活性污泥的脫氮除磷原理及應(yīng)用

關(guān)于活性污泥的脫氮除磷原理及應(yīng)用第1頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期五1、原理一、氮的吹脫去除（1）NH3+H2O

NH4++OH-PH=7時(shí)，以NH4+存在PH=11時(shí)，90%NH3存在PH升高，去除NH3上升T上升，去除NH3上升（2）脫氮塔脫氮塔技術(shù)的特點(diǎn)除氮的效果穩(wěn)定操作簡(jiǎn)便，容易控制

NH3二次污染（可回收）使用CaO易結(jié)垢（改用NaOH）水溫下降時(shí)，效果差第2頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期五②水溫——水溫升高，效率升高③布水狀態(tài)——滴狀下落最好，膜狀下落，效果大減④布水負(fù)荷率——填料6m高以上時(shí)，其值不超過(guò)180m3/m2.d⑤氣液比——填料6m高以上時(shí)，2200-2300以下為好?；钚晕勰喾ǖ膫鹘y(tǒng)功能——去除水中溶解性有機(jī)物二、污水生物脫氮原理（3）脫氮塔工作影響因素與設(shè)計(jì)參數(shù)①PH值——PH升高到10.5以上，去除率增加緩慢1、同化作用污水生物處理中，一部分氮備同化微生物細(xì)胞的組分。按細(xì)胞干重計(jì)算，微生物中氮的含量約為12.5%第3頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2、氨化反應(yīng)與硝化反應(yīng)（1）氨化反應(yīng)RCHNH2COOH+O2氨化菌

RCOOH+CO2+NH33、硝化反應(yīng)（1）硝化過(guò)程第4頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期五硝化菌的特點(diǎn)①硝化菌——亞硝酸菌和硝酸菌的統(tǒng)稱(chēng);②硝化菌屬于——化能自養(yǎng)菌，革蘭氏染色陰性，可生芽孢的短桿狀細(xì)菌.

NH4++2O2NO3-+H2O+2H+-△F（△F=351kj）（2）環(huán)境因素對(duì)硝化反應(yīng)的影響※硝化菌對(duì)環(huán)境條件的變化極為敏感NH4++3/2O2NO2-+H2O+2H+-△（△F=278.42kj）NO2-+1/2O2NO3--△F（△F=72.27kj)硝化菌亞硝化菌第5頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期五④溫度——適應(yīng)20-30℃，15℃時(shí)硝化速度下降，低于5℃完全停止⑤有機(jī)物——BOD應(yīng)低于15-20mg/l⑥污泥齡（SRT）——微生物在反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間（θc）N>(θc)Nmin，硝化菌最小的世代時(shí)間(θc)Nmin⑦重金屬機(jī)有害物質(zhì)重金屬對(duì)硝化反應(yīng)抑制

高濃度NH4+—N，高濃度NOx-—N

有機(jī)物、絡(luò)合物陽(yáng)離子①溶解氧——氧是電子受體，DO不能低于1.0mg/l

硝化需氧量（NOD）——4.57g(氧)/g（N）②堿度——7.1g堿度（以CaCO3計(jì)）/1g氨態(tài)氮（以N計(jì)）,一般堿度不低于50mg/l③PH——對(duì)PH變化敏感（硝化菌),最佳值8.0-8.4,效率最高第6頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期五①反硝化菌屬于異養(yǎng)型兼性厭氧菌；②以NO3—N為電子受體，以有機(jī)碳為電子供體，不能釋放更多的ATP，合成的細(xì)胞物質(zhì)較少。（2）反應(yīng)過(guò)程

（3）反硝化反應(yīng)的控制指標(biāo)

污水中的碳源，BOD5/T—N>3-5時(shí)，勿需外加外加碳源，CH3OH（反硝化速率高生成CO2+H2O），當(dāng)BOD5/T—N<3-5時(shí)適當(dāng)?shù)腜H值（6.5-7.5）——主要的影響因素

