污水处理脱氮工艺概述.ppt

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1、Contents污水处理分类与方法污水处理分类与方法1氮的生物去除原理氮的生物去除原理2传统生物脱氮工艺传统生物脱氮工艺3新型生物脱氮工艺新型生物脱氮工艺4污水处理分类与方法按按处处理理的的程程度度一级处理一级处理( (primary) )：也叫也叫初级处理初级处理，该过程，该过程只能除去废水中的大颗粒的悬浮物及漂浮物，只能除去废水中的大颗粒的悬浮物及漂浮物，很难达到排放标准。很难达到排放标准。 二级处理二级处理( (secondary) )：一般可以除去细小的或一般可以除去细小的或呈胶体态的悬浮物及有机物，一般能达到排放呈胶体态的悬浮物及有机物，一般能达到排放标准。标准。 三级处理三级处理(

2、 (tertiary) )，也称也称高级高级(advanced)(advanced)处理：处理：是在一级、二级处理的基础上，对难降解的是在一级、二级处理的基础上，对难降解的有有机物、氮、磷机物、氮、磷等营养性物质进行进一步处理。等营养性物质进行进一步处理。 污水处理分类污水处理分类 城市污水经传统的二级处理以后，虽然城市污水经传统的二级处理以后，虽然绝大部分悬浮固体和有机物被去除了，但还绝大部分悬浮固体和有机物被去除了，但还残留微量的悬浮固体和溶解的有害物，如残留微量的悬浮固体和溶解的有害物，如氮氮和磷等的化合物和磷等的化合物。氮、磷为植物营养物质，。氮、磷为植物营养物质，能助长藻类和水生生物

3、，引起水体的富营养能助长藻类和水生生物，引起水体的富营养化，影响饮用水水源。化，影响饮用水水源。太湖的富营养化方法名称方法名称主要设备主要设备主要处理对象主要处理对象物物理理处处理理法法格栅格栅格栅除渣机格栅除渣机去除浮渣去除浮渣调节调节调节池调节池调峰、均质调峰、均质沉淀沉淀沉淀池沉淀池悬浮物悬浮物隔油隔油隔油池隔油池油类油类过滤过滤滤池、滤筛、滤布滤池、滤筛、滤布悬浮物、胶体物、油悬浮物、胶体物、油脂类脂类气浮气浮浮选池（罐）、溶气浮选池（罐）、溶气罐罐油、悬浮物等油、悬浮物等物理处理方法综合表物理处理方法综合表方法名称方法名称主要设备主要设备主要处理对象主要处理对象化化学学处处理理法法化

4、学中和化学中和中和池、沉淀池中和池、沉淀池溶解物溶解物化学沉淀化学沉淀加药装置、沉淀池加药装置、沉淀池溶解无机物溶解无机物氧化还原氧化还原反应罐、沉淀池等反应罐、沉淀池等溶解物溶解物ClO2氧化氧化ClO2发生器反应池发生器反应池消毒、大分子有机物消毒、大分子有机物臭氧消毒臭氧消毒臭氧发生器臭氧发生器消毒、难降解有机物消毒、难降解有机物紫外消毒紫外消毒紫外灯组、光池紫外灯组、光池消毒消毒电解法电解法电解槽电解槽溶解物溶解物化学处理方法综合表化学处理方法综合表方法名称方法名称主要工艺主要工艺主要设备主要设备主要处理对象主要处理对象活性污泥活性污泥完全混合式、氧化沟、完全混合式、氧化沟、SBRSB

5、R、A/OA/O、A A2 2/O/O、氧、氧化塘、人工湿地化塘、人工湿地微生物、曝气池、微生物、曝气池、沉淀池、污泥处理、沉淀池、污泥处理、消毒消毒有机物、硫、有机物、硫、氮、氮、磷等磷等生物膜生物膜生物滤池、接触氧化、生物滤池、接触氧化、生物转盘、生物转盘、反应池、沉淀器、反应池、沉淀器、过滤器过滤器有机物、硫、有机物、硫、氮磷氮磷等等厌氧处理厌氧处理普通厌氧、普通厌氧、UASBUASB高效高效厌氧厌氧消化池、消化池、有机物、有机物、氮、磷、氮、磷、硫等硫等生物处理方法综合表生物处理方法综合表氮的生物去除原理氮的生物去除氮的生物去除 废水中的氮以有机氮、氨氮、亚硝酸氮和硝酸氮废水中的氮以有

