例某工业废水处理厂，日处理水量为某工业废水处理厂，日处理水量为60000m3，进水，进水COD为为447mg/L，BOD5为为220.8mg/L，SS为为357mg/L，TKN为为40mg/L。混合液悬浮固体。混合液悬浮固体MLSS为为4g/L，BOD5负荷为负荷为0.15k

17、g/kgSS.d，要求出水，要求出水BOD5为为20mg/L，SS为为22mg/L(65%为可生化部分为可生化部分)，TKN去除去除率达到率达到91%，反硝化率，反硝化率65%。假设废水平均温度为假设废水平均温度为20，c为为15d，Kd=0.05d-1，Y=0.5mgVSS/mgBOD5，MLVSS/MLSS=0.8试确定推流式试确定推流式A/O反应池的容积、剩余污泥量和空反应池的容积、剩余污泥量和空气量。气量。解答解答（1）估算出水中的溶解性）估算出水中的溶解性BOD5（Se）出水中出水中SS可生化的部分为可生化的部分为0.6522=14.3mg/L；可生化可生化SS的最终的最终BODL=

18、14.31.42=20.3mg/L；可可生生化化SS的的BODL折折算算成成BOD5=20.30.68=13.8mg/L；出水出水Se=20.0-13.8=6.2mg/L。（2 2）好氧池容积（）好氧池容积（V V）a.a.按动力学公式：按动力学公式：b.b.按有机负荷率公式确定反应池的容积：按有机负荷率公式确定反应池的容积：解答解答(cond)解答解答(cond)设设计计脱脱氮氮反反应应池池容容积积选选用用22080m3，缺缺氧氧池池和和好氧池容积比按好氧池容积比按3/5设计，则各池容积应为：设计，则各池容积应为：n缺氧池缺氧池8280m3；n好氧池好氧池13800m3。n反反应应池池总总水

19、水力力停停留留时时间间为为8.8h，其其中中缺缺氧氧池池为为3.3h，好氧池为，好氧池为5.5h。（3）剩余污泥量的计算（）剩余污泥量的计算（X）X =Y=YobsobsQ Q（S S0 0-Se-Se）=0.285760000=0.285760000（220.8-6.2220.8-6.2）1010-3-3 =3679KgVSS/d =3679KgVSS/d；解答解答(cond)（4 4）计算曝气池所需空气量）计算曝气池所需空气量O2=1.47Q(So Se)1.42X+4.57Q(Nk Nke)0.12X2.6Q(NtNte)0.12X=18935.3-5224.2+10046.4-2060

20、.0-3691.0=18006.5kg/d=750.3kgO2/h。解答解答(cond)（4 4）空气量）空气量Q QA A的计算：的计算：考考虑虑到到水水质质水水量量的的冲冲击击负负荷荷的的影影响响，安安全全系系数数取取1.31.3，曝曝气气装装置置氧氧的的利利用用率率取取10%10%，空空气气容容重重取取1.201Kg/m1.201Kg/m3 3，空空气气中中含含氧氧率率为为23.2%23.2%，则则空空气气量量Q QA A为：为：解答解答(cond)解答解答(cond)（5）回流污泥量和混合液回流量的计算）回流污泥量和混合液回流量的计算回流污泥比回流污泥比R取取0.5（0.251.0）；

21、）；硝化混合液回流比硝化混合液回流比r取取2（常用（常用23）；）；QR=0.5Q=1250m3/h；Qr=2Q=5000m3/h。第三节、磷的去除第三节、磷的去除o化学法化学法o生物除磷法生物除磷法n原理原理n影响因素影响因素nA2/O工艺工艺化学法除磷化学法除磷3HPO42-5Ca2+4OHCa5(OH)(PO4)33H2Oo投加石灰或铝盐、铁盐形成难溶性的磷酸钙等沉淀。o磷的去除率较高，处理结果稳定，污泥在处理与处置过程中不会重新释放磷而造成二次污染；o污泥的产量比较大。含磷化合物含磷化合物有机磷有机磷有机磷包括磷酸甘油酸、磷肌酸等有机磷包括磷酸甘油酸、磷肌酸等无机磷无机磷磷酸盐磷酸盐：

22、正磷酸盐：正磷酸盐(PO(PO4 43-3-)、磷酸氢盐、磷酸氢盐(HPO(HPO4 42-2-)、磷酸二氢盐磷酸二氢盐H H2 2POPO4 4-、偏磷酸盐、偏磷酸盐(PO(PO3 3-)聚合磷酸盐聚合磷酸盐：焦磷酸盐：焦磷酸盐(P(P2 2OO7 74 4)、三磷酸盐、三磷酸盐(P(P3 3OO10105-5-)、三磷酸氢盐三磷酸氢盐(HP(HP3 3OO9 92-2-)生物除磷生物除磷生物除磷原理生物除磷原理n除磷菌过量摄取磷除磷菌过量摄取磷：在：在好氧好氧条件下，除磷菌条件下，除磷菌合成聚磷酸盐并将之贮存在体内；合成聚磷酸盐并将之贮存在体内；n除磷菌的磷释放除磷菌的磷释放：在：在厌氧厌