PH>8，或PH<6，反硝化速率下降①碳源②PH值

（1）反硝化菌的特點(diǎn)4、反硝化反應(yīng)反硝化反應(yīng)——指NO3—N和NO2—N在反硝化菌的作用下，還原成氣態(tài)N2的過(guò)程。第7頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2HNO32HNO22HNO2NH2OH2NH3NON2NO3-NO2-NH2OHNO2-N2O有機(jī)體(同化反硝化)N2(異化反硝化)反硝化過(guò)程式上式的簡(jiǎn)化式同化反硝化+4H+2H-2H2O+2H-2H2O-H2O異化反硝化圖7－14反硝化反應(yīng)過(guò)程（同化反硝化、異化反硝化）+4H+4H-2H2O-2H2O第8頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期五生化反應(yīng)類(lèi)型去除有機(jī)物（好氧分解）硝化反硝化亞硝化硝化微生物好氧菌和兼性菌（異養(yǎng)型細(xì)菌）Nitrosomonas自養(yǎng)型細(xì)菌Nitrobacter自養(yǎng)型細(xì)菌兼性菌異養(yǎng)型細(xì)菌能源有機(jī)物化學(xué)能化學(xué)能有機(jī)物氧源(H受體)O2O2O2NO3-NO2-溶解氧1—2mg/l以上2mg/l以上2mg/l以上0—0.5mg/l堿度沒(méi)有變化氧化1mgNH4+-N需要7.14mg的堿度沒(méi)有變化還原1mgNO3--N,N02--N生成3.57g堿度氧的消耗分解1mg有機(jī)物(BOD5)需氧2mg氧化1mgNH4+-N需氧3.43mg氧化1mgNO2--N需氧1.14mg分解1mg有機(jī)物(COD)需要NO3-N0.35mg,N02-N0.58mg，以提供化合態(tài)的氧最適pH值6—87—8.56—7.56—8最適溫度15—25℃θ=1.0—1.0430℃θ=1.130℃θ=1.134—37℃

θ=1.06—1.15增殖速度(d-1)1.2—3.50.21—1.080.28—1.44好氧分解的1/2—1/2.5分解速度70—870mgBOD/(gMLSS·h)7mgNH4+-N/(gMLSSh)0.022—8mgNO3-—N/(gMLSS·h)產(chǎn)率16%CH3OH/gC5H702N0.04—0.13mgSS/mgNH4+-N能量轉(zhuǎn)換率為5%—35%0.02—0.07mgVSS/mgN02--N能量轉(zhuǎn)換率10%—30%16%CH3OH/gC5H7O2N8表7-4生物脫氮反應(yīng)過(guò)程各項(xiàng)生化反應(yīng)特征第9頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期五

0.5mg/l以下，厭氧、好氧交替的環(huán)境，如存在氧，會(huì)抑制反硝化菌體內(nèi)硝酸鹽還原酶的合成，或氧成為電子受體阻礙硝酸氮的還原，但另一方面，某些酶系統(tǒng)還需有氧才能合成；④溫度最適宜的溫度是20-40℃，低于15℃時(shí)代謝速率下降；⑤冬季低溫季節(jié)提高SRT，降低負(fù)荷率，從而提高污水的HRT。1、傳統(tǒng)脫氮工藝三級(jí)脫氮工藝，氨化由三個(gè)反應(yīng)過(guò)程建立硝化反硝化三、生物脫氮工藝技術(shù)③溶解氧

第10頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第11頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期五“一級(jí)”曝氣池：去除COD、BOD，BOD<15-20mg/l

有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為NH3NH4+；“二級(jí)”硝化曝氣池，NH3

、NH4+生成NO3—N，堿度下降；“三級(jí)”反硝化池——厭氧、好氧交替運(yùn)行。投甲醇時(shí)，

CM=2.47N0（初始NO3—N濃度）+1.53N(初始NO2—N濃度)+0.87D（初始DO濃度）（2）優(yōu)缺點(diǎn)去除效果好各類(lèi)菌類(lèi)環(huán)境條件好設(shè)備多，造價(jià)高，能耗大（1）流程說(shuō)明第12頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期五（3）改進(jìn)的二級(jí)生物脫氮系統(tǒng)

