任務(wù)二城市生活污水除磷處理方案的確定PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1 任務(wù)二任務(wù)二 城市生活污水除磷處理方案的確城市生活污水除磷處理方案的確 定定 信息檢索、方案設(shè)信息檢索、方案設(shè) 計計 各小組同學(xué)利用書籍、網(wǎng)絡(luò)等檢索工具 ，查閱污水除磷處理方面的相關(guān)信息及 城市生活污水除磷處理技術(shù)方案。檢索 結(jié)束，學(xué)生討論、小結(jié)、以小組為單位 確定初步設(shè)計方案。提供初步設(shè)計方案 。 第1頁/共71頁 方案匯報方案匯報 各小組派代表匯報方案，如有遺漏，組內(nèi) 其它成員可以進行補充。教師總結(jié)點評方 案，重點介紹方案的總體設(shè)想和基本原理 。 第2頁/共71頁 完善方案、確定方案完善方案、確定方案 各小組對已提交的設(shè)計方案逐一進行討 論。教師點評。各小組依據(jù)討論情況， 修改完

2、善、確定城市生活污水除磷處理 方案。用CAD、WORD繪制設(shè)計方案 流程圖。 第3頁/共71頁 理 論 講 解 第4頁/共71頁 磷是有機物中的一種主要元素，是僅次于氮的微生物生 長的重要元素。 磷主要來自：人體排泄物以及合成洗滌劑、牲畜飼養(yǎng)場及 含磷工業(yè)廢水。 危害：促進藻類等浮游生物的繁殖，破壞水體耗氧和復(fù)氧 平衡；使水質(zhì)迅速惡化，危害水產(chǎn)資源。 含磷化合物 有機磷 有機磷包括磷酸甘油酸、磷肌酸等 無機磷 磷酸鹽：正磷酸鹽(PO43-)、磷酸氫鹽(HPO42-) 、 磷酸二氫鹽H2PO4-、偏磷酸鹽(PO3-) 聚合磷酸鹽：焦磷酸鹽(P2O74) 、三磷酸鹽(P3O105-)、 三磷酸氫鹽

3、(HP3O92-) 1、污水中磷的轉(zhuǎn)化污水中磷的轉(zhuǎn)化 一、一、污水生物除磷原理污水生物除磷原理 第5頁/共71頁 1、污水中磷的轉(zhuǎn)化污水中磷的轉(zhuǎn)化 污水中磷的轉(zhuǎn)化過程主要是有機磷 無機磷 有機磷結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，但他們一般都帶有易斷裂 的PO、PS雙鍵，偏聚磷酸鹽主要包括焦 磷酸鹽（Na4P2O7），三聚磷酸鹽（Na5P3O10） 等，在厭氧條件下，他們都被生物酶水解，最 終生成無機磷酸鹽。在好氧條件下，大分子有 機物被氧化生成CO2，隨之，存在于其中的有 機磷也會被氧化為無機磷酸鹽。這樣，供為生 物體合成自身細(xì)胞所用而被去除。 第6頁/共71頁 2、生物除磷原理 污水生物除磷就是利用活性污泥的超量

4、磷吸 收現(xiàn)象（即微生物吸收的磷量超過微生物正 常生長所需要的磷量），通過污水生物處理 系統(tǒng)使水中的磷轉(zhuǎn)化被微生物吸收。 在所有污水生物除磷工藝流程中都包含厭氧操作段和好氧操作段，完成有機磷 無機磷含磷微生物（污泥）的轉(zhuǎn)化，使剩余污泥的含磷量達(dá)到3%7%。由于進入剩余污泥的總磷量增大，處理出水的磷濃度明顯降低。 第7頁/共71頁 一般城市污水水質(zhì)與排放要求 常規(guī)活性污泥法的微生物同化和吸附； 項項 目目進水水質(zhì)進水水質(zhì)/（mgL-1） 國家排放標(biāo)準(zhǔn)國家排放標(biāo)準(zhǔn)/（mgL-1） 一級一級A一級一級B CODcr2503005060 BOD51001501020 SS1502001020 TKN(N

