12-6 脱氮除磷活性污泥法工艺.ppt
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1、12-6脱氮除磷活性污泥法工艺12-6 脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计一、生物脱氮工艺一、生物脱氮工艺污水中氮的存在形式:有机氮和氨氮,少量或没有亚硝污水中氮的存在形式:有机氮和氨氮,少量或没有亚硝酸盐和硝酸盐氮酸盐和硝酸盐氮传统废水生物处理主要去除废水中溶解状态的有机污染传统废水生物处理主要去除废水中溶解状态的有机污染物,对氨、磷等营养物质,只能去除细菌细胞生理需要物,对氨、磷等营养物质,只能去除细菌细胞生理需要摄取的部分摄取的部分,氮的去除率为氮的去除率为10%-20%,磷的去除率仅为磷的去除率仅为5%-20%。12-6 脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计脱氮除磷
2、活性污泥法工艺及其设计一、生物脱氮工艺一、生物脱氮工艺1.1.生物脱氮原理生物脱氮原理(2)(2)硝化过程硝化过程12-6 脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计一、生物脱氮工艺一、生物脱氮工艺1.1.生物脱氮原理生物脱氮原理(2)(2)硝化过程硝化过程硝化反应的条件硝化反应的条件从从CO2获取获取C源,从无机物的氧化中获取能量源,从无机物的氧化中获取能量溶解氧及溶解氧及pH:好氧条件,并保持一定的碱度:好氧条件,并保持一定的碱度氧是硝化反应的电子受体,溶解氧的高低,影响硝化反应的进程,氧是硝化反应的电子受体,溶解氧的高低,影响硝化反应的进程,硝化反应曝气池内,溶解硝化反
3、应曝气池内,溶解氧含量不得低于氧含量不得低于1mg/L。pH值的影响值的影响:硝化反应过程中硝化反应过程中,释放释放H+离子离子,pH下降下降,硝化菌对硝化菌对pH十分敏感,为保持适宜十分敏感,为保持适宜pH值,应保持足够的碱度,以调节值,应保持足够的碱度,以调节pH值值的变化,的变化,1g氨态氮氨态氮(以以N计计)完全硝化,需碱度完全硝化,需碱度(以以CaCO3计计)7.1g,适宜的适宜的pH值为值为8.0-8.4。12-6 脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计一、生物脱氮工艺一、生物脱氮工艺1.1.生物脱氮原理生物脱氮原理(2)(2)硝化过程硝化过程硝化反应的条件硝
4、化反应的条件营养物质:有机物含量不应过高,营养物质:有机物含量不应过高,BOD5应在应在15-20mg/L以下。以下。硝化菌是自养型菌,有机基质浓度不是它的增殖限制因素硝化菌是自养型菌,有机基质浓度不是它的增殖限制因素;BOD5值过高值过高,将使增殖速度较高的异养型细菌迅速增殖将使增殖速度较高的异养型细菌迅速增殖,从而使硝化菌从而使硝化菌不能成为优势种属。不能成为优势种属。温度:硝化反应的适宜温度是温度:硝化反应的适宜温度是20-30,15以下时,硝化反以下时,硝化反应速度下降,应速度下降,5时完全停止。时完全停止。12-6 脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计一、生物
5、脱氮工艺一、生物脱氮工艺1.1.生物脱氮原理生物脱氮原理(2)(2)硝化过程硝化过程硝化反应的条件硝化反应的条件活性污泥:硝化菌在反应器内的停留时间活性污泥:硝化菌在反应器内的停留时间(污泥龄污泥龄)(c),必须,必须大于其最小的世代时间大于其最小的世代时间,否则会使微生物流失殆尽。否则会使微生物流失殆尽。一般对一般对c的取值应为硝化菌最小世代时间的的取值应为硝化菌最小世代时间的2倍以上,即安全系倍以上,即安全系数应大于数应大于2。硝化菌的最小世代时间在适宜温度条件下为。硝化菌的最小世代时间在适宜温度条件下为3d,因,因此此c值为值为6d,最高可以到,最高可以到10d。c值与温度密切相关,温度
