生物脫氮除磷工藝設(shè)計(jì)

1、生物脫氮理論進(jìn)展生物脫氮理論進(jìn)展生物脫氮新理論生物脫氮新理論傳統(tǒng)脫氮理論傳統(tǒng)脫氮理論: 硝化和反硝化反應(yīng)分別由硝化菌和反硝化菌硝化和反硝化反應(yīng)分別由硝化菌和反硝化菌作用完成作用完成,兩菌對(duì)環(huán)境條件的要求不同兩菌對(duì)環(huán)境條件的要求不同, 這兩個(gè)過(guò)程不能同這兩個(gè)過(guò)程不能同時(shí)發(fā)生時(shí)發(fā)生, 而只能序列式進(jìn)行，即硝化反應(yīng)在好氧條件下而只能序列式進(jìn)行，即硝化反應(yīng)在好氧條件下, 反硝化反應(yīng)在缺氧或厭氧條件下反硝化反應(yīng)在缺氧或厭氧條件下.因此生物脫氮工藝是將缺氧區(qū)與好氧區(qū)分開(kāi)的分級(jí)硝化反硝因此生物脫氮工藝是將缺氧區(qū)與好氧區(qū)分開(kāi)的分級(jí)硝化反硝化工藝化工藝, 或在兩個(gè)分離的反應(yīng)器中進(jìn)行或在兩個(gè)分離的反應(yīng)器中進(jìn)行,

2、或在時(shí)間上造成或在時(shí)間上造成交替缺氧和好氧環(huán)境的同一個(gè)反應(yīng)器中進(jìn)行交替缺氧和好氧環(huán)境的同一個(gè)反應(yīng)器中進(jìn)行, 以便硝化與以便硝化與反硝化能夠獨(dú)立地進(jìn)行反硝化能夠獨(dú)立地進(jìn)行.Water Pollution Control Engineering生物脫氮理論進(jìn)展生物脫氮理論進(jìn)展同步硝化反硝化同步硝化反硝化 ：微環(huán)境理論認(rèn)為微環(huán)境理論認(rèn)為,由于氧擴(kuò)散的限制由于氧擴(kuò)散的限制,在微生物絮體或者生物膜在微生物絮體或者生物膜內(nèi)產(chǎn)生溶解氧梯度內(nèi)產(chǎn)生溶解氧梯度,即微生物絮體或生物膜的外表面溶解氧即微生物絮體或生物膜的外表面溶解氧濃度高濃度高,深入絮體內(nèi)部深入絮體內(nèi)部,氧傳遞受阻及外部氧的大量消耗氧傳遞受阻及外部氧

3、的大量消耗, 產(chǎn)產(chǎn)生缺氧區(qū)生缺氧區(qū),從而形成有利于實(shí)現(xiàn)同步硝化反硝化的微環(huán)境從而形成有利于實(shí)現(xiàn)同步硝化反硝化的微環(huán)境.宏觀環(huán)境論認(rèn)為，由于氧氣擴(kuò)散速率的限制，曝氣池內(nèi)形成宏觀環(huán)境論認(rèn)為，由于氧氣擴(kuò)散速率的限制，曝氣池內(nèi)形成局部缺氧局部缺氧/厭氧環(huán)境厭氧環(huán)境.微生物學(xué)研究發(fā)現(xiàn)微生物學(xué)研究發(fā)現(xiàn), 存在存在好氧反硝化細(xì)菌好氧反硝化細(xì)菌和和異養(yǎng)硝化細(xì)菌異養(yǎng)硝化細(xì)菌, 打打破了傳統(tǒng)理論的硝化反應(yīng)只能由自養(yǎng)細(xì)菌完成和反硝化只破了傳統(tǒng)理論的硝化反應(yīng)只能由自養(yǎng)細(xì)菌完成和反硝化只能在厭氧條件下進(jìn)行的觀點(diǎn)能在厭氧條件下進(jìn)行的觀點(diǎn).Water Pollution Control Engineering生物脫氮理論進(jìn)

4、展生物脫氮理論進(jìn)展同步硝化反硝化具有以下特點(diǎn)：同步硝化反硝化具有以下特點(diǎn)：(1) NO2無(wú)須氧化為無(wú)須氧化為NO3便可直接進(jìn)行反硝化反應(yīng)，因此便可直接進(jìn)行反硝化反應(yīng)，因此, 整個(gè)反應(yīng)過(guò)程加快整個(gè)反應(yīng)過(guò)程加快, 水力停留時(shí)間縮短水力停留時(shí)間縮短, 反應(yīng)器容積減??；反應(yīng)器容積減??；(2) 亞硝化反應(yīng)僅需亞硝化反應(yīng)僅需75的氧的氧, 需氧量降低需氧量降低, 節(jié)約能耗；節(jié)約能耗；(3) 硝化菌和反硝化菌在同一反應(yīng)器中同時(shí)工作硝化菌和反硝化菌在同一反應(yīng)器中同時(shí)工作, 脫氮工藝簡(jiǎn)脫氮工藝簡(jiǎn)化而效能提高；化而效能提高；Water Pollution Control Engineering生物脫氮理論進(jìn)展生物

5、脫氮理論進(jìn)展(4) 將有機(jī)物氧化將有機(jī)物氧化, 硝化和反硝化在反應(yīng)器內(nèi)同時(shí)實(shí)現(xiàn)硝化和反硝化在反應(yīng)器內(nèi)同時(shí)實(shí)現(xiàn), 既提既提高脫氮效果高脫氮效果, 又節(jié)約曝氣和混合液回流所需的能源；又節(jié)約曝氣和混合液回流所需的能源；(5) 反硝化產(chǎn)生的反硝化產(chǎn)生的OH可以中和硝化產(chǎn)生的部分可以中和硝化產(chǎn)生的部分H+, 減少了減少了pH值波動(dòng)值波動(dòng), 使兩個(gè)生物反應(yīng)過(guò)程同時(shí)受益使兩個(gè)生物反應(yīng)過(guò)程同時(shí)受益, 提高了反應(yīng)效提高了反應(yīng)效率；率；(6) 為反硝化提供了碳源為反硝化提供了碳源, 促進(jìn)同步硝化反硝化的進(jìn)行促進(jìn)同步硝化反硝化的進(jìn)行 Water Pollution Control Engineering生物脫氮理論