BOD去除和硝化兩個(gè)反應(yīng)合并第13頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2、缺氧—好氧活性污泥法A/O工藝（1）工藝特征80年代開(kāi)創(chuàng),前置反硝化——不加碳源,外加堿度,降低負(fù)荷設(shè)內(nèi)循環(huán)產(chǎn)生堿度,3.75mg堿度/mgNO3—N勿需建后曝氣池回流水含有NO3—N（沉淀池污泥反硝化生成）要提高脫氮率，要增加回流比（2）影響因素與主要工藝參數(shù)水力停留時(shí)間：3：1；循環(huán)比：200%；MLSS值：大于3000mg/l;污泥齡：30d;N/MLSS負(fù)荷率：0.03gN/gMLSS.d進(jìn)水總氮濃度：小于30mg/l。第14頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期五內(nèi)循環(huán)（硝化液循環(huán)）原污水反硝化反應(yīng)器（缺氧）BOD去除,硝化反應(yīng)反應(yīng)器（好氧）堿沉淀池處理水剩余污泥回流污泥N2分建式缺氧-好氧活性污泥脫氮系統(tǒng)第15頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第16頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期五（2）P<0.5mg/l，能控制藻類(lèi)的過(guò)度生長(zhǎng)；（3）P低于0.05mg/l時(shí)，藻類(lèi)幾乎停止生長(zhǎng)。2、磷的存在形式（1）有機(jī)磷酸鹽——存在有機(jī)物和原生質(zhì)細(xì)胞如：葡萄糖—6—磷酸，2—磷酸—甘油，大量膠體和顆粒狀，可溶性占30%。（2）磷酸鹽——H2PO4-、HPO4-、PO43-，其中[PO43-]正磷酸鹽（3）聚磷酸鹽——焦磷酸鹽—P2O74-

三聚磷酸鹽—P3O105-

偏磷酸鹽—PO3-13.7.2除磷技術(shù)一、概述1、富營(yíng)養(yǎng)化的限制因素（1）P>0.5mg/l，促進(jìn)富營(yíng)養(yǎng)化；第17頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期五磷---不同于氮，不能形成氧化體和還原體，但有固態(tài)和溶解態(tài)轉(zhuǎn)化的特點(diǎn)。4、去除方法化學(xué)除磷法-----混凝沉淀和晶析法除磷生物除磷法——設(shè)想是由Greenburyg于1955年提出的，60年代人們對(duì)上述方法廣泛應(yīng)用。

3、其他生活污水中的含磷量：10-15mg/l，70%為可溶性；經(jīng)過(guò)二級(jí)處理進(jìn)水中，90%左右的磷以磷酸鹽存在。第18頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期五聚氯化鋁（PAC），反應(yīng)相同與Al2(SO4)3，但pH值不下降；鋁酸鈉（NaAlO2）

化學(xué)法除磷：使用Al鹽注意事項(xiàng)注意PH值，介于5-7之間無(wú)影響，無(wú)需調(diào)整PH降低，應(yīng)注意排放水對(duì)PH的要求沉淀污泥回流，污泥中有Al(OH)3，能提高對(duì)磷的去除率（2）鐵鹽除磷二、化學(xué)除磷1、金屬鹽混凝沉淀（1）鋁鹽除磷Al3++PO43-（正磷酸離子）AlPO4（難溶）

PH值上升，溶解度上升Al2(SO4)3+2PO43-2AlPO4+3SO42-Al2(SO4)3+6HCO3-2Al(OH)3+6CO2+3SO42-第19頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期五pH值，如P<1mg/l，二級(jí)出水PH>9.5；原污水PH>11磷的形式（3）石灰混凝沉淀除磷處理流程由以下三部分組成：快速攪拌池緩慢攪拌池沉淀池（2）除磷效果影響因素正磷酸鹽（PO4）聚磷酸鹽（焦磷酸鹽(P2O74-)<三磷酸鹽(P3O105-)<偏磷酸鹽(PO3-)）（去除難易程度）原水中Ca2+的濃度2、石灰混凝除磷5Ca2++7OH-+3H2PO4

-Ca5(OH)(PO4)3+6H2OPH升高，P的含量下降，（對(duì)數(shù)降低的趨勢(shì))（1）石灰與磷的反應(yīng)第20頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期五※生物除磷——就是利用聚磷菌一類(lèi)的的微生物，能夠過(guò)量的，在數(shù)量上超過(guò)其生理需要，從外部攝取磷，并將磷以聚合形式貯藏在菌體內(nèi)，形成高磷污泥，排出系統(tǒng)外，達(dá)到從廢水中除磷的效果。1、生物除磷機(jī)理（１）好氧吸收（聚磷菌對(duì)磷的過(guò)量吸收）

ADP+H3PO4+能量ATP+H2O（2）厭氧釋放厭氧條件下（DO=0，NO3-=0），

ATP+H2OADP+H3PO4+能量上述兩反應(yīng)為可逆反應(yīng)三、生物除磷原理霍米爾（Holmers）提出活性污泥的化學(xué)式

C118H170O51N17P或C：N：P=46：8：1第21頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期五ADP

