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第五章污水的深度处理及回用 第一节概述 一 污水再利用的目的及意义二 污水深度处理废水的高级处理 三级处理废水的深度处理的目的 是用于除去那些在常规二级处理过程中未被去除的和去除不够的污染物 以使出水在排放时符合受纳水体的水质标准 而在再用时符合具体用途的水质标准 这些污染物一般包括 残留的悬浮物和胶体生物耗氧和化学耗氧的有机物 BOD和COD 溶解性无机营养盐如氨氮 硝酸盐 磷酸盐等 去除废水中氮和磷是废水深度处理的主要内容之一 含有氮磷的废水排入湖泊水库或不流动的水体 则将导致水体中藻类的大量的繁殖 会导致水质恶化 使水体富营养化 根据资料说明 1gP和9 2gN可产生115g藻类 而115g藻类分解过程中需要消耗143g的氧 因此当藻类死亡时 会使水中的溶解氧大量消耗 甚至耗尽 致使鱼类等水生生物大量死亡 氨对水生生物是有毒的 当NH3浓度大于0 2mg L时 对鱼就有毒 当氨氮在水中硝化细菌作用下发生硝化反应时 会消耗水体中的溶解氧 1g氨氮需氧4 75g 硝化作用产生的硝酸盐 会提高地面水和地下水的硝酸盐含量 高水平的硝酸盐水作为饮用水 会引起婴儿高铁血红蛋白症 使婴儿发育不全 亚硝酸盐进入人体具有致癌作用 第二节污水深度处理的原理和技术一 城市污水深度处理对象深度处理的目的不同 处理的对象和程度也不一样 二 城市污水除氨与脱氮氮的形态 有机氮 氨氮 硝酸盐氮 亚硝酸盐氮 一 物化法脱氮1 气提法除氨 氨氮石灰法除氮原理 PH值大于11去除率可达95 2 折点加氯NH4 1 5HOCL 0 5N2 1 5H2O 2 5H 1 5CL 3 选择性离子交换天然的斜发沸石树脂 二 生物法除氮1 生物脱氮基本原理 1 氨化作用 有机氮转化为氨态氮 2 同化作用 一部分氮转化为微生物细胞 3 硝化作用亚硝酸菌 好氧自养菌NH4 1 5O2 NO2 H2O 2H 能量硝酸菌 NO2 0 5O2 NO3 能量硝化细菌生长环境条件 1 溶解氧 最好2mg L以上 硝化细菌在活性污泥中约占5 左右 大部分的硝化细菌将处于生物絮体内部 2 温度 20 30度 3 PH值 7 2 8 2 4 污泥龄 硝化菌的生长世代周期较长 为了保证硝化作用的进行 污泥龄应大于硝化菌最小世代时间两倍以上 5 BOD值 过高 将有助于异养菌的迅速增殖 微生物中的硝化菌的比例下降 4 反硝化作用反硝化菌 异养兼性厌氧菌NO3 1 3CH3OH NO2 1 3CO2 2 3H2O 能量NO2 1 2CH3OH 1 2N2 1 2CO2 1 2H2O OH 能量反硝化菌生长环境条件 1 碳源 2 PH值 7 0 8 03 溶解氧 0 5mg L以下 4 温度 20 35度 2 生物脱氮工艺 1 生物脱氮A O工艺A O anoxic oxygen 系统中 硝化段的溶解氧一般为2 4mg L 反硝化段的溶解氧应小于0 5mg L A O活性污泥法脱氮系统流程 2 A2 O工艺这种脱氮系统的工艺流程是让废水依次经过厌氧 缺氧 好氧三个阶段 故称为厌氧 缺氧 好氧脱氮系统 简称A A O系统 也称为A2 O系统 该系统是以去除有机碳 氮和磷为主的废水处理工艺 A A O系统流程图 3 UTC工艺流程 工艺特点 UCT工艺是目前比较流行的厌氧与好氧相结合的生物除磷工艺流程 它是在A A 0工艺的基础上对回流方式作了调整以后提出的 其与A A 0工艺的不同之处在于它的污泥回流是缺氧池回流到厌氧池 这样就阻止了处理系统中硝酸盐 NO3 进入到厌氧池而影响在厌氧过程中磷的充分释放 但在运行过程中 须注意当进水中的总氮与COD的比值较高时 应减少混合液的回流比 以防止NO3 进入到厌氧池中 4 活性污泥多级脱氮传统工艺 5 两级生物脱氮工艺 6 AB工艺 7 生物膜脱氮工艺 8 氧化沟工艺 9 脱氮新工艺 短程硝化反硝化技术SHARON工艺 高温 30 35度 下亚硝化细菌的最小停留时间小于硝化细菌 通过控制温度 停留时间和PH值使反应器中的硝化菌被自然淘汰 OLAND工艺 通过控制溶解氧 使硝化反应仅进行到 NH4 1 5O2 NO2 H2O 2H 能量 同时硝化反硝化脱氮技术 SND 微生物生存微环境 活性污泥的外部为好氧区 可进行生物硝化反应 在活性污泥的内部 则可形成缺氧区进行反硝化反应 ANAMMOX工艺 在厌氧条件下 以NO3 为电子受体 将氨转化为N2 吸附脱氮技术 固定化技术 使用沸石吸附固定硝化细菌 让含氨废水首先通过填有已固定硝化细菌的沸石吸附柱 然后再用反硝化工艺进行脱氮处理 生物电极脱氮技术 采用固定化微生物电极 在生物和电化学双重作用下降解硝酸盐氮 微弱的电流可以刺激微生物的代谢活动 将脱氮菌作为生物膜固定在以炭为材料的电极上 成为固定化微生物电极 通过在电极间通电产生的电解氢作为脱氮的电子供体 阳极 C 2H2O CO2 4H 4e 阴极 4H 4e 2H22NO3 5H2 N2 4H2O 2OH 三 城市污水除磷常见的存在形态 磷酸盐 聚磷酸盐 有机磷 一 生物除磷1 生物除磷的原理某些细菌在好氧条件下具有过量吸收磷酸盐的能力 而在厌氧条件下细菌又可释放出磷酸盐的能力 1 聚磷菌作用 好氧异养菌 2 厌氧放磷 兼性菌 无溶解氧和硝态氮 3 好氧吸磷生物除磷影响因素 1 溶解氧 好氧区 大于2mg L厌氧区 小于0 2mg L 2 厌氧区硝态氮 抑制磷的释放 3 温度 4 PH值 6 8 5 BOD负荷和有机物性质 足够的易降解的有机物有利除磷 6 污泥龄 短 2 生物除磷工艺 AO工艺 二 化学沉淀除磷1 石灰除磷5Ca2 4OH 3HPO42 Ca5OH PO4 3 3H2O2 铝盐除磷Al2 SO4 3 2PO43 2AlPO4 3SO42 3 铁盐除磷 三 生物化学组合除磷1 Phostrip工艺 2 活性污泥与生物膜结合工艺AS BIOFILM 3 BCFS工艺 四 结晶法除磷工艺在碱性条件下 溶液中的PO43 和Ca2 反应生成羟基磷酸钙沉淀 四 城市污水同步脱磷除氮1 厌氧 缺氧 好氧工艺A2O工艺 2 UCT工艺 3 改良Bardenpho工艺4 VIP工艺 类似UCT 5 SBR工艺6 氧化沟脱氮除磷工艺7 ADMONT工艺 改进AB工