污水脫氮除磷原理與影響因素詳解

關(guān)于污水脫氮除磷原理與影響因素詳解一、氮的生物去除（一）廢水中氮的存在形式：有機氮、氨氮、亞硝酸氮、硝酸氮四種形式存在。第2頁,共23頁，2024年2月25日，星期天（二）生物脫氮的機理圖有機氮（蛋白質(zhì)、尿素）氮氣（N2）氨氮（NH3-N）亞硝酸鹽氮（NO2-）硝酸鹽氮（NO3-）氨化過程硝化過程反硝化過程好氧缺氧環(huán)境均可發(fā)生需要好氧環(huán)境/不需碳源需要缺氧環(huán)境需要碳源第3頁,共23頁，2024年2月25日，星期天2、氨化過程新鮮污水含氮化合物主要為“有機氮”少數(shù)為“氨氮”蛋白質(zhì)尿素胺類化合物硝基化合物氨基酸1）含氮化合物的組成氨化第4頁,共23頁，2024年2月25日，星期天2、氨化過程微生物分解有機氮化合物產(chǎn)生氨的過程稱為氨化作用，很多細(xì)菌、真菌和放線菌都能分解蛋白質(zhì)及其含氮衍生物，其中分解能力強并釋放出氨的微生物稱為氨化微生物，在氨化微生物的作用下，有機氮化合物分解、轉(zhuǎn)化為氨態(tài)氮。2）氨化反應(yīng)水解細(xì)菌分解第5頁,共23頁，2024年2月25日，星期天2、硝化過程1）硝化反應(yīng)

硝化反應(yīng)是在好氧條件下，將NH4+轉(zhuǎn)化為NO2-和NO3-的過程。

硝化細(xì)菌是化能自養(yǎng)菌，生長率低，對環(huán)境條件變化較為敏感。溫度、溶解氧、污泥齡、pH、有機負(fù)荷等都會對它產(chǎn)生影響。第6頁,共23頁，2024年2月25日，星期天2、硝化過程2）硝化過程的影響因素①好氧環(huán)境(DO不低于1.0mg/L，1.5-2.0mg/L適宜）②pH（7.2~8.0)③適宜溫度(20-30℃活力最高，15℃以下時，反應(yīng)速度下降，5℃時完全停止）。④泥齡（7-11天）⑤有毒有害物質(zhì)影響⑥有機物濃度（BOD宜小于20mg/L）第7頁,共23頁，2024年2月25日，星期天2、硝化過程的影響因素①好氧環(huán)境

硝化菌為了獲得足夠的能量用于生長，必須氧化大量的NH3和NO2-，氧是硝化反應(yīng)的電子受體，反應(yīng)器內(nèi)溶解氧含量的高低，必將影響硝化反應(yīng)的進(jìn)程，在硝化反應(yīng)的曝氣池內(nèi)，溶解氧含量不得低于1mg/L，多數(shù)學(xué)者建議溶解氧應(yīng)保持在1.2~2.0mg/L。②pH

在硝化反應(yīng)過程中，釋放H+，使pH下降，硝化菌對pH的變化十分敏感，當(dāng)pH在7.0~8.1時活性最強，超出這個范圍，活性降低，當(dāng)pH降到5.0~5.5時硝化反應(yīng)即將停止。為保持適宜的pH，應(yīng)當(dāng)在污水中保持足夠的堿度，以調(diào)節(jié)pH的變化。對硝化菌的適宜的pH為7.2~8.0。第8頁,共23頁，2024年2月25日，星期天2、硝化過程的影響因素③適宜溫度

硝化反應(yīng)的適宜溫度是20~30℃，15℃以下時，硝化反應(yīng)速度下降，5℃時完全停止，溫度高于30℃時，蛋白質(zhì)變性，硝化菌活性降低。④泥齡（SRT）

硝化菌在反應(yīng)器內(nèi)的停留時間，即生物固體平均停留時間（污泥齡）SRT，必須大于其最小的世代時間，否則將使硝化菌從系統(tǒng)中流失殆盡，一般認(rèn)為硝化菌最小世代時間在適宜的溫度條件下為3d。SRT值與溫度密切相關(guān)，溫度低，SRT取值應(yīng)相應(yīng)明顯提高。第9頁,共23頁，2024年2月25日，星期天2、硝化過程的影響因素⑤有毒有害物質(zhì)影響

除有毒有害物質(zhì)及重金屬外，對硝化反應(yīng)產(chǎn)生抑制作用的物質(zhì)還有高濃度的NH4-N、高濃度的NOx-N、高濃度的有機基質(zhì)、部分有機物以及絡(luò)合陽離子等。⑥有機物濃度（BOD宜小于20mg/L）

硝化菌是自養(yǎng)菌，有機基質(zhì)濃度并不是它的增殖限制因素，若BOD值過高，將使增殖速度較快的異養(yǎng)型細(xì)菌迅速增殖，從而使硝化菌不能成為優(yōu)勢種屬，硝化反應(yīng)難于進(jìn)行。故在硝化反應(yīng)過程中，混合液中有機物含量不應(yīng)過高，BOD值宜在20mg/L以下。第10頁,共23頁，2024年2月25日，星期天3、反硝化過程1）反硝化反應(yīng)