6、机氮、氨氮、亚硝酸氮和硝酸氮四种形式存在。四种形式存在。(1) 生物脱氮机理生物脱氮机理 生物脱氮是在微生物的作用下，将有机氮和生物脱氮是在微生物的作用下，将有机氮和氨态氮转化为氨态氮转化为N2和和NxO气体的过程。其中包括气体的过程。其中包括硝硝化化和和反硝化反硝化两个反应过程。两个反应过程。 有机氮 （蛋白质、尿素） 细菌分解和水解 氨 氮 同 化 有机氮 有机氮 （NH3-N） （细菌细胞） （净增长） O2 硝化 自溶和自身氧化 亚硝态氮 反硝化 （NO2-） O2 有机碳 硝化 硝态氮 反硝化 氮气 （NO3-） （N2） 有机碳 缺氧缺氧322NHRCOHCOOHOHCOOHRCH

7、NH3222NHCORCOCOOHOCOOHRCHNHa a 氨化反应：氨化反应： 新鲜污水中，含氮化合物主要是以有机氮，如蛋白质、新鲜污水中，含氮化合物主要是以有机氮，如蛋白质、尿素、胺类化合物、硝基化合物以及氨基酸等形式存在的，尿素、胺类化合物、硝基化合物以及氨基酸等形式存在的，此外也含有少数的氨态氮如此外也含有少数的氨态氮如NH3及及NH4+等。等。 微生物分解有机氮化合物产生氨的过程称为氨化作用微生物分解有机氮化合物产生氨的过程称为氨化作用，在氨化微生物的作用下，有机氮化合物分解、转化为氨态氮，在氨化微生物的作用下，有机氮化合物分解、转化为氨态氮，以氨基酸为例：以氨基酸为例：322NH

8、RCOHCOOHOHCOOHRCHNH3222NHCORCOCOOHOCOOHRCHNH水解细菌分解 硝化反应是在好氧条件下，将NH4+转化为NO2-和NO3-的过程。O2H4H2NO3O2NH22亚硝酸菌24 322NO2O2NO2硝酸菌 总反应式为：OHH2NOO2NH2324硝化细菌32e22e2e22e4NONO硝酰酰NOH羟胺OHNHNHb b 硝化反应：硝化反应： 硝化细菌是硝化细菌是化能自养菌化能自养菌，生长率低生长率低，对，对环境条件变化较为敏感。环境条件变化较为敏感。温度、溶解氧、温度、溶解氧、污泥龄、污泥龄、pH、有机负荷、有机负荷等都会对它产生影等都会对它产生影响。响。硝

9、化过程的影响因素：硝化过程的影响因素： （a）好氧环境条件，并保持一定的碱度）好氧环境条件，并保持一定的碱度： 硝化菌为了获得足够的能量用于生长，必须氧化大量的NH3和NO2- 在硝化反应过程中，释放H+，使pH下降，硝化菌对pH的变化十分敏感，为保持适宜的pH，应当在污水中保持足够的碱度，以调节pH的变化，lg氨态氮（以N计）完全硝化，需碱度（以CaCO3计）7.14g。对硝化菌的适宜的pH为8.08.4。 硝化过程的影响因素：硝化过程的影响因素： （b）混合液中有机物含量不应过高混合液中有机物含量不应过高：硝化菌是自养菌，有机基质浓度并不是它的增殖限制因素，若BOD值过高，将使增殖速度较快

10、的异养型细菌迅速增殖，从而使硝化菌不能成为优势种属。 （c）硝化反应的适宜温度是适宜温度是2030，15以下时，硝化反应速度下降，5时完全停止。硝化过程的影响因素：硝化过程的影响因素： （d）硝化菌在反应器内的停留时间硝化菌在反应器内的停留时间，即生物固体平均停留时间（污泥龄）SRTn，必须大于其最小的世代时间 （e）除有毒有害物质及重金属外，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、部分有机物以及络合阳离子等。OH4CO2NO6OHCH26NO22233硝酸还原菌-222326OHOH3CO3N3OHCH36NO亚硝酸还原菌-222336OHO

11、H7CO5N3OHCH56NO反硝化菌 总反应式为： c c 反硝化反应：反硝化反应： 反硝化菌属反硝化菌属异养兼性厌氧菌异养兼性厌氧菌，在有氧存，在有氧存在时，它会以在时，它会以O O2 2为电子进行呼吸；在无氧而为电子进行呼吸；在无氧而有有NONO3 3- -或或NONO2 2- -存在时，则以存在时，则以NONO3 3- -或或NONO2 2- -为电子为电子受体，以受体，以有机碳有机碳为电子供体和营养源进行为电子供体和营养源进行反硝化反应。反硝化反应。 在反硝化菌代谢活动的同时，伴随着反硝化菌的生长繁殖，即菌体合成过程，反应如下：O19HNOHC3H3COOHCH14NO3227523