6、進(jìn)展生物脫氮理論進(jìn)展短程硝化反硝化短程硝化反硝化：傳統(tǒng)理論認(rèn)為傳統(tǒng)理論認(rèn)為, 生物脫氮需經(jīng)過(guò)如下過(guò)程：生物脫氮需經(jīng)過(guò)如下過(guò)程： NH4+ NO2 NO3 NO2 N2 氨化氨化 亞硝化亞硝化 硝化硝化 反反 硝硝 化化而短程反硝化就是在硝化過(guò)程中造成一定的特殊環(huán)境使而短程反硝化就是在硝化過(guò)程中造成一定的特殊環(huán)境使NH4+正常硝化到正常硝化到NO2, 而而NO2氧化到氧化到NO3的過(guò)程受阻的過(guò)程受阻, 形成所謂的形成所謂的“NO2積累積累”后直接進(jìn)行反硝化后直接進(jìn)行反硝化, 也可稱(chēng)為也可稱(chēng)為不完全硝化反硝化不完全硝化反硝化: NH4+ NO2 N2Water Pollution Control

7、Engineering生物脫氮理論進(jìn)展生物脫氮理論進(jìn)展實(shí)現(xiàn)短程反硝化的關(guān)鍵在于將實(shí)現(xiàn)短程反硝化的關(guān)鍵在于將NH4+氧化控制在氧化控制在NO2階段，階段，阻止阻止NO2的進(jìn)一步氧化，因此，如何持久穩(wěn)定地維持的進(jìn)一步氧化，因此，如何持久穩(wěn)定地維持較高濃度的較高濃度的NO2的積累及影響的積累及影響NO2積累的因素積累的因素 .因?yàn)橛绊懸驗(yàn)橛绊慛 積累的控制因素比較復(fù)雜，并且硝化菌能夠迅積累的控制因素比較復(fù)雜，并且硝化菌能夠迅速地將速地將NO2轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為NO3 ，所以要將所以要將NH4+的氧化成功地的氧化成功地控制在亞硝酸鹽階段并非易事控制在亞硝酸鹽階段并非易事. Water Pollution C

8、ontrol Engineering生物脫氮理論進(jìn)展生物脫氮理論進(jìn)展工藝特點(diǎn)工藝特點(diǎn)：(1)硝化階段可減少硝化階段可減少25左右的需氧量，左右的需氧量， 反硝化階段可減反硝化階段可減少少40左右的有機(jī)碳源，降低了能耗和運(yùn)行費(fèi)用；左右的有機(jī)碳源，降低了能耗和運(yùn)行費(fèi)用；(2)反應(yīng)時(shí)間縮短，反應(yīng)器容積可減小反應(yīng)時(shí)間縮短，反應(yīng)器容積可減小3040左右；左右；(3)具有較高的反硝化速率具有較高的反硝化速率(NO2 的反硝化速率通常比的反硝化速率通常比NO3的高的高63左右；左右；(4)污泥產(chǎn)量降低污泥產(chǎn)量降低(硝化過(guò)程可少產(chǎn)污泥硝化過(guò)程可少產(chǎn)污泥33-35左右，反左右，反硝化過(guò)程中可少產(chǎn)污泥硝化過(guò)程中可

9、少產(chǎn)污泥55左右左右).Water Pollution Control Engineering生物脫氮理論進(jìn)展生物脫氮理論進(jìn)展SHARON工藝工藝:利用硝化菌在較高的溫度下生長(zhǎng)速率低于亞硝化菌這一事利用硝化菌在較高的溫度下生長(zhǎng)速率低于亞硝化菌這一事實(shí)實(shí), 開(kāi)發(fā)在較高溫度下實(shí)現(xiàn)生物脫氮處理開(kāi)發(fā)在較高溫度下實(shí)現(xiàn)生物脫氮處理.工藝的核心是通過(guò)污泥齡和反應(yīng)溫度實(shí)現(xiàn)將工藝的核心是通過(guò)污泥齡和反應(yīng)溫度實(shí)現(xiàn)將硝化菌硝化菌淘汰淘汰, 但留下亞硝化菌但留下亞硝化菌.Water Pollution Control Engineering生物脫氮理論進(jìn)展生物脫氮理論進(jìn)展厭氧氨氧化厭氧氨氧化(ANAMMOX)：是指在

10、厭氧條件下是指在厭氧條件下, 微生物直接以微生物直接以NH4+為電子供體為電子供體, 以以NO3或或NO2為電子受體為電子受體, 將將NO3, NO2, NH4+直接轉(zhuǎn)變直接轉(zhuǎn)變成成N2的生物轉(zhuǎn)化過(guò)程的生物轉(zhuǎn)化過(guò)程.反應(yīng)可以如下方式存在：反應(yīng)可以如下方式存在： 5NH4+ + 3NO3 4N2 + 9H2O + 2H + (1) NH4+ + NO2 N2 + 2H2O (2)Water Pollution Control Engineering工藝特點(diǎn)工藝特點(diǎn)：(1)無(wú)需外加有機(jī)物作電子供體無(wú)需外加有機(jī)物作電子供體,既可節(jié)省費(fèi)用既可節(jié)省費(fèi)用,又可又可防止二次污染；防止二次污染；(2)硝化反應(yīng)