5、H3-N)35（25）5（8）8（15） TP5611.5 如何去除以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)？ 生物強化除磷； 投加化學(xué)藥劑除磷。 第8頁/共71頁 常規(guī)活性污泥法的微生物同化和吸附 普通活性污泥法剩余污泥中磷含量約占微生物干 重的1.5%2.0%，通過同化作用可去除磷12%20%。 生物強化除磷工藝可以使得系統(tǒng)排除的剩余污泥 中磷含量占到干重5%6%。 生物強化除磷工藝 如果還不能滿足排放標(biāo)準(zhǔn)，就必須借助化學(xué)法除 磷。 第9頁/共71頁 生物強化除磷工藝 利用好氧微生物中聚磷菌在好氧條件下對 污水中溶解性磷酸鹽過量吸收作用，然后沉淀 分離而除磷。 經(jīng)過厭氧狀態(tài)釋磷的活性污泥在好氧狀態(tài)下有 很強的磷吸收

6、能力，這就是磷得以除去的原因 所在。 第10頁/共71頁 磷在污水處理過程中的轉(zhuǎn)化步驟 厭氧環(huán)境中： 在沒有溶解氧和硝態(tài)氮存在的厭氧條件下，污水中的 有機物（溶解性BOD）在厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸菌（兼性細(xì)菌） 的作用下（發(fā)酵）轉(zhuǎn)化為乙酸苷（VFAs（低分子發(fā) 酵產(chǎn)物揮發(fā)性有機酸）；而活性污泥中的聚磷菌 在厭氧的不利狀態(tài)下，（吸收這些發(fā)酵作用或來自原 污水的VFA）將體內(nèi)積聚的聚磷分解，分解產(chǎn)生的能 量一部分供聚磷菌生存，另一部分能量供聚磷菌主動 吸收乙酸苷轉(zhuǎn)化為PHB(聚-羥基丁酸)的形態(tài)儲藏于 體內(nèi)。 聚磷分解形成的無機磷釋放回污水中，這就是厭 氧釋磷。 第11頁/共71頁 進入好氧狀態(tài)后，聚磷菌的

7、活力得到恢復(fù)，將儲 存于體內(nèi)的PHB進行好氧分解并釋出大量能量供聚磷 菌增殖等生理活動，部分供其主動吸收污水中的磷酸 鹽，以聚磷的形式積聚于體內(nèi)，這就是好氧吸磷。 產(chǎn)生的新的聚磷菌細(xì)胞（富磷污泥），將在后面 的操作單元中通過剩余污泥的形式得到排放，從而將 磷從系統(tǒng)中除去。剩余污泥中包含過量吸收磷的聚磷 菌，也就是從污水中去除的含磷物質(zhì)。 普通活性污泥法通過同化作用除磷率可以達(dá)到 12%20%。而具生物除磷功能的處理系統(tǒng)排放的剩余 污泥中含磷量可以占到干重5%6%，去除率基本可滿 足排放要求。 好氧環(huán)境中： 第12頁/共71頁 厭氧環(huán)境 好氧環(huán)境 有機基質(zhì) 產(chǎn)酸菌 P 乙酸 P 聚 P 聚 P

8、PHB PHB 聚 P 聚 P 聚磷菌 聚磷菌 聚磷菌 聚磷菌 生物除磷機理 第13頁/共71頁 聚磷菌在厭氧狀態(tài)下釋放磷獲取量以吸收廢水 中溶解性有機物，在好氧狀態(tài)下降解吸收的溶 解性有機物獲取能量以吸收磷，在整個生物除 磷過程中表現(xiàn)為PHB的合成和分解。 聚磷菌的作用機理 第14頁/共71頁 反應(yīng)式- 厭氧釋 磷 基本條件-溶解氧（DO）趨近于0，氮氧化 物（NOx）趨近于0，厭氧反應(yīng)器內(nèi)具有一定數(shù) 量的聚磷菌和其他厭氧異氧菌等。 第15頁/共71頁 反應(yīng)式- 好氧攝 磷 基本條件-有一定的溶解氧，存在足夠的有 機基質(zhì)BOD及磷酸鹽，有相當(dāng)數(shù)量的好氧菌、 異氧菌及聚磷菌等。 第16頁/共7