6、低,值与温度密切相关,温度低,c取值应相应明显提高。取值应相应明显提高。12-6 脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计硝化反应的条件硝化反应的条件有毒物质:除重金属外,对硝化反应产生抑制作有毒物质:除重金属外,对硝化反应产生抑制作用的物质还有:高浓度的用的物质还有:高浓度的NH4+-N、高浓度的、高浓度的NOX-N、高浓度的有机基质以及络合阳离子等。高浓度的有机基质以及络合阳离子等。12-6 脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计一、生物脱氮工艺一、生物脱氮工艺1.1.生物脱氮原理生物脱氮原理()反硝化过程反硝化过程硝酸氮硝酸氮NO3-NNO2-N
7、亚硝酸氮亚硝酸氮氮气氮气(主要过程主要过程)有机氮化合物有机氮化合物反硝化菌反硝化菌异化反硝化异化反硝化(细菌组成部分细菌组成部分)同化反硝化同化反硝化异养型兼性菌异养型兼性菌12-6 脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计一、生物脱氮工艺一、生物脱氮工艺1.生物脱氮原理生物脱氮原理(3)反硝化过程反硝化过程影响因素影响因素缺氧条件下缺氧条件下,以以NO3-N中的氧为电子受体,有机碳为电子供体中的氧为电子受体,有机碳为电子供体碳源碳源能为反硝化菌所利用的碳源较多,从废水生物脱氮考虑有两类能为反硝化菌所利用的碳源较多,从废水生物脱氮考虑有两类i.原废水中所含碳源原废水中所含
8、碳源,原废水满足下列条件可认为碳源充足:原废水满足下列条件可认为碳源充足:ii.外加碳源外加碳源,多采用甲醇多采用甲醇(CH3OH),甲醇被分解后产物为,甲醇被分解后产物为CO2、H2O,不留任何难降解的中间产物不留任何难降解的中间产物:12-6 脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计一、生物脱氮工艺一、生物脱氮工艺1.生物脱氮原理生物脱氮原理(3)反硝化过程反硝化过程影响因素影响因素 对反硝化反应最适宜的对反硝化反应最适宜的pH值是值是6.5-7.5pH值高于值高于8低于低于6,反硝化速率将大为下降。,反硝化速率将大为下降。溶解氧应控制在溶解氧应控制在0.5mgL以下以
9、下反硝化菌属异养兼性菌,在无分子氧同时存在硝酸和亚硝酸离子反硝化菌属异养兼性菌,在无分子氧同时存在硝酸和亚硝酸离子时,它们能够利用这些离子中的氧进行呼吸,使硝酸盐还原。时,它们能够利用这些离子中的氧进行呼吸,使硝酸盐还原。另一方面,反硝化菌体内的某些酶系统组分,只有在有氧条件下,另一方面,反硝化菌体内的某些酶系统组分,只有在有氧条件下,才能够合成。这样,反硝化反应宜于在厌氧、好氧条件交替的条才能够合成。这样,反硝化反应宜于在厌氧、好氧条件交替的条件下进行。件下进行。12-6 脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计一、生物脱氮工艺一、生物脱氮工艺1.生物脱氮原理生物脱氮原理
10、()反硝化过程反硝化过程影响因素影响因素反硝化反应的最适宜温度是反硝化反应的最适宜温度是20-40,低于,低于15反硝反硝化反应速率降低。化反应速率降低。在冬季低温季节,可采用如下措施:在冬季低温季节,可采用如下措施:提高生物固体平均停留时间;提高生物固体平均停留时间;降低负荷;降低负荷;提高废水的水力停留时间。提高废水的水力停留时间。12-6 脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计氨化,使有机氮转化为氨化,使有机氮转化为NH3、NH4,去除,去除BOD、COD。BOD5值可降至值可降至15-20mg/l左右左右硝化曝气池,氨态氮氧化为硝化曝气池,氨态氮氧化为 NO-3-