11、每氧化硝化反應(yīng)每氧化lmolNH4+ 耗氧耗氧2mol, 厭氧氨氧化每氧化厭氧氨氧化每氧化lmol NH4+只需要只需要0.75mol氧氧, 耗氧下降耗氧下降62.5, 能耗低；能耗低；(3) 硝化反應(yīng)氧化硝化反應(yīng)氧化lmol NH4+ 可產(chǎn)生可產(chǎn)生2molH+,反硝化產(chǎn)生反硝化產(chǎn)生lmol OH-, 而氨厭氧氧化的生物產(chǎn)酸量降低而氨厭氧氧化的生物產(chǎn)酸量降低1/2, 產(chǎn)堿量降至為零產(chǎn)堿量降至為零; (4) 在厭氧條件下直接利用在厭氧條件下直接利用NH4+作電子供體作電子供體, 無(wú)需供氧無(wú)需供氧, 無(wú)需外無(wú)需外加有機(jī)碳源維持反硝化加有機(jī)碳源維持反硝化, 無(wú)需額外投加酸堿中和試劑無(wú)需額外投加酸堿中

12、和試劑, 故降低故降低了能耗了能耗, 節(jié)約了運(yùn)行費(fèi)用節(jié)約了運(yùn)行費(fèi)用, 用時(shí)還避免了因投加中和試劑有可用時(shí)還避免了因投加中和試劑有可能造成的二次污染問(wèn)題能造成的二次污染問(wèn)題.生物脫氮理論進(jìn)展生物脫氮理論進(jìn)展Water Pollution Control Engineering生物除磷新技術(shù)生物除磷新技術(shù)l反硝化除磷技術(shù)反硝化除磷技術(shù)是指反硝化除磷菌是指反硝化除磷菌(Denitrifying Phosphorus removal Bacteria，DPB)經(jīng)厭氧釋磷后，經(jīng)厭氧釋磷后，在缺氧條件下以硝酸鹽作為吸磷的電子受體，同步實(shí)在缺氧條件下以硝酸鹽作為吸磷的電子受體，同步實(shí)現(xiàn)脫氮和除磷現(xiàn)脫氮和除磷

13、.l特點(diǎn)特點(diǎn): 緩解了反硝化和釋磷對(duì)耗氧有機(jī)物緩解了反硝化和釋磷對(duì)耗氧有機(jī)物(以以COD計(jì)計(jì))的需求矛的需求矛盾盾, PHB 一碳兩用一碳兩用;克服了硝酸鹽對(duì)磷釋放的不利影響克服了硝酸鹽對(duì)磷釋放的不利影響,硝酸鹽電子手體硝酸鹽電子手體, 節(jié)省節(jié)省氧量氧量;反硝化菌和聚磷菌反硝化菌和聚磷菌(PAO )所需的最佳所需的最佳SRT相抵觸等矛盾相抵觸等矛盾.Water Pollution Control Engineering同步生物脫氮除磷工藝同步生物脫氮除磷工藝同步生物脫同步生物脫N與除與除P工藝工藝l(1) A/A/O工藝工藝l(2) Bardenpho工藝工藝l(3) UCT工藝工藝l(4)

14、Johannesburg工藝工藝l(5) SBR工藝工藝l(6) 氧化溝工藝氧化溝工藝同步脫同步脫N除除P工藝工藝Water Pollution Control Engineering同步脫同步脫N除除P工藝工藝同步生物脫同步生物脫N與除與除P 生物脫生物脫N與除與除P要求的環(huán)境條件接近，脫要求的環(huán)境條件接近，脫N是缺氧與好氧交替，除是缺氧與好氧交替，除P是厭氧與好氧交替，是厭氧與好氧交替，所以在工藝上可以實(shí)現(xiàn)既脫所以在工藝上可以實(shí)現(xiàn)既脫N又除又除P的功能。的功能。Water Pollution Control Engineering同步脫同步脫N除除P工藝工藝同步生物脫同步生物脫N除除P工藝

15、工藝:n(1) A/A/O工藝工藝,A2/O工藝工藝,厭氧厭氧/缺氧缺氧/好氧工好氧工藝藝.n特點(diǎn)：最簡(jiǎn)潔的同步生物脫特點(diǎn)：最簡(jiǎn)潔的同步生物脫N除除P工藝工藝,構(gòu)筑物少構(gòu)筑物少,兩兩個(gè)個(gè)A池需要慢速攪拌池需要慢速攪拌,不需外加碳源和堿度不需外加碳源和堿度,運(yùn)行費(fèi)運(yùn)行費(fèi)用低用低,脫脫N除除P效果不高效果不高.Water Pollution Control Engineering同步脫同步脫N除除P工藝工藝 第一第一A池池(anaerobic)-厭氧池厭氧池,釋放釋放P和部分有機(jī)物厭氧分解；和部分有機(jī)物厭氧分解；第二第二A池池(anoxic)-缺氧池缺氧池,生物脫生物脫N,NO3來(lái)自回流；來(lái)自回流

16、；O池池(oxic)-好氧池好氧池,有機(jī)物降解有機(jī)物降解,氨化氨化,亞硝化亞硝化,硝化硝化,吸收吸收P；沉淀池沉淀池-污泥與水分離。污泥與水分離。厭厭氧池氧池缺缺氧池氧池沉淀池沉淀池進(jìn)水進(jìn)水出水出水剩余污泥剩余污泥回流污泥回流污泥好氧池好氧池A/A/O工藝流程圖工藝流程圖Water Pollution Control Engineering同步脫同步脫N除除P工藝工藝 倒置倒置A2/O工藝工藝：第一第一A池池(anaerobic)-缺氧池缺氧池,生物脫生物脫N,NO3來(lái)自回流；第二來(lái)自回流；第二A池池(anoxic)-厭氧池厭氧池,釋放釋放P和部分和部分有機(jī)物厭氧分解；有機(jī)物厭氧分解； O池池