9、1頁 3、生物除磷的影響因素 BOD負(fù)荷和有機物性質(zhì) 溶解氧 厭氧區(qū)硝態(tài)氮 溫度 pH值 泥齡 第17頁/共71頁 BOD負(fù)荷和有機物性質(zhì) 厭氧段有機基質(zhì)的種類、含量及其與微生物營養(yǎng)物質(zhì)的比值（BOD5/TP）是影響除磷效果的重要因素。 分子量較小的易降解的有機物（如低級脂肪酸類物質(zhì)）易于被聚磷菌利用。高分子難降解的有機物誘導(dǎo)釋磷的能力較弱。 一般認(rèn)為，進水中BOD5/TP要大于15，才能保證聚磷菌有著足夠的基質(zhì)需求而獲得良好的除磷效果。 第18頁/共71頁 溶解氧 厭氧區(qū)如存在溶解氧，兼性厭氧菌就不會啟 動其發(fā)酵代謝，不會產(chǎn)生脂肪酸，也不會誘 導(dǎo)放磷，好氧呼吸會消耗易降解有機質(zhì)。 一般厭氧段

10、的DO應(yīng)嚴(yán)格控制在0.2mg/L以 下，而好氧段的DO控制在2.0mg/L左右。 第19頁/共71頁 厭氧區(qū)硝態(tài)氮 硝態(tài)氮包括硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮，其存在同 樣也會消耗有機質(zhì)（即降低了進水的有效 BOD5/P域值）而抑制聚磷菌對磷的釋放，從 而影響在好氧條件下聚磷菌對磷的吸收。 硝態(tài)氮的存在會被部分生物聚磷菌（單細(xì)胞菌 ）利用作為電子受體進行反硝化，從而影響其 以發(fā)酵中間產(chǎn)物作為電子受體進行發(fā)酵產(chǎn)酸， 從而抑制了聚磷菌的釋磷和攝磷能力及PHB的 合成能力。 第20頁/共71頁 溫度 在適宜溫度范圍內(nèi)，溫度越高釋磷速度越快； 溫度低時應(yīng)適當(dāng)延長厭氧區(qū)的停留時間或投 加外源VFA。 試驗表明在53

11、0的范圍內(nèi)，都可以得到很 好的除磷效果。 第21頁/共71頁 pH值 與常規(guī)生物處理相同，生物除磷系統(tǒng)合適的 pH為中性和微堿性，不合適時應(yīng)調(diào)節(jié)。 試驗證明pH值在6.58.0的范圍內(nèi)時，磷的厭 氧釋放比較穩(wěn)定。pH值低于6.5時生物除磷的 效果會大大下降。 第22頁/共71頁 泥齡 同時脫氮除磷系統(tǒng)應(yīng)處理好泥齡的矛盾。 污泥齡影響著污泥排放量及污泥含磷量，污泥 齡越長，污泥含磷量越低，去除單位質(zhì)量的磷 須同時耗用更多的BOD。 第23頁/共71頁 二、二、污水生物除磷工藝污水生物除磷工藝 各小組同學(xué)利用書籍、網(wǎng)絡(luò)等檢索工具，查閱污水 除磷處理方面的相關(guān)信息及城市生活污水除磷處理 技術(shù)方案。檢

12、索結(jié)束，學(xué)生討論、小結(jié)、以小組為 單位確定初步設(shè)計方案。提供初步設(shè)計方案。 第24頁/共71頁 現(xiàn)有的除磷工藝可分為 主 流 除磷 側(cè) 流 除 磷 A/O及在此基礎(chǔ)上為了提高除磷效率而發(fā)展起來的 A2/O、UCT、Bardenpho等，主流工藝厭氧池在污 水水流方向上，磷的最終去除通過剩余污泥排放。 以Phostrip工藝為代表，結(jié)合生物除磷和化學(xué)除磷， 將部分回流污泥分流到厭氧池脫磷并用石灰沉淀， 厭氧池不在污水主流方向上，而在回流污泥的測流 中。 第25頁/共71頁 A/O工藝 污水和污泥順次經(jīng)厭氧和好氧交替循環(huán)流動?；亓?污泥進入?yún)捬醭乜晌战到庖徊糠钟袡C物，在簡單 有機物誘導(dǎo)下，污泥中

