脱氮除磷活性污泥法工艺优秀课件.ppt
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1、.,1,12-6 脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计,一、生物脱氮工艺 二、生物除磷工艺 三、生物脱氮、除磷工艺,.,2,12-6 脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计,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, 氮的去除率为10%-20%, 磷的去除率仅为5%-20%。,.,3,12-6 脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计,一、生物脱氮工艺 城市污水,炼油污水中,氮是过剩的。 自然界中存在氮循环的自然现象,.,4,12-6 脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计,一、
2、生物脱氮工艺 1.生物脱氮原理 生物处理过程中,有机氮通过微生物的分解和水解转化成氨氮,即氨化作用;通过硝化反应将氨氮转化为亚硝态氮、硝态氮,再通过反硝化反应将硝态氮、亚硝态氮还原成气态氮逸出,达到脱氮目的。,.,5,12-6 脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计,一、生物脱氮工艺 1.生物脱氮原理 (1)氨化反应 氨化反应:无论好氧还是厌氧条件下,中性、碱性还是酸性环境中都能进行,只是作用的微生物不同、作用的强弱不同。活性污泥和生物膜系统内能够比较完全地完成氨化反应。,.,6,12-6 脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计,一、生物脱氮工艺 1.生物脱氮原理 (2)硝化过程,.,7,12-6 脱氮除磷活
3、性污泥法工艺及其设计,一、生物脱氮工艺 1.生物脱氮原理 (2)硝化过程 硝化反应的条件 从CO2获取C源,从无机物的氧化中获取能量 溶解氧及pH: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,硝化反应曝气池内,溶解氧含量不得低于1mg/L。 pH值的影响: 硝化反应过程中, 释放H+离子, pH下降, 硝化菌对pH十分敏感,为保持适宜pH值,应保持足够的碱度,以调节pH值的变化,1g氨态氮(以N计)完全硝化,需碱度(以CaCO3计)7.1g, 适宜的pH值为8.0-8.4。,.,8,12-6 脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计,一、生物脱氮工艺 1.生物脱
4、氮原理 (2)硝化过程 硝化反应的条件 营养物质:有机物含量不应过高,BOD5应在15-20mg/L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; BOD5值过高, 将使增殖速度较高的异养型细菌迅速增殖, 从而使硝化菌不能成为优势种属。 温度:硝化反应的适宜温度是20-30,15以下时,硝化反应速度下降,5时完全停止。,.,9,12-6 脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计,一、生物脱氮工艺 1.生物脱氮原理 (2)硝化过程 硝化反应的条件 活性污泥:硝化菌在反应器内的停留时间 (污泥龄) (c) ,必须大于其最小的世代时间, 否则会使微生物流失殆尽。 一般对c的取值应为硝化菌最小世代
5、时间的2倍以上,即安全系数应大于2。硝化菌的最小世代时间在适宜温度条件下为3d,因此c值为6d,最高可以到10d。c值与温度密切相关,温度低,c取值应相应明显提高。,.,10,12-6 脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计,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用的物质还有:高浓度的NH4+-N、高浓度的NOX-N、高浓度的有机基质以及络合阳离子等。,.,11,12-6 脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计,一、生物脱氮工艺 1.生物脱氮原理 ()反硝化过程,.,12,12-6 脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计,一、生物脱氮工艺 1.生物脱氮原理 (3) 反硝化过程 影响因素 缺氧条件下
6、, 以NO3-N中的氧为电子受体,有机碳为电子供体 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 i. 原废水中所含碳源, 原废水满足下列条件可认为碳源充足: ii. 外加碳源, 多采用甲醇(CH3OH),甲醇被分解后产物为CO2、H2O, 不留任何难降解的中间产物:,.,13,12-6 脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计,一、生物脱氮工艺 1. 生物脱氮原理 (3) 反硝化过程 影响因素 对反硝化反应最适宜的pH值是6.5-7.5 pH值高于8低于6,反硝化速率将大为下降。 溶解氧应控制在0.5mgL以下 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时,它们能够利用这
7、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,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。,.,14,12-6 脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计,一、生物脱氮工艺 1.生物脱氮原理 ()反硝化过程 影响因素 反硝化反应的最适宜温度是20-40,低于15反硝化反应速率降低。 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; 降低负荷; 提高废水的水力停留时间。,.,15,12-6 脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计,氨化,使有机氮转化为NH3、NH4,去除BOD、COD。 BOD5值可降至15-20mg/l左右,硝化曝