17、(oxic)-好氧池功能好氧池功能；沉淀池沉淀池-功能。功能。缺缺氧池氧池厭厭氧池氧池沉淀池沉淀池進(jìn)水進(jìn)水出水出水剩余污泥剩余污泥回流污泥回流污泥好氧池好氧池倒置倒置A2/O工藝流程圖工藝流程圖Water Pollution Control Engineering沉沉(2) Bardenpho工藝工藝n四級(jí)串連工藝四級(jí)串連工藝,即缺氧即缺氧/好氧好氧/缺氧缺氧/好氧工藝好氧工藝,理解為兩級(jí)理解為兩級(jí)串連的串連的A/O工藝工藝,第一級(jí)第一級(jí)A/O工藝設(shè)置污水回流工藝設(shè)置污水回流. n特點(diǎn)特點(diǎn):脫脫N效果好效果好,除除P一般一般, 工藝較復(fù)雜工藝較復(fù)雜, 構(gòu)筑物較多構(gòu)筑物較多. Water Pol

18、lution Control Engineering同步脫同步脫N除除P工藝工藝nBardenpho工藝流程圖工藝流程圖Water Pollution Control Engineering缺氧池缺氧池沉淀池進(jìn)水進(jìn)水出水出水剩余污泥剩余污泥回流污泥回流污泥好氧池好氧池 缺氧池缺氧池 好氧池好氧池回流污水回流污水n第一缺氧池第一缺氧池-脫脫N釋放釋放P;第一好氧池第一好氧池-BOD降解降解,吸收吸收P,硝硝化化(程度低程度低)；第二缺氧池；第二缺氧池-脫脫N釋放釋放P;第二好氧池第二好氧池-吸收吸收P,硝化硝化,BOD降解。降解。同步脫同步脫N除除P工藝工藝n改進(jìn)的改進(jìn)的Bardenpho工藝流

19、程圖工藝流程圖:n厭氧池厭氧池:釋放磷釋放磷;第一缺氧池第一缺氧池-脫脫N釋放釋放P;第一好氧池第一好氧池-BOD降降解解,吸收吸收P,硝化硝化(程度低程度低)；第二缺氧池；第二缺氧池-脫脫N釋放釋放P;第二好氧第二好氧池池-吸收吸收P,硝化硝化,BOD降解降解,除除N2功能。功能。n強(qiáng)化了除磷的功能強(qiáng)化了除磷的功能,但構(gòu)筑物多但構(gòu)筑物多,工藝復(fù)雜工藝復(fù)雜.同步脫同步脫N除除P工藝工藝Water Pollution Control Engineering厭厭沉進(jìn)水進(jìn)水出水出水剩余污泥剩余污泥回流污泥回流污泥好好缺缺好好回流污水回流污水缺缺同步脫同步脫N除除P工藝工藝(3) UCT工藝工藝，厭氧

20、，厭氧/缺氧缺氧/好氧工藝。好氧工藝。避免避免(AAO工藝工藝)厭氧池由于污泥回流帶入的少量厭氧池由于污泥回流帶入的少量NO3-給釋放給釋放P的影響；厭氧池的污泥減少由缺氧池回流補(bǔ)充的影響；厭氧池的污泥減少由缺氧池回流補(bǔ)充(但是回流但是回流污泥濃度不高，造成厭氧池污泥濃度不高，造成厭氧池MLSS低低). 厭氧池厭氧池缺氧池缺氧池沉淀池沉淀池進(jìn)水進(jìn)水出水出水剩余污泥剩余污泥回流污泥回流污泥好氧池好氧池回流回流1 1回流回流2 2Water Pollution Control Engineering同步脫同步脫N除除P工藝工藝(4) Johannesburg工藝工藝(約翰內(nèi)斯堡約翰內(nèi)斯堡)n減少回

21、流減少回流,缺氧池有足夠的水力時(shí)間缺氧池有足夠的水力時(shí)間,厭氧池厭氧池NO3-濃度低濃度低,效率高效率高.缺氧池缺氧池1厭氧池厭氧池沉淀池沉淀池進(jìn)水進(jìn)水出水出水剩余污泥剩余污泥回流污泥回流污泥好氧池好氧池缺氧池缺氧池2Water Pollution Control Engineering缺氧池缺氧池1, 僅處理回流污泥，體積小僅處理回流污泥，體積小(5) SBR工藝工藝:n1.反硝化脫反硝化脫N; 2.釋放釋放P,有機(jī)物厭氧分解有機(jī)物厭氧分解; 3.有機(jī)物好氧有機(jī)物好氧分解分解,吸收吸收P, BOD降低降低,氨化氨化; 4.吸收吸收P, 亞硝化亞硝化, 硝化硝化;5.泥泥水分離水分離n具有較高

22、的脫具有較高的脫N除除P效率效率,運(yùn)行靈活運(yùn)行靈活,工藝簡(jiǎn)潔工藝簡(jiǎn)潔Water Pollution Control Engineering缺氧缺氧厭氧厭氧好氧好氧好氧好氧沉淀沉淀12345進(jìn)水進(jìn)水出水出水排泥排泥同步脫同步脫N除除P工藝工藝n(6) 氧化溝工藝氧化溝工藝:l特點(diǎn)特點(diǎn):推流與完全混合工藝特點(diǎn)推流與完全混合工藝特點(diǎn);DO存在濃度梯度存在濃度梯度,具有具有顯著的脫氮功能顯著的脫氮功能,有除磷效果有除磷效果;出水水質(zhì)好出水水質(zhì)好;l形式形式: Carrousel氧化溝氧化溝. Orbal氧化溝氧化溝. 一體化氧化溝一體化氧化溝。同步脫同步脫N除除P工藝工藝Water Pollution