13、聚磷菌釋放出體內(nèi)的磷，進 入好氧池廢水中有機物得到好氧降解，同時污泥將 過量攝取廢水中的磷，部分富磷污泥以剩余污泥的 形式排出，實現(xiàn)磷的去除。 第26頁/共71頁 在A段和O段BOD5均有所下降其中A段BOD5的下降 是由于聚磷菌利用廢水中溶解性有機基質(zhì)合成PHB 所造成的，而在O段的下降是由于異氧菌的好氧分 解。P的含量在A段有所升高，到了O段才有了大幅 度的降低。 A/O工藝 特性曲 線 第27頁/共71頁 A/O工藝優(yōu)缺點 除磷效率低，處理城市污水時除磷率在75%左右，出 水含磷約1mg/L，很難進一步提高。 工藝流程簡單，不需另加化學(xué)藥品，基建和運行費用 低。厭氧池在好氧池之前，不僅有

14、利于抑制絲狀菌的 生長，防止污泥膨脹，而且厭氧狀態(tài)有利于聚磷菌的 選擇性增殖，污泥的含磷量可達(dá)到干重的6%。A/O工 藝運行負(fù)荷高，泥齡和停留時間短，系統(tǒng)往往得不到 硝化，回流污泥也就不會攜帶硝酸鹽回到厭氧區(qū)。 第28頁/共71頁 Phostri p工藝 廢水經(jīng)曝氣池去除BOD5和COD，同時在好氧狀態(tài)下過 量的攝取磷。在二沉池中，含磷污泥與水分離，會流 污泥一部分回流至曝氣池，而另一部分分流至厭氧除 磷池。在厭氧除磷池中，回流污泥在好氧狀態(tài)時過量 攝取的磷得到充分釋放，污泥回流到曝氣池。由除磷 池流出的富磷上清液進入化學(xué)沉淀池，投加石灰形成 Ca(PO4)2不溶物沉淀，通過排放含磷污泥去除磷

15、。 第29頁/共71頁 優(yōu)點：出水總磷濃度低，小于1mg/L；回流污泥中磷含 量較低，對進水P/BOD沒有特殊限制，即對進水水質(zhì) 波動的適應(yīng)性較強；大部分磷以石灰污泥的形式沉淀 去除，因而污泥的處置不像高磷剩余污泥那樣復(fù)雜； Phostrip工藝還比較適合于對現(xiàn)有工藝的改造?？傊?Phostrip工藝受外界條件影響小，工藝操作靈活，除磷 效果好且穩(wěn)定。 第30頁/共71頁 三、化學(xué)沉淀法除磷技術(shù) 化學(xué)沉淀法是向污水中投加藥劑，使水中磷酸離子生成難容性的鹽，形成絮凝體與水分離，從而去除污水中所含磷的一種物量化學(xué)方法。 根據(jù)使用的藥劑可分為石灰沉淀法和金屬鹽沉淀法兩種。 第31頁/共71頁 表4

16、 石灰沉淀法和金屬鹽沉淀法比較 比較項目 石灰沉淀法金屬鹽沉淀法 混凝劑的必要投加 量 根據(jù)堿度,將PH值 調(diào)至一定值所需混凝 劑量 按與磷的物質(zhì)的量 比 從沉淀物中再生混 凝劑 可以不可以 污泥產(chǎn)生量多少 污泥處理 處置容易困難 處理水中的溶解鹽不增加增加 最適宜的PH值范 圍 106-8 處理效率高一般 適用的處理規(guī)模大所有規(guī)模 其他同時進行氨的解吸 是經(jīng)濟的，但會生成 水垢。 投加的藥劑對生物 處理有利 第32頁/共71頁 1、化學(xué)沉淀法除磷原理 石灰沉淀法 金屬鹽沉淀 法 采用的混凝劑有鋁鹽（硫酸鋁、聚合氯化鋁）、鐵鹽 （氯化亞鐵、氯化鐵、硫酸亞鐵、硫酸鐵）等。 第33頁/共71頁 2