反硝化反應(yīng)是指在無氧的條件下，反硝化菌將硝酸鹽氮(NO3-)和亞硝酸鹽氮(NO2-)還原為氮氣的過程。

反硝化菌屬異養(yǎng)兼性厭氧菌，在有氧存在時，它會以O(shè)2為電子進(jìn)行呼吸；在無氧而有NO3-或NO2-存在時，則以NO3-或NO2-為電子受體，以有機碳為電子供體和營養(yǎng)源進(jìn)行反硝化反應(yīng)。第11頁,共23頁，2024年2月25日，星期天3、反硝化過程2）反硝化過程的影響因素①碳源(BOD5/TKN>3）若碳源不夠則外加碳源（甲醇、乙酸鈉、淀粉等）②缺氧環(huán)境（DO控制在0.5mg/L以下）③pH（6.5—7.5)④溫度（15-30℃）⑤有毒有害物質(zhì)第12頁,共23頁，2024年2月25日，星期天3、反硝化過程的影響因素①碳源

能為反硝化菌所利用的碳源較多，從污水生物脫氮考慮，可有下列三類：一是原污水中所含碳源，對于城市污水，當(dāng)原污水BOD5/TKN>3~5時,即可認(rèn)為碳源充足；二是外加碳源，多采用甲醇（CH3OH），因為甲醇被分解后的產(chǎn)物為CO2和H2O，不留任何難降解的中間產(chǎn)物；三是利用微生物組織進(jìn)行內(nèi)源反硝化。②缺氧環(huán)境

反硝化菌屬異養(yǎng)兼性厭氧菌，在無分子氧同時存在硝酸根離子和亞硝酸根離子的條件下，它們能夠利用這些離子中的氧進(jìn)行呼吸，使硝酸鹽還原。另一方面，反硝化菌體內(nèi)的某些酶系統(tǒng)組分，只有在有氧條件下，才能夠合成。這樣，反硝化反應(yīng)宜于在缺氧、好氧條件交替的條件下進(jìn)行，溶解氧應(yīng)控制在0.5mg/L以下。第13頁,共23頁，2024年2月25日，星期天3、反硝化過程的影響因素③pH

對反硝化反應(yīng)，最適宜的pH是6.5~7.5。pH高于8或低于6，反硝化速率將大為下降。④溫度

反硝化反應(yīng)的最適宜溫度是20~40℃，低于15℃反硝化反應(yīng)速率最低。為了保持一定的反硝化速率，在冬季低溫季節(jié)，可采用如下措施：提高生物固體平均停留時間；降低負(fù)荷率；提高污水的水力停留時間。⑤有毒有害物質(zhì)影響

除有毒有害物質(zhì)及重金屬外，對硝化反應(yīng)產(chǎn)生抑制作用的物質(zhì)還有高濃度的NH4-N、高濃度的NOx-N、高濃度的有機基質(zhì)、部分有機物以及絡(luò)合陽離子等。第14頁,共23頁，2024年2月25日，星期天二、氨氮的化學(xué)去除（出水氨氮高的補救措施）次氯酸鈉除氮法

大多數(shù)污水處理廠在二級處理后，氮通常以氨或硝酸鹽的形式存在。而投加次氯酸極易與廢水中的氨進(jìn)行反應(yīng)，在反應(yīng)中依次形成三種氯胺。（總反應(yīng)）

通過過量投加次氯酸鈉能把尾水中剩余的氨氮進(jìn)行去除。第15頁,共23頁，2024年2月25日，星期天三、磷的生物去除（一）廢水中磷的存在形式：有機磷和無機磷兩種形式存在。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(HP3O92-)

第16頁,共23頁，2024年2月25日，星期天（二）生物除磷的機理圖

利用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。厭氧環(huán)境好氧環(huán)境聚磷菌PPPP可利用碳源儲存碳源儲存碳源PPPPPP釋放能量聚磷菌第17頁,共23頁，2024年2月25日，星期天（三）厭氧釋磷過程1）厭氧環(huán)境中

污水中的有機物在厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸菌的作用下轉(zhuǎn)化為乙酸苷；而活性污泥中的聚磷菌在厭氧的不利狀態(tài)下，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β-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18頁,共23頁，2024年2月25日，星期天（四）、好氧吸磷過程1）好氧環(huán)境中

進(jìn)入好氧狀態(tài)后，聚磷菌將儲存于體內(nèi)的PHB進(jìn)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。

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)。第19頁,共23頁，2024年2月25日，星期天（五）生物除磷的影響因素①DO（好氧池控制在3-4mg/L，厭氧池控制在小于0.2mg/L）②NO3-—N濃度（越少越好）。③pH(中性至弱堿性）。④泥齡（3.5-7天）。⑤BOD5/TP值（大于20）⑥溫度。第20頁,共23頁，2024年2月25日，星期天（五）生物除磷的影響因素①DO

控制生物除磷工藝中厭氧段(即釋磷區(qū))的厭氧條件極為重要，它直接影響聚磷菌在此段的釋磷能力、合成PHB的能力以及好氧段的超量攝磷能力。據(jù)資料報道，厭氧段的溶解氧應(yīng)控制在0.2mg/1以下，好氧段的溶解氧應(yīng)控制在3-4mg/l。②NO3-—N濃度

生物除磷系統(tǒng)中NO3-—N的存在，會抑制聚磷菌微生物的放磷作用。處理水中NO3-—N濃度高，除磷效果差，除磷效果一般與NO3-—N濃度呈負(fù)相關(guān)。③pH

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)。第21頁,共23頁，2024年2月25日，星期天（五）生物除磷的影響因素④泥齡

污泥齡越長，污泥中的磷含量越低，加之排泥量的減少，會導(dǎo)致除磷效果降低。相反，污泥齡越短，污泥中的磷