23、 Control Engineering同步脫同步脫N除除P工藝工藝同步生物脫同步生物脫N除除P工藝存在問(wèn)題：工藝存在問(wèn)題：n生物脫生物脫N要求低的污泥負(fù)荷要求低的污泥負(fù)荷,長(zhǎng)的泥齡長(zhǎng)的泥齡,而生物除而生物除P要求高要求高的負(fù)荷的負(fù)荷,較低的較低的泥齡泥齡. n為了脫為了脫N效果效果,要充分曝氣以完成硝化過(guò)程要充分曝氣以完成硝化過(guò)程,會(huì)對(duì)吸收會(huì)對(duì)吸收P產(chǎn)產(chǎn)生不利影響生不利影響,生物脫生物脫N必須的必須的NO3對(duì)生物除對(duì)生物除P的過(guò)程有抑制的過(guò)程有抑制作用作用,解決此問(wèn)題則工藝復(fù)雜解決此問(wèn)題則工藝復(fù)雜.n同步生物脫同步生物脫N除除P在在沉淀池前為好氧池沉淀池前為好氧池,有部分有部分NO3不能不能

24、去除去除,只能依靠加大回流來(lái)提高脫只能依靠加大回流來(lái)提高脫N效率效率,動(dòng)力消耗大動(dòng)力消耗大.n系統(tǒng)抗沖擊負(fù)荷能力低系統(tǒng)抗沖擊負(fù)荷能力低.Water Pollution Control EngineeringN,P處理主要問(wèn)題處理主要問(wèn)題l1.傳統(tǒng)工藝要傳統(tǒng)工藝要同時(shí)同時(shí)獲得高的獲得高的N, P去除率有困難去除率有困難, N P 同時(shí)同時(shí)高的污水需采取其他措施高的污水需采取其他措施;需要雙污泥系統(tǒng)需要雙污泥系統(tǒng), 工藝過(guò)分復(fù)雜工藝過(guò)分復(fù)雜.l2.出水出水TP和和TN超標(biāo)與超標(biāo)與污泥沉降污泥沉降不完全有很大關(guān)系不完全有很大關(guān)系(BOD5也是也是), 改善沉降性能或外加過(guò)濾措施改善沉降性能或外加過(guò)濾

25、措施;l3.與進(jìn)水的與進(jìn)水的TN和和TP相比相比, 傳統(tǒng)工藝的傳統(tǒng)工藝的碳源碳源相對(duì)不足相對(duì)不足, 工藝工藝需要改進(jìn)和完善需要改進(jìn)和完善.Water Pollution Control Engineering脫氮除磷工藝設(shè)計(jì)脫氮除磷工藝設(shè)計(jì)脫脫N除除P工藝設(shè)計(jì)與計(jì)算工藝設(shè)計(jì)與計(jì)算l1. 生物脫氮設(shè)計(jì)計(jì)算生物脫氮設(shè)計(jì)計(jì)算 1.1 水質(zhì)要求水質(zhì)要求 1.2 脫氮設(shè)計(jì)計(jì)算脫氮設(shè)計(jì)計(jì)算 1.3 設(shè)計(jì)舉例設(shè)計(jì)舉例l2. 生物除磷設(shè)計(jì)計(jì)算生物除磷設(shè)計(jì)計(jì)算脫脫N除除P工藝計(jì)算工藝計(jì)算Water Pollution Control Engineering脫脫N除除P工藝設(shè)計(jì)與計(jì)算：工藝設(shè)計(jì)與計(jì)算：1. 生物脫

26、氮設(shè)計(jì)計(jì)算生物脫氮設(shè)計(jì)計(jì)算確定污水水質(zhì)參數(shù)；確定污水水質(zhì)參數(shù)；根據(jù)污水性質(zhì)選擇合適的脫根據(jù)污水性質(zhì)選擇合適的脫N除除P工藝；工藝；計(jì)算各反應(yīng)器容積和水力停留時(shí)間；計(jì)算各反應(yīng)器容積和水力停留時(shí)間；計(jì)算需要氧的量；計(jì)算需要氧的量；計(jì)算堿度。計(jì)算堿度。Water Pollution Control Engineering脫脫N除除P工藝計(jì)算工藝計(jì)算n1.1水質(zhì)要求水質(zhì)要求:l1. 脫氮時(shí)，污水中的五日生化需氧量與總凱氏氮之比脫氮時(shí)，污水中的五日生化需氧量與總凱氏氮之比宜大于宜大于4；l2. 除磷時(shí)，污水中的五日生化需氧量與總磷之比宜大除磷時(shí)，污水中的五日生化需氧量與總磷之比宜大于于17；l3. 同時(shí)

27、脫氮、除磷時(shí)，宜同時(shí)滿足前兩款的要求；同時(shí)脫氮、除磷時(shí)，宜同時(shí)滿足前兩款的要求；l4 .好氧區(qū)（池）剩余總堿度宜大于好氧區(qū)（池）剩余總堿度宜大于70mg/L（以（以CaCO3 計(jì)），當(dāng)進(jìn)水堿度不能滿足上述要求時(shí)，應(yīng)采取增加計(jì)），當(dāng)進(jìn)水堿度不能滿足上述要求時(shí)，應(yīng)采取增加堿度的措施。堿度的措施。脫脫N除除P工藝計(jì)算工藝計(jì)算Water Pollution Control Engineeringn1.2脫氮設(shè)計(jì)計(jì)算脫氮設(shè)計(jì)計(jì)算:l當(dāng)僅需脫氮時(shí)，宜采用缺氧當(dāng)僅需脫氮時(shí)，宜采用缺氧好氧法（好氧法（AN/O 法法）。）。l1. 生物反應(yīng)池的容積，按活性污泥法一般公式計(jì)算時(shí)，生物反應(yīng)池的容積，按活性污泥法一般