12、3O2.44H0.76CON47. 0NOH.065C0HOHCH08. 1NO22227533式中：C5H7O2N为反硝化微生物的化学组成。 反硝化还原和微生物合成的总反应式为： 从以上的过程可知，约96的NO3-N经异化过程还原，4经同化过程合成微生物。反硝化过程的影响因素：反硝化过程的影响因素： （a）碳源碳源：能为反硝化菌所利用的碳源较多，从污水生物脱氮考虑，可有下列三类：一是原污水中所含碳源；二是外加碳源外加碳源，多采用甲醇（CH3OH），因为甲醇被分解后的产物为CO2和H2O，不留任何难降解的中间产物；三是利用微生物组织进行内源反硝化。 （b）pH：对反硝化反应，最适宜的pH是6.

13、57.5。pH高于8或低于6，反硝化速率将大为下降。反硝化过程的影响因素： （c）DO浓度：反硝化菌属异养兼性厌氧菌反硝化菌属异养兼性厌氧菌，在无分子氧同时存在硝酸根离子和亚硝酸根离子的条件下，它们能够利用这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。 （d）温度：反硝化反应的最适宜温度是2040，低于15反硝化反应速率最低。为了保持一定的反硝化速率，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；降低负荷率；提高污水的水力停留时间。微生物脱氮过程微生物脱氮过程氨化氨化硝化硝化反硝化反硝化定义有机氮通过酶和微生物作用下释放

14、氨的过程微生物将氨氧化成亚硝酸盐，进一步氧化成硝酸盐硝态氮在反硝化细菌作用下还原成氮气微生物细菌霉菌亚硝化菌硝化菌反硝化菌条件异养微生物：芽孢杆菌、节杆菌、木霉、曲霉、青霉等以HCO3-为碳源，自养；硝化反应消耗碱度，pH下降；耗氧4.2g/g（ NH4+- NO3-）。O2作为电子供体。异养兼性厌氧细菌，缺氧条件下反应；有机物作为电子供体，硝酸盐（亚硝酸盐）作为电子受体。传统脱氮工艺传统脱氮工艺传统脱氮工艺将含碳有机物的去除和氨化、硝化及反硝化在三个池中独立进行。传统脱氮工艺传统脱氮工艺有机物去除和硝化过程两个生化反应在一个系统中进行有机物去除和硝化过程两个生化反应在一个系统中进行, ,就三

15、就三段式生物脱氮工艺简化为两段式生物脱氮工艺段式生物脱氮工艺简化为两段式生物脱氮工艺传统脱氮工艺传统脱氮工艺传统脱氮工艺存在的问题传统脱氮工艺存在的问题 反硝化过程产生的碱度不能够被利用反硝化过程产生的碱度不能够被利用, ,使使得硝化过程容易出现碱度不足而需要投加得硝化过程容易出现碱度不足而需要投加碱度碱度; ; 同时后置反硝化时需要投加外碳源同时后置反硝化时需要投加外碳源, ,造成造成运行费用增加。运行费用增加。前置反硝化脱氮工艺前置反硝化脱氮工艺 80 年代后期出现了前置反硝化工艺,即将反硝化区域设置在系统前端,通过设置消化液回流为反硝化提供硝态氮。前 置 反 硝 化 生 物 脱 氮 工

16、艺 ( 简 称 A/O 工 艺 ), 又 称 MLE( Modified Ludzak-Ettinger)工艺,如图 1-5 所示。前置反硝化脱氮工艺优点前置反硝化脱氮工艺优点 有机碳源可以充分用于反硝化作用有机碳源可以充分用于反硝化作用, ,减少外减少外碳源的投加量碳源的投加量; ; 反硝化产生的碱度可以在后续硝化阶段被反硝化产生的碱度可以在后续硝化阶段被利用利用, ,从而减少硝化区域的碱投加量从而减少硝化区域的碱投加量; ; 原水中的有机物在缺氧区通过反硝化作用原水中的有机物在缺氧区通过反硝化作用去除去除, ,减少了好氧区有机物氧化所需的氧气减少了好氧区有机物氧化所需的氧气量。量。前置反硝化脱氮工艺缺点前置反硝化脱氮工艺缺点 增加了硝化液回流增加了硝化液回流, ,增加了运行费用增加了运行费用; ;因硝因硝化液回流比不可能太高化液回流比不可能太高, ,使得系统出水中使得系统出水中含有硝态氮含有硝态氮, ,使系统使系统 TN TN 去除率难以提高去除率难以提高A2O脱氮工艺脱氮工艺反硝化池反硝化池厌氧厌氧硝化池硝化池/去除去除BOD氨氮氨氮好氧好氧污水内回流(硝化液)外回流(污泥回流)