ATP

ATP

ADP

ADP

ADP

ATP

ATP

釋放有機(jī)磷無(wú)機(jī)磷

聚磷

無(wú)機(jī)磷

有機(jī)磷

聚磷菌+Poly

聚磷菌合成

降解PHBPHB無(wú)機(jī)物溶解質(zhì)

進(jìn)水

污泥回流

剩余污泥（高磷）

厭氧段

好氧段

釋放的少

攝取的多

聚磷酸ployPHB：聚—β—羥基酸鹽生物除磷幾乎全為活性污泥法，生物膜法很少第22頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期五在好氧條件下聚磷菌的積累可以簡(jiǎn)化的方式描述如下：C2H4O2+0.16NH+4+1.2O2+0.2PO3-40.61C5H7NO2+1.2CO2+0.2HPO3(聚磷)+0.44OH-+1.44H2O在缺氧條件下，C2H4O2+0.16NH+4+0.96NO-3+0.2PO3-40.61C5H7NO2+1.2CO2+0.2HPO3(聚磷)+1.4OH-+0.96H2O+0.48N2在厭氧條件下，聚磷菌釋放磷可以簡(jiǎn)寫(xiě)如下C2H4O2+HPO3(聚磷)+H2O（C2H4O2）2（貯存的有機(jī)物）+H2O+PO3-4第23頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期五聚磷菌---甲單胞菌屬、氣單胞菌屬：起主要作用，15%--20%；不動(dòng)桿菌屬：儲(chǔ)存聚磷的能力最強(qiáng)；某些反硝化菌：也能超量吸收磷；發(fā)酵產(chǎn)酸菌：將大分子物質(zhì)降解為低分子脂肪酸類(lèi)基質(zhì)；2、生物除磷的影響因素（1）厭氧/好氧條件的交替引入?yún)捬鯒l件就加強(qiáng)了聚磷菌的優(yōu)勢(shì)選擇，相當(dāng)一部分的M由這類(lèi)菌組成；（2）硝酸鹽和易降解的有機(jī)物（3）溫度其影響不如生物脫氮過(guò)程明顯，5—30的范圍內(nèi)效果均可；（4）pH值6---8范圍內(nèi)比較穩(wěn)定；（5）BOD5/TPBOD/TP要大于15，才能保證聚磷菌有足夠的基質(zhì)需求；（6）污泥齡一般控制在3.5—7天，厭氧段的停留時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)。℃第24頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期五1、弗斯特利普工藝（1）工藝過(guò)程1)含磷廢水進(jìn)入曝氣池同步進(jìn)入的還有聚磷菌污泥，聚磷菌過(guò)量地?cái)z取磷，去除有機(jī)物，還能出現(xiàn)硝化作用；2)從曝氣池流出的混合也，進(jìn)入沉淀池，在這里進(jìn)行泥水分離，含磷污泥沉淀，上清液排放；3)含磷污泥進(jìn)入除磷池4)含磷上清液進(jìn)入混合池，投加石灰，化學(xué)除磷；四生物除磷工藝（2）弗斯特利普除P工藝的特點(diǎn)1）出水含磷量低于1mg/l；2）SVI值小于100，絲狀菌難于增值，污泥不膨脹；3）可根據(jù)BOD/P調(diào)節(jié)回流污泥與混凝污泥的比例。第25頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第26頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2、厭氧—好氧除磷工藝（An—O法）工藝特征：（1）流程簡(jiǎn)單，既不用投藥，也無(wú)需內(nèi)循環(huán),有利于好氧（厭氧）狀態(tài)的保持（2）HRT段，3-6h（3）曝氣池SS濃度2700-3000mg/l之間，BOD與一般活性污泥法相同，磷的去除率較好，P<1.0mg/l（4）沉淀污泥含磷率4%，肥效好（5）SVI低于100，易沉淀，不膨脹問(wèn)題：（1）除磷率難以進(jìn)一步提高，P/BOD高時(shí)尤其是這樣（2）沉淀池產(chǎn)生磷的釋放現(xiàn)象第27頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期五（釋放磷）曝氣池（BOD去除吸收磷）原污水處理水（厭氧）沉淀池（好氧）回流污泥（含磷污泥）剩余污泥含磷污泥用作肥料厭氧-好氧除磷工藝流程（Ａn－Ｏ法）第28頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期五一、巴顛普脫氮除磷工藝第一厭氧反應(yīng)器首要功能是脫氮第二功能是污泥釋放磷第二厭氧反應(yīng)器脫氮釋放磷13.7.3同步脫氮除磷技術(shù)去除BOF第一好氧反應(yīng)器硝化吸收磷吸收磷第二好氧反應(yīng)器硝化去除BOD如沉淀池，主要功能是泥水分離綜上，各反應(yīng)單元都有其首要功能,脫氮>90%,除磷率>90%第29頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第30頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期五（3）工藝特點(diǎn)最簡(jiǎn)單的同步脫氮除磷技術(shù)總的HRT很短絲狀菌不能大量繁殖（好氧，厭氧交替運(yùn)行），無(wú)污泥膨脹之虞，SVI<100污泥中含磷濃度高，肥效高勿需投藥，兩個(gè)A段只用輕攪拌，運(yùn)行費(fèi)用低（4）缺點(diǎn)除磷效果很難提高脫氮效果難于進(jìn)一步提高，內(nèi)循環(huán)量2Q，不宜太高進(jìn)入沉淀池的處理水要保持一定的溶解氧二、A—A—O法同步脫氮除磷工藝（1）A—A—O法工藝流程（厭氧—缺氧—好氧法）