28、公式計(jì)算時(shí)，反應(yīng)池中缺氧區(qū)（池）的水力停留時(shí)間宜為反應(yīng)池中缺氧區(qū)（池）的水力停留時(shí)間宜為0.53h。l2. 生物反應(yīng)池的容積，采用硝化、反硝化動(dòng)力學(xué)計(jì)算生物反應(yīng)池的容積，采用硝化、反硝化動(dòng)力學(xué)計(jì)算時(shí)，按下列規(guī)定計(jì)算。時(shí)，按下列規(guī)定計(jì)算。脫脫N除除P工藝計(jì)算工藝計(jì)算Water Pollution Control Engineering脫脫N除除P工藝計(jì)算工藝計(jì)算Water Pollution Control Engineering脫脫N除除P工藝計(jì)算工藝計(jì)算Water Pollution Control Engineeringn1) 缺氧區(qū)缺氧區(qū)(池池)容積，可按下列公式計(jì)算：容積，可按下列公式

29、計(jì)算： Vn =lNk - 進(jìn)水凱氏氮濃度進(jìn)水凱氏氮濃度(總氮更妥總氮更妥Nt)lNte - 出水總氮濃度出水總氮濃度lKde-脫氮速率脫氮速率, 溫度校正溫度校正: Kde(T)=Kde(20) 1.08(T-20)l0.12-活性污泥的活性污泥的N元素占污泥元素占污泥VSS的比例的比例脫脫N除除P工藝計(jì)算工藝計(jì)算Water Pollution Control EngineeringvdevtekXX0.12-)N-Q(NKn2) 好氧區(qū)好氧區(qū)(池池)容積，可按下列規(guī)定計(jì)算容積，可按下列規(guī)定計(jì)算： V=n其他并無(wú)差異其他并無(wú)差異, 污泥齡污泥齡: co= FF:安全系數(shù)安全系數(shù), n硝化菌比

30、增殖速率硝化菌比增殖速率脫脫N除除P工藝計(jì)算工藝計(jì)算Water Pollution Control Engineering)1 ()(codVeocoKXSSQYn1n硝化菌比增殖速率:nnm 硝化菌最大比增殖速率硝化菌最大比增殖速率;nNa 硝化菌的底物濃度硝化菌的底物濃度,即即NH3濃度濃度;nKn 硝化反應(yīng)的半速度常數(shù)硝化反應(yīng)的半速度常數(shù);nDO 溶解氧濃度溶解氧濃度nKo 溶解氧影響的開(kāi)關(guān)系數(shù)溶解氧影響的開(kāi)關(guān)系數(shù);nKdn 硝化菌的內(nèi)源代謝系數(shù)。硝化菌的內(nèi)源代謝系數(shù)。脫脫N除除P工藝計(jì)算工藝計(jì)算Water Pollution Control EngineeringdnnmnKDOKDO

31、N KNoanan硝化池內(nèi)硝化池內(nèi)DO濃度較高，如果忽略內(nèi)源代謝，忽略溶解濃度較高，如果忽略內(nèi)源代謝，忽略溶解氧影響的開(kāi)關(guān)系數(shù)，再考慮溫度影響：氧影響的開(kāi)關(guān)系數(shù)，再考慮溫度影響：脫脫N除除P工藝計(jì)算工藝計(jì)算Water Pollution Control Engineering)15(098. 0ana)(N KN47. 0TTnen3）需氧量計(jì)算：）需氧量計(jì)算：n與一般的活性污泥相比，增加了因?yàn)橄趸枰难?，與一般的活性污泥相比，增加了因?yàn)橄趸枰难?，該部分就是凱氏氮的去除總量該部分就是凱氏氮的去除總量氮的氧當(dāng)量系數(shù)氮的氧當(dāng)量系數(shù)4.57:n氮的總?cè)コ浚旱目側(cè)コ浚簄所以需氧量所以需

32、氧量(生物脫氮工藝的理論需氧量生物脫氮工藝的理論需氧量)：脫脫N除除P工藝計(jì)算工藝計(jì)算Water Pollution Control EngineeringX0.12-)N-Q(N57. 442. 168. 0)S-Q(Svkeke02XvOn如果工藝具有前置反硝化如果工藝具有前置反硝化(或反應(yīng)器不分開(kāi)或反應(yīng)器不分開(kāi))，則由于，則由于反硝化可以以反硝化可以以NO3代謝掉部分有機(jī)物，所以這部分代謝掉部分有機(jī)物，所以這部分“節(jié)省節(jié)省”的氧應(yīng)該扣除的氧應(yīng)該扣除(除非外加碳源除非外加碳源)： nNk0，Nke分別為進(jìn)水出水凱氏氮濃度；分別為進(jìn)水出水凱氏氮濃度；nNt0，Nte分別為進(jìn)水出水總氮濃度。分

33、別為進(jìn)水出水總氮濃度。X0.12- )N-Q(N57. 442. 168. 0)S-Q(Svkeke02XvO脫脫N除除P工藝計(jì)算工藝計(jì)算Water Pollution Control EngineeringX0.12-)N-N-2.86Q(N-voeket)N-N-2.86Q(N)N-Q(N57. 463. 168. 0)S-Q(Soeektkete02XvOl4.57: 1mol的氨的氨N(14g)徹底氧化需要轉(zhuǎn)移徹底氧化需要轉(zhuǎn)移8mol電子電子, 即即2mol O2(64g) 64/14=4.57l2.86: 1mol硝酸根還原轉(zhuǎn)移硝酸根還原轉(zhuǎn)移5mol電子電子, 即即1.25mol O