11、N,投碱以防止,投碱以防止pH值值下降。下降。反硝化反应器,采取厌氧反硝化反应器,采取厌氧-缺氧交缺氧交替运行方式。作为碳源,可投加替运行方式。作为碳源,可投加CH3OH(甲醇甲醇),或引入原废水,或引入原废水一、生物脱氮工艺一、生物脱氮工艺2.2.生物脱氮工艺生物脱氮工艺(1)(1)三段生物脱氮工艺三段生物脱氮工艺(巴茨巴茨(Barth)(Barth)开创开创)12-6 脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计一、生物脱氮工艺一、生物脱氮工艺2.2.生物脱氮工艺生物脱氮工艺(1)(1)三段生物脱氮工艺三段生物脱氮工艺优缺点:优缺点:优点:氨化、硝化、反硝化分段独立;氨化、
12、硝化、反硝化反应优点:氨化、硝化、反硝化分段独立;氨化、硝化、反硝化反应分别在各自的反应器内进行,各有其沉淀池及污泥回流系统,分分别在各自的反应器内进行,各有其沉淀池及污泥回流系统,分别控制适宜条件,处理效率高,反应进行速度快且彻底。别控制适宜条件,处理效率高,反应进行速度快且彻底。缺点:处理设备多,造价高,管理麻烦。反硝化段在氨化及硝化缺点:处理设备多,造价高,管理麻烦。反硝化段在氨化及硝化后,主要靠内源呼吸碳源进行反硝化,效率低,必须在反硝化段后,主要靠内源呼吸碳源进行反硝化,效率低,必须在反硝化段投加碳源保证高效稳定的反硝化反应。投加碳源保证高效稳定的反硝化反应。12-6 脱氮除磷活性污
13、泥法工艺及其设计脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计一、生物脱氮工艺一、生物脱氮工艺2.生物脱氮工艺生物脱氮工艺(1)二段生物脱氮工艺二段生物脱氮工艺BOD去除和硝化反应过程放在一起,各段设沉淀及污泥去除和硝化反应过程放在一起,各段设沉淀及污泥回流系统,除碳和硝化在一个池子进行,设计的污泥负回流系统,除碳和硝化在一个池子进行,设计的污泥负荷要低,荷要低,HRT及及SRT要长,否则,硝化作用降低,反硝要长,否则,硝化作用降低,反硝化仍需外加碳源化仍需外加碳源。12-6 12-6 脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计两级生物脱氮工艺:两级生物脱氮工艺:BOD去除和去除和 硝化两个
14、反应过程放在一起硝化两个反应过程放在一起12-6 12-6 脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计一、生物脱氮工艺一、生物脱氮工艺2.生物脱氮工艺生物脱氮工艺(2)前置缺氧前置缺氧-好氧生物脱氮工艺好氧生物脱氮工艺(80年代初期开创年代初期开创,目前采用广泛采用目前采用广泛采用)反硝化反反硝化反应器应器BODBOD去除,硝化反去除,硝化反应反应器应反应器(好氧)(好氧)原废水原废水(缺氧)(回流污泥)(回流污泥)沉淀池沉淀池(剩余污泥)内循环(硝化液回流内循环(硝化液回流)碱碱12-6 12-6 脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计反硝化反应器在前
15、,反硝化反应器在前,BOD去除、硝化二项反去除、硝化二项反应的综合反应器在后应的综合反应器在后反硝化以原废水中的有机反硝化以原废水中的有机物为碳源,无需外加碳源。物为碳源,无需外加碳源。硝化反应器内的含有大量硝硝化反应器内的含有大量硝酸盐的硝化液回流反硝化反酸盐的硝化液回流反硝化反应器,进行反硝化脱氮反应应器,进行反硝化脱氮反应反硝化过程中产生反硝化过程中产生的碱度可补偿硝化的碱度可补偿硝化反应消耗碱度的反应消耗碱度的50%硝化曝气池在后,使反硝化残硝化曝气池在后,使反硝化残留的有机污染物得以进一步去留的有机污染物得以进一步去除,勿需增建后曝气池。除,勿需增建后曝气池。本系统流程简单,勿需外加