23、氧条件下，除磷菌分条件下，除磷菌分解聚磷酸盐产生磷酸，并将之排除体外；解聚磷酸盐产生磷酸，并将之排除体外；n富磷污泥的排放富磷污泥的排放：在：在好氧好氧条件下所摄取的磷条件下所摄取的磷比在厌氧条件下所释放的磷多，废水生物除比在厌氧条件下所释放的磷多，废水生物除磷工艺是利用除磷菌的这一过程，将多余剩磷工艺是利用除磷菌的这一过程，将多余剩余污泥排出系统而达到除磷的目的。余污泥排出系统而达到除磷的目的。1.溶解氧溶解氧：厌氧段：厌氧段0.2mg/L，好氧段，好氧段2mg/L；2.厌氧区硝态氮厌氧区硝态氮：NO3-N2030，才能保证聚磷菌有足，才能保证聚磷菌有足够的基质需求；够的基质需求；6.污泥龄

24、污泥龄：5-10天，厌氧段的停留时间不宜过长。天，厌氧段的停留时间不宜过长。生物除磷的影响因素生物除磷的影响因素厌氧厌氧-好氧除磷工艺流程好氧除磷工艺流程A2/O(Anaerobic/Oxic)工艺工艺A2/O生物除磷工艺的主要特点：生物除磷工艺的主要特点：o工艺流程简单工艺流程简单o厌氧池在前，好氧池在后，有利于抑制丝状菌的厌氧池在前，好氧池在后，有利于抑制丝状菌的生长。混合液的生长。混合液的SVI2.5%)，施肥效果好，施肥效果好o除磷率难于进一步提高除磷率难于进一步提高o污泥在沉淀池内停留时间较长时，聚磷菌会在厌污泥在沉淀池内停留时间较长时，聚磷菌会在厌氧状态下产生氧状态下产生P的释放，

25、降低的释放，降低P的去除率的去除率第四节、同步生物除磷脱氮工艺第四节、同步生物除磷脱氮工艺oA2/O(anaerobic/anoxic/oxic)工艺工艺oBardenpho工艺工艺o3.Phoredox工艺工艺oUCT工艺工艺oVIP工艺工艺oAP工艺工艺A2/O(anaerobic/anoxic/oxic)工艺 A2/O工艺特点工艺特点o主要优点主要优点n厌氧、缺氧、好氧交替运行，可以同时达到去除有机厌氧、缺氧、好氧交替运行，可以同时达到去除有机物、脱氮、除磷的目的物、脱氮、除磷的目的n运行不利于丝状细菌的繁殖，基本不存在污泥膨胀问运行不利于丝状细菌的繁殖，基本不存在污泥膨胀问题；题；n工

26、艺流程简单，总的水力停留时间少，不需外加碳源，工艺流程简单，总的水力停留时间少，不需外加碳源，搅拌少，运行费用低。搅拌少，运行费用低。o缺点：缺点：n除磷效果受污泥龄、回流污泥中含除磷效果受污泥龄、回流污泥中含DO和和NO3N限制，限制，可能不十分理想可能不十分理想n脱氮效果取决于混合液回流比，因该工艺回流比不宜脱氮效果取决于混合液回流比，因该工艺回流比不宜太高太高(200%)，故脱氮效果不能满足较高要求。，故脱氮效果不能满足较高要求。Bardenpho工艺工艺Phoredox工艺工艺UCT工艺工艺VIP工艺工艺AP工艺工艺第五节、城市污水的深度处理第五节、城市污水的深度处理o主要目的主要目的

27、n除二级处理出水中残存的除二级处理出水中残存的SS、有机物，或脱、有机物，或脱色、杀菌；色、杀菌；n脱氮、除磷：防止水体富营养化。脱氮、除磷：防止水体富营养化。o主要方法主要方法n物化法：超滤、混凝、活性炭吸附、臭氧氧化、物化法：超滤、混凝、活性炭吸附、臭氧氧化、加氯消毒等；加氯消毒等；n生物法：生物脱氮除磷等生物法：生物脱氮除磷等废水深度处理过程废水深度处理过程o完善的三级处理包括：完善的三级处理包括：n除除Pn脱脱Nn除有机物除有机物(主要是难以降解的有机物主要是难以降解的有机物)n除溶解性无机物除溶解性无机物n除病毒和病原菌除病毒和病原菌n除除SS和矿物质和矿物质有机污染物的去除有机污染

28、物的去除o活性炭活性炭(AC)吸附吸附n有效地去除二级处理出水中的大部分有机污染物。有效地去除二级处理出水中的大部分有机污染物。o臭氧氧化臭氧氧化+活性炭吸附活性炭吸附n更有效地去除有机物更有效地去除有机物n延长活性炭的使用寿命。延长活性炭的使用寿命。溶解性无机物的去除溶解性无机物的去除o离子交换离子交换o电渗析电渗析o反渗透反渗透n总溶解性固体可去除总溶解性固体可去除9095，磷酸盐，磷酸盐9599，氨氮，氨氮8090，硝酸盐氮，硝酸盐氮5085%，SS99%100%，TOC90%95%。病毒的去除病毒的去除o铝盐和铁盐混凝沉淀n可去除致病菌和病毒90n经滤池过滤能进一步提高去除率,但致病菌在污泥中仍存活。o石灰混凝沉淀n能杀灭污泥中的病毒oO3杀灭病毒 此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