34、2(40g) 40/14=2.86Water Pollution Control Engineering脫脫N除除P工藝計(jì)算工藝計(jì)算n4）混合液回流比，可按下列公式計(jì)算：）混合液回流比，可按下列公式計(jì)算：l假設(shè)理想反應(yīng)器假設(shè)理想反應(yīng)器(AN/O工藝工藝)，有機(jī)，有機(jī)N和氨和氨N在好氧反應(yīng)在好氧反應(yīng)器內(nèi)可以完全氧化為器內(nèi)可以完全氧化為NO3-；回流到缺氧反應(yīng)器的；回流到缺氧反應(yīng)器的NO3-可以完全被反硝化為可以完全被反硝化為N2：l則，好氧反應(yīng)器則，好氧反應(yīng)器O的末端出水硝酸鹽的末端出水硝酸鹽N的總量，是濃度的總量，是濃度 Nte與流量的積：與流量的積： (RiR+1)QNtel與原進(jìn)水總與原進(jìn)

35、水總N量相等：量相等：QNt0 (RiR+1)QNte= QNt0脫脫N除除P工藝計(jì)算工藝計(jì)算Water Pollution Control Engineeringn(RiR+1)QNteQNt0n(RiR+1) NteNt0 = N去除率去除率 加大回流比可以提高加大回流比可以提高N去除率去除率,一般一般Ri400%.如假設(shè)如假設(shè)R為為0.5,則則Ri=4, 去除率去除率81.8% Ri=5, 去除率去除率84.6%脫脫N除除P工藝計(jì)算工藝計(jì)算Water Pollution Control Engineeringt0tet0NN-N1RRiRRil出水堿度出水堿度=進(jìn)水堿度進(jìn)水堿度+0.1(

36、S0-Se) +3.57反硝反硝化去除的化去除的N 7.14 氨氧化的氨氧化的Nn出水堿度宜大于70mg/L。脫脫N除除P工藝計(jì)算工藝計(jì)算Water Pollution Control Engineeringn1.3 設(shè)計(jì)舉例設(shè)計(jì)舉例:n1).A2O工藝工藝(規(guī)范建議同步脫氮除磷選擇工藝規(guī)范建議同步脫氮除磷選擇工藝)n2).氧化溝工藝氧化溝工藝脫脫N除除P工藝計(jì)算工藝計(jì)算Water Pollution Control Engineering脫脫N除除P工藝計(jì)算工藝計(jì)算Water Pollution Control Engineering1).A2O工藝工藝?yán)}例題：流量：流量,平均日平均日20

37、000m3，進(jìn)水：進(jìn)水：COD-450, BOD5-185, SS-250, TKN-40, TP- 5出水：出水：COD-70, BOD-20, SS-20, TN-15, TP-1先計(jì)算污水設(shè)計(jì)流量先計(jì)算污水設(shè)計(jì)流量:一級(jí)構(gòu)筑物一級(jí)構(gòu)筑物Kz為為1.59; 生化處理構(gòu)筑物生化處理構(gòu)筑物Kz 為為1.30.二級(jí)生化處理二級(jí)生化處理構(gòu)筑物反應(yīng)器容積計(jì)算方法：構(gòu)筑物反應(yīng)器容積計(jì)算方法：n方法方法1：按照反硝化速率和硝化菌比增殖速率；：按照反硝化速率和硝化菌比增殖速率；n方法方法2：按照污泥負(fù)荷：按照污泥負(fù)荷. Water Pollution Control Engineering脫脫N除除P工藝

38、計(jì)算工藝計(jì)算n方法方法1 1：按照反硝化速率和硝化菌比增殖速率按照反硝化速率和硝化菌比增殖速率：(1):厭氧池計(jì)算：水力時(shí)間厭氧池計(jì)算：水力時(shí)間 V=QtQ為設(shè)計(jì)流量為設(shè)計(jì)流量,Q=平均流量平均流量變化系數(shù)，變化系數(shù)，t為水力停留時(shí)間，為水力停留時(shí)間，h。t取取2.0h，變化系數(shù)取變化系數(shù)取1.3，平均流量，平均流量833m3/h V=8331.32.0=2166 m3厭氧池容積厭氧池容積2166 m3,水力停留時(shí)間水力停留時(shí)間2.0hWater Pollution Control Engineering脫脫N除除P工藝計(jì)算工藝計(jì)算n回流污泥濃度與回流污泥濃度與SVI：SVI=SV/MLSS，

39、曝氣池的曝氣池的MLSS曝氣池曝氣池MLSS/沉淀池下部污泥區(qū)的污泥濃度沉淀池下部污泥區(qū)的污泥濃度MLSS=SVMLSS曝曝/MLSS沉沉=SVnSVI= =1/ MLSS沉沉=1/Xr (Xr回流污泥濃度回流污泥濃度)n如如SVI=100mL/g,則回流污泥濃度則回流污泥濃度=1/100mLg-1 =1g/100m L =10000mg/L，如如SVI=80 mL/g,則回流污泥則回流污泥濃度濃度=1/80mLg-1 =1.25g/100mL=12500mg/L。 Water Pollution Control Engineering曝沉曝MLSS/MLSSMLSS脫脫N除除P工藝計(jì)算工藝計(jì)

40、算n反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度： X=r/(1+r)XrX反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度，反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度，r污泥回流比污泥回流比,取取0.4，Xr回流污回流污泥濃度泥濃度 nX = Xr, SVI取取75，則，則Xr = 13333 mg/L SV取取30，X=4000mg/L, MLVSS=0.74000=2800mg/LWater Pollution Control Engineering脫脫N除除P工藝計(jì)算工藝計(jì)算r1r (2).缺氧池計(jì)算：反硝化速率缺氧池計(jì)算：反硝化速率nV= Q設(shè)計(jì)流量，設(shè)計(jì)流量，Nk、Nte分別為進(jìn)水分別為進(jìn)水TKN, 出水出水TKN, Kde反硝化脫反硝化脫N速率速率