17、、化學(xué)除磷的影響因素 石灰沉淀法 堿度 鎂 鎂的去除率對于H3PO4-P、H3PO4-可溶性磷的去除沒有 影響，但當(dāng)污水中的磷以H3PO3形式存在時，投加同一 石灰量，隨著鎂去除量的增加，上清液中磷的濃度相應(yīng) 減少。 第34頁/共71頁 金屬鹽混凝 堿度 投加鋁鹽時為56，投加鐵鹽時為4左右。 第35頁/共71頁 物質(zhì)的量比 當(dāng)Ph值為4，金屬鹽與正磷酸正離子的物質(zhì)的量比上 升直到1.2，正磷酸的去除率呈直線增加，當(dāng)物質(zhì)的 量比1.4時，磷基本上可100%被去除， 第36頁/共71頁 3、化學(xué)沉淀法除磷工藝 常用的化學(xué)除磷藥劑： 金屬鹽藥劑：二價及三價鐵鹽及鋁鹽 （氯化鋁與硫酸鋁等）；高分子聚

18、合 物，如聚合鋁鹽（PAC）、聚合鐵（PFS） 等。 堿性藥劑：20%40%石灰乳；40% 鋁酸鈉。 第37頁/共71頁 化學(xué)沉淀法除磷工藝 第38頁/共71頁 第39頁/共71頁 第40頁/共71頁 三、結(jié)晶法除磷技術(shù)結(jié)晶法除磷技術(shù) 在堿性條件下，溶液中的PO43-和Ca2+反應(yīng)可以生成羥基 磷酸鈣沉淀。 溶解度曲線右邊稱為穩(wěn)定區(qū)，磷、 鈣等都以離子狀態(tài)存在，不產(chǎn)生 沉淀；過飽和溶解曲線右邊為不 穩(wěn)定區(qū)，達(dá)到這個區(qū)域時，迅速 生成顆粒微小的羥基磷酸鈣從而 達(dá)到除磷的目的，此為化學(xué)沉淀 除磷的機理；溶解度曲線和過飽 和溶解度曲線之間的這個區(qū)稱為 亞穩(wěn)區(qū)，這時Ca2+和PO43-濃度乘 積小于溶

19、度積，在不加入其他固 體顆粒晶種時，通常不會產(chǎn)生沉 淀。 第41頁/共71頁 結(jié)晶法除磷工藝 第42頁/共71頁 新 建 處 理 廠 四、四、污水除磷工藝方案的選擇 排放要求的計量基礎(chǔ)：去除總量( kg/d)、 排放濃度（mg/L）或去除率(%)； 排放要求的時間基礎(chǔ)：日平均、月平均或 年平均； 達(dá)標(biāo)的時間限制：一次到位或分階段達(dá)標(biāo)； 其它重要水質(zhì)指標(biāo)的排放要求也要明確， 包括；B0D5、ss、pH、氨氮、總 氮和堿度。 第43頁/共71頁 更 新 改 造 廠 四、四、污水除磷工藝方案的選擇 對于建議的設(shè)計規(guī)模，已有設(shè)施的水力學(xué)能 力是否足夠； 已有設(shè)施是改造還是擴建，或兩者均要。 已有設(shè)施的

20、使用期限和條件是否容許除磷技術(shù)的新（擴） 增； 已有的生物處理方式（活性污泥法或生物膜法等）胞能否 與滿足處理要求的除磷工藝方案兼容。 上述基本問題得到答案之后，可采用與新廠相同的方式收 集所需的其它資料，并包括： 處于運行狀態(tài)的已有設(shè)施的類型、能力和效率； 水線：水力學(xué)處理能力、生物處理能力、供氧能力、規(guī)劃 或正在進行的改進； 泥線：濃縮與脫水能力、污泥穩(wěn)定化能力及效率、最大處 置能力、污泥處理處置系統(tǒng)與可供選用的除磷技術(shù)的兼容性； 第44頁/共71頁 新建處理廠 1、目標(biāo)明確、基礎(chǔ)資料詳實 2、全面考慮、綜合比較 第45頁/共71頁 除磷方案的選擇和確定方 法 第1步：首先確定污水除磷系統(tǒng)