8、气池,氨态氮氧化为 NO-3-N,投碱以防止pH值下降。,反硝化反应器,采取厌氧-缺氧交替运行方式。作为碳源,可投加CH3OH(甲醇),或引入原废水,一、生物脱氮工艺 2.生物脱氮工艺 (1)三段生物脱氮工艺(巴茨(Barth)开创),.,16,12-6 脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计,一、生物脱氮工艺 2.生物脱氮工艺 (1)三段生物脱氮工艺 优缺点: 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后,主要靠内源呼吸碳源
9、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。,.,17,12-6 脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计,一、生物脱氮工艺 2.生物脱氮工艺 (1)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,HRT及SRT要长,否则,硝化作用降低,反硝化仍需外加碳源。,.,18,12-6 脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计,两级生物脱氮工艺:BOD去除和 硝化两个反应过程放在一起,.,19,12-6 脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计,一、生物脱氮工艺 2.生物脱氮工艺 (2)前置缺氧-好氧生物脱氮工艺 (80年代初期开创
10、,目前采用广泛采用),.,20,12-6 脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计,反硝化反应器在前,BOD去除、硝化二项反应的综合反应器在后,反硝化以原废水中的有机物为碳源,无需外加碳源。,硝化反应器内的含有大量硝酸盐的硝化液回流反硝化反应器,进行反硝化脱氮反应,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除,勿需增建后曝气池。,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,.,21,12-6 脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计,欲提高脱氮率,必须加大内循环比(RN),导致:一是运行费用增高;二是内循环液带入大量的溶解氧,影响反硝化进程,本系统的脱氮率一般在85以下,
11、缺点:,.,22,12-6 脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计,一、生物脱氮工艺 2.生物脱氮工艺 (2)前置缺氧-好氧生物脱氮工艺 影响运行的因素与主要参数 i. 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。 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,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2:1,具体时间则为4.8h:2.4h。 一般硝化与反硝化时间之比介于2:15:1之间。,.,23,12-6 脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计,一、生物脱氮工艺 2.生物脱氮工艺 (2)前置缺氧-好氧生物脱氮工艺 影响运行的因素与主要参数 ii.
12、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有关。活性污泥法,取值不低于200%。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,.,24,12-6 脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计,一、生物脱氮工艺 2.生物脱氮工艺 (2)前置缺氧-好氧生物脱氮工艺 影响运行的因素与主要参数 iii.生物固体平均停留时间(污泥龄)(c) c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30d以上。,.,25,12-6 脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计,一、生物脱氮工艺 2.生物脱氮工艺 (2)前置缺氧-好氧生物脱氮工艺 影响运行的因素与主要参数 iv. 混合液悬浮固
13、体浓度(MLSS) MLSS一般应高于3000mgL,当MLSS值低于3000mgL时,反应速度将迅速下降。 试验证实,当MLSS值高于3000mgL时,温度对反应速度的影响很大,MLSS值低时,其影响较小。,.,26,12-6 脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计,一、生物脱氮工艺 2.生物脱氮工艺 (2)前置缺氧-好氧生物脱氮工艺 影响运行的因素与主要参数 v. 负荷率 氮负荷率也是影响本工艺脱氮效果的重要参数。负荷高会使其转化率不完全,影响脱氮效果 对硝化反应 NH3-N负荷率350g(m3.d),去除率可在90以上, 达到350g(m3d)时,去除率开始下降; 达到430g(m3d)以上时,
14、去除率(即硝化率)将急剧下降。,.,27,12-6 脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计,一、生物脱氮工艺 2.生物脱氮工艺 (3) 后置缺氧-好氧生物脱氮工艺 可以补充外来碳源,也可以利用活性污泥的内源呼吸提供电子供体还原硝,酸盐,反硝化速率仅是前置缺氧反硝化速率的1/3-1/8,需较长停留时间。,.,28,12-6 脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计,二、生物除磷工艺 1.概述 来源:人体排泄物以及合成洗涤剂、牲畜饲养场及含磷工业废水 危害:促进藻类等浮游生物的繁殖,破坏水体耗氧和复氧平衡;水质恶化,危害水资源。 包括:有机磷(磷酸甘油酸、磷肌酸)和无机磷(磷酸盐,聚合磷酸盐) 去除方法: 常规活性
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