41、n反硝化脫反硝化脫N速率溫度校正：速率溫度校正： Kde(T)=Kde(20) 1.08(T-20) nXv Q(S0-Se) Yobs20000(185-20)0.4=1320kg/dn表觀產(chǎn)率系數(shù)取表觀產(chǎn)率系數(shù)取0.4Water Pollution Control Engineering脫脫N除除P工藝計(jì)算工藝計(jì)算vdevtekXX0.12-)N-Q(NKn 內(nèi)源代謝系數(shù)內(nèi)源代謝系數(shù)Kde取取0.05n水力停留時(shí)間水力停留時(shí)間3511/1083=3.2hWater Pollution Control Engineering脫脫N除除P工藝計(jì)算工藝計(jì)算3vdevtek3511280005.

42、012. 013202526000XX0.12-)N-Q(NmKV(3)好氧池計(jì)算：好氧池計(jì)算：水力時(shí)間水力時(shí)間,根據(jù)硝化菌計(jì)算根據(jù)硝化菌計(jì)算出水出水NH3-N濃度取濃度取1mg/L, 半速度常數(shù)為半速度常數(shù)為1mg/L, 忽略溶忽略溶解氧開(kāi)關(guān)系數(shù)，內(nèi)源代謝系數(shù)取解氧開(kāi)關(guān)系數(shù)，內(nèi)源代謝系數(shù)取0.02:Water Pollution Control Engineering脫脫N除除P工藝計(jì)算工藝計(jì)算1oana215.002.011147.0DOKDON KNdKdnnmnWater Pollution Control Engineering脫脫N除除P工藝計(jì)算工藝計(jì)算dFnco3 . 9265.

43、 41安全系數(shù)取安全系數(shù)取2.0357002800)20185(3 . 94 . 026000)1 ()(mKXSSQYVcodVeoco水力停留時(shí)間水力停留時(shí)間5700/1083=5.3h脫脫N除除P工藝計(jì)算工藝計(jì)算方法方法1結(jié)果結(jié)果:厭氧池厭氧池: 2166 m3, 水力停留時(shí)間水力停留時(shí)間2.0h缺氧池缺氧池:3511 m3 , 水力停留時(shí)間水力停留時(shí)間3.2 h好氧池好氧池:5700 m3 , 水力停留時(shí)間水力停留時(shí)間5.3h合計(jì)合計(jì): 11377m3 , 水力停留時(shí)間水力停留時(shí)間10.5hWater Pollution Control Engineering2按照污泥負(fù)荷按照污泥負(fù)荷

44、n厭氧池計(jì)算同上述方法；厭氧池計(jì)算同上述方法；n缺氧好氧池缺氧好氧池(A/O)計(jì)算：計(jì)算： 作為整體，按污泥負(fù)荷計(jì)算，作為整體，按污泥負(fù)荷計(jì)算，nVAO= N0污泥容積負(fù)荷污泥容積負(fù)荷(kgBOD5/kgMLVSSd)，X污泥濃度，污泥濃度，MLVSS。注意污泥濃度單位的一致。注意污泥濃度單位的一致。 Water Pollution Control EngineeringXN)SS(Q0eo脫脫N除除P工藝計(jì)算工藝計(jì)算nVAO= 按照按照A池池:O池池=1:3的比例計(jì)算各自的容積：的比例計(jì)算各自的容積：VA=2553 m3VO=7660 m3 Water Pollution Control E

45、ngineering31 -1310214/00040.70.15d/)20185(d26000mmLmgLmg脫脫N除除P工藝計(jì)算工藝計(jì)算脫脫N除除P工藝計(jì)算工藝計(jì)算方法方法2結(jié)果結(jié)果:厭氧池厭氧池: 2166 m3, 水力停留時(shí)間水力停留時(shí)間2.0h缺氧池缺氧池:2553 m3 , 水力停留時(shí)間水力停留時(shí)間2.36h好氧池好氧池:7660 m3 , 水力停留時(shí)間水力停留時(shí)間7.07h合計(jì)合計(jì): 12380 m3 , 水力停留時(shí)間水力停留時(shí)間11.4hWater Pollution Control Engineeringn2).氧化溝工藝氧化溝工藝(Carrousel):lQ=40000m3

46、/d,l進(jìn)水進(jìn)水: BOD5=200mg/L, TSS=240mg/L, VSS=200mg/L; TKN=35mg/L; 堿度堿度=250mg/L(以以CaCO3計(jì)計(jì))l出水出水: BOD5=30mg/L, TSS=30mg/L, NH3-N=2mg/L; NO3-N =10mg/L. l設(shè)設(shè)2組氧化溝組氧化溝,MLSS取取4000mg/L, f=0.7.池內(nèi)池內(nèi)DO濃度為濃度為2.0mg/L,產(chǎn)率系數(shù)產(chǎn)率系數(shù)0.5, 內(nèi)源代謝系數(shù)內(nèi)源代謝系數(shù)0.05.l設(shè)計(jì)溫度以設(shè)計(jì)溫度以10度計(jì)算度計(jì)算脫脫N除除P工藝計(jì)算工藝計(jì)算Water Pollution Control Engineeringn(1).計(jì)算污泥齡計(jì)算污泥齡: DOKDON KNoananmn脫脫N除除P工藝計(jì)算工藝計(jì)算Water Pollution Control EngineeringnKn=100.051T-1.158 =0.225 mg/Ln出水氨濃度出水氨濃度Na: 2.0 mg/Ln溶