16、碳源,建设费用与运行费用均较低本系统流程简单,勿需外加碳源,建设费用与运行费用均较低特征:教材p149反硝化反反硝化反应器应器BOD去除,硝化去除,硝化反应反应器反应反应器(好氧)(好氧)原废水原废水(缺氧)(回流污泥)沉淀池沉淀池(剩余污泥)(剩余污泥)内循环(硝化液回流内循环(硝化液回流)碱碱12-6 12-6 脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计处理水来自硝化反应器,含有一定浓度的硝处理水来自硝化反应器,含有一定浓度的硝酸氮,如沉淀池运行不当,不及时排泥,在酸氮,如沉淀池运行不当,不及时排泥,在池内能够产生反硝化反应使污泥上浮池内能够产生反硝化反应使污泥上浮欲提高
17、脱氮率,必须加大内循欲提高脱氮率,必须加大内循环比环比(RN),导致:一是运行费,导致:一是运行费用增高;二是内循环液带入大用增高;二是内循环液带入大量的溶解氧,影响反硝化进程量的溶解氧,影响反硝化进程本系统的脱氮率一般在85以下缺点缺点:12-6 12-6 脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计一、生物脱氮工艺一、生物脱氮工艺2.生物脱氮工艺生物脱氮工艺(2)前置缺氧前置缺氧-好氧生物脱氮工艺好氧生物脱氮工艺影响运行的因素与主要参数影响运行的因素与主要参数i.水力停留时间水力停留时间(HRT)HRT是影响处理效果和反应器规模、尺寸的重要参数。是影响处理效果和反应器规模、
18、尺寸的重要参数。经验经验:脱氮效果与反应时间呈线性关系,在硝化与反硝化反应中,脱氮效果与反应时间呈线性关系,在硝化与反硝化反应中,硝化反应需时长。对城市废水脱氮系统,硝化与反硝化之比大体硝化反应需时长。对城市废水脱氮系统,硝化与反硝化之比大体为为2:1,具体时间则为,具体时间则为4.8h:2.4h。一般硝化与反硝化时间之比介于一般硝化与反硝化时间之比介于2:15:1之间。之间。12-6 12-6 脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计一、生物脱氮工艺一、生物脱氮工艺2.生物脱氮工艺生物脱氮工艺(2)前置缺氧前置缺氧-好氧生物脱氮工艺好氧生物脱氮工艺影响运行的因素与主要参数
19、影响运行的因素与主要参数ii.回流比回流比(R)内循环回流比取值与要求达到的脱氮效果及反应器类型内循环回流比取值与要求达到的脱氮效果及反应器类型有关。活性污泥法,取值不低于有关。活性污泥法,取值不低于200%。最佳回流比应。最佳回流比应当通过试验确定或对运行数据加以归纳分析确定当通过试验确定或对运行数据加以归纳分析确定12-6 12-6 脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计一、生物脱氮工艺一、生物脱氮工艺2.生物脱氮工艺生物脱氮工艺(2)前置缺氧前置缺氧-好氧生物脱氮工艺好氧生物脱氮工艺影响运行的因素与主要参数影响运行的因素与主要参数iii.生物固体平均停留时间生物固体
20、平均停留时间(污泥龄污泥龄)(c)c应取值较大,以保证在反应器内保持一定浓度应取值较大,以保证在反应器内保持一定浓度的硝化菌。经证实,此值应在的硝化菌。经证实,此值应在30d以上。以上。12-6 12-6 脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计一、生物脱氮工艺一、生物脱氮工艺2.生物脱氮工艺生物脱氮工艺(2)前置缺氧前置缺氧-好氧生物脱氮工艺好氧生物脱氮工艺影响运行的因素与主要参数影响运行的因素与主要参数iv.混合液悬浮固体浓度混合液悬浮固体浓度(MLSS)MLSS一般应高于一般应高于3000mgL,当,当MLSS值低于值低于3000mgL时,反应速度将迅速下降。时,反应
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