21、是否新建，是僅除磷還是 同時除磷脫氮。一般情況下，對于新廠建設(shè)，應(yīng)考慮所有 可能方案；對已建成的污水廠可以適當(dāng)排除某些工藝方案。 第2步：根據(jù)除磷工藝的除磷能力找出能滿足除磷要求的 各種工藝方案， 第3步：從已選出的能滿足除磷或除磷脫氨要求的工藝中， 根據(jù)各種工藝的除磷和脫氮性能，以及確定的適用性原則 篩去不適用的工藝。能滿足或滿足基本出水水質(zhì)要求的工 藝均進入第四步。 第4步：對所有可以采用的備選方案作技術(shù)經(jīng)濟分析，包 括投資和運行費用。同時還要考慮非經(jīng)濟因素的影響，包 括：占地、可靠性、環(huán)境影響評價和所需的操作水平。通 過綜合經(jīng)濟效益分析即可選出滿足處理要求的經(jīng)濟可行的 工藝方案。 第46

22、頁/共71頁 （b）Bardenpho生物脫氮工藝： 各小組同學(xué)利用書籍、網(wǎng)絡(luò)等檢索工具，查閱污水 除磷處理方面的相關(guān)信息及城市生活污水除磷處理 技術(shù)方案。檢索結(jié)束，學(xué)生討論、小結(jié)、以小組為 單位確定初步設(shè)計方案。提供初步設(shè)計方案。 設(shè)立兩個缺氧段，第一段利用原水中的有機物為 碳源和第一好氧池中回流的含有硝態(tài)氮的混合液進 行反硝化反應(yīng)。 為進一步提高脫氮效率，廢水進入第二段反硝 化反應(yīng)器，利用內(nèi)源呼吸碳源進行反硝化。 曝氣池用于吹脫廢水中的氮氣，提高污泥的沉 降性能，防止在二沉池發(fā)生污泥上浮現(xiàn)象。 第47頁/共71頁 (1) A/O法是由厭氧池和好氧池組成的同時去除 污水中有機污染物及磷的處理

23、系統(tǒng)。 厭氧-好氧除磷工藝流程 三、三、 生物除磷及生物脫氮除磷工藝生物除磷及生物脫氮除磷工藝 1.A/O生物除磷工藝 第48頁/共71頁 (2) Phostrip去除磷工藝流程： 第49頁/共71頁 三、生物除磷及生物脫氮除磷工藝三、生物除磷及生物脫氮除磷工藝 2. A2/O工藝 A2/O工藝基本流程 第50頁/共71頁 第51頁/共71頁 3. 改進的Bardenpho工藝 第52頁/共71頁 4.UCT工藝 第53頁/共71頁 5. SBR工藝 SBR工藝是將除磷脫氮的各種反應(yīng)，通過時間 順序上的控制，在同一反應(yīng)器中完成。 第54頁/共71頁 混合液回流 攪拌 攪拌 N2 沉淀池 原污水 處理出水 厭氧反應(yīng)器 缺氧反應(yīng)器 好氧反應(yīng)器 磷釋放 脫氮 BOD 去除、硝化 磷吸收 污泥回流 剩余污泥 污泥回流 混合液回流 泥 序批池 預(yù) 水 厭 厭 缺 好 缺 分 氧 氧 氧 氧 出水 氧 離 池 池 池 池 序批池 進水 剩余污泥 MSBR工藝 傳統(tǒng)A2O工藝 MSBR脫氮除磷工藝 第55頁/共71頁 M 排泥泵 攪拌器 序批池 1# 內(nèi)循環(huán)回流 混合液回流 混合液回流 進水 Q 缺氧池一 泥水分離池 厭氧池 缺氧池二 主曝氣池 3# 2# 4# 5# 6# 上清液 出水 Q 序批池 7# 出流混合液 Q