70年代，美國(guó)人在An—O法開(kāi)發(fā)的（2）反應(yīng)器單元功能：厭氧反應(yīng)池：釋放磷+氨化（有機(jī)氮）缺氧反應(yīng)器：脫氮好氧反應(yīng)器：去除BOD，硝化，吸收磷第31頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期五厭氧反應(yīng)池缺氧反應(yīng)池原污水（釋放磷氨化）沉淀池（脫氮）回流污泥（含磷污泥）好氧反應(yīng)池（硝化吸收磷去除BOD）處理水內(nèi)循環(huán)2Q

N2圖7－23

A－A－O法同步脫氮除磷工藝流程第32頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期五UCT工藝厭氧池缺氧池缺氧池好氧池二沉池剩余污泥

（1-2）Q回流

NO3-回流

使缺氧區(qū)的NO3-→0厭氧段保持嚴(yán)格厭氧第33頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期五13.7.4污水生物脫氮除磷理論與技術(shù)傳統(tǒng)的廢水脫氮除磷工藝存在的問(wèn)題（1）硝化菌增長(zhǎng)速度慢且難以維持高生物濃度（2）系統(tǒng)為維持高生物濃度及良好的脫氮效果，必須同時(shí)進(jìn)行污泥回流和消化液回流，增加動(dòng)力消耗及運(yùn)行費(fèi)用。（3）抗沖擊里弱，高濃度氨氮和亞硝酸鹽進(jìn)水會(huì)抑制硝化菌的生長(zhǎng)。最近一些研究表明，生物脫氮過(guò)程出現(xiàn)了一些超出人們想想的新現(xiàn)象，如消化過(guò)程不僅由自養(yǎng)菌完成，異養(yǎng)菌也可以參與硝化作用；某些微生物在好樣的條件下也可以進(jìn)行反硝化作用。1、SHARON工藝SHARON工藝是由荷蘭人提出來(lái)的脫氮新方法，主要用于污泥消化池上清液的的處理2、OLADA工藝3、ANMMOX工藝4、De-ammonification工藝5、反硝化聚磷工藝第34頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期五（1）ηN’=Q(r+R)/(1+R+r)Q×100%ηN’——除氮的%；

r——硝化混合也回流比（為混合液流量與處理污水量的比值）

R——沉淀池污泥回流比

Q——進(jìn)水流量對(duì)A/O而言，要保證：回流比85%，總回流比>600%（2）氮的氧化還原態(tài)厭氧氨氧化NH(-Ⅲ)→-Ⅱ→-Ⅰ羥胺NH2OH→0+Ⅰ硝酸基NOH→+Ⅱ→+Ⅲ亞硝酸基→+Ⅳ→+ⅤNO3-ⅲ、A/0系統(tǒng)的除氮與回流關(guān)系

NO3-→N2

NO3-NO2-NON2ON2

硝酸醛還原酮亞硝酸醛還原酮氧化還原醛氧化亞氮還原酮第35頁(yè)，共48頁(yè)，2023年，2月20日，星期五13.8活性污泥法的發(fā)展與新工藝4.4.1氧化溝1.特點(diǎn)：①氧化溝中形成富氧區(qū)和缺