淀粉废水处理技术 文档

1、淀粉废水的处理技术,一,氮磷的去除,二,淀粉废水的深度处理,淀粉废水处理基本工艺,预处理（沉淀、气浮）,厌氧,好氧,深度处理（沉淀、过滤、气浮）,预处理：气浮与沉淀？,厌氧：处理率越高越好？,好氧：容易忽视，恰恰是达标关键,深度处理：总磷、,COD,达标关键,一,氮、磷的去除,一、氮的去除,废水中的氮以有机氮、氨氮、亚硝酸氮和硝酸氮,四种形式存在。,1.,化学法除氮,(1),吹脱法,:,废水中，,NH,3,与,NH,4,+,以如下的平衡状态共存：,?,?,?,?,?,OH,N,H,O,H,N,H,4,2,3,这一平衡受,pH,的影响，,pH,为,10.511.5,时，因废水,中的氮呈饱和状态而

2、逸出，所以吹脱法常需加石灰。,吹脱过程包括将废水的,pH,提高至,10.511.5,，然后曝,气，这一过程在吹脱塔中进行。,通过适当的控制，可完全去除水中的氨氮。,为减少氯的投加量，常与生物硝化联用，先硝,化再除微量的残留氨氮。,(2),折点加氯法,:,含氨氮的水加氯时，有下列反应：,?,?,?,?,?,?,Cl,H,H,O,Cl,O,H,Cl,2,2,O,H,H,Cl,NH,HOCl,NH,2,2,4,?,?,?,?,?,?,O,2H,H,NHCl,2HOCl,NH,2,2,4,?,?,?,?,?,?,O,3H,3Cl,5H,N,3HOCl,2NH,2,2,4,?,?,?,?,?,?,?,?

3、,?,O,3H,H,NCl,3HOCl,NH,2,3,4,?,?,?,?,?,?,(3),离子交换法,:,常用天然的离子交换剂，如沸石等。,与合成树脂相比，天然离子交换剂价格便宜且,可用石灰再生。,2.,生物法脱氮,(1),生物脱氮机理,生物脱氮是在微生物的作用下，将有机氮和氨态,氮转化为,N,2,和,N,x,O,气体的过程。其中包括硝化和反硝,化两个反应过程。,同化作用去除的氮依运行条件和水质而定，如果,微生物细胞中氮含量以,12.5%,计算，同化氮去除占原,污水,BOD,的,2%5%,，氮去除率在,8%20%,。,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、尿素、胺类化合

4、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,NH,3,及,NH,4,+,等。,微生物分解有机氮化合物产生氨的过程称为氨化作,用，很多细菌、真菌和放线菌都能分解蛋白质及其含氮,衍生物，其中分解能力强并释放出氨的微生物称为氨化,微生物，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：,3,2,2,NH,RCOHCOOH,O,H,COOH,RCHNH,?,?,?,3,2,2,2,NH,CO,RCOCOOH,O,COOH,RCHNH,?,?,?,?,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,（,NH,3,-N,）,（细菌细胞）

5、,（净增长）,O,2,硝化,自溶和自身氧化,亚硝态氮,反硝化,（,NO,2,-,）,O,2,有机碳,硝化,硝态氮,反硝化,氮气,（,NO,3,-,）,（,N,2,）,有机碳,硝化反应是在好氧条件下，将,NH,4,+,转化为,NO,2,-,和,NO,3,-,的过程。,O,2H,4H,2NO,3O,2NH,2,2,亚,硝酸菌,2,4,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,3,2,2,NO,2,O,2,NO,2,硝酸菌,总反应式为：,O,H,H,2,NO,O,2,NH,2,3,2,4,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,硝化细菌,硝化细菌是化能自养菌，生长率

6、低，对环境条件,变化较为敏感。温度、溶解氧、污泥龄、,pH,、有机,负荷等都会对它产生影响。,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,3,2e,2,2e,2e,2,2e,4,N,NO,硝,酰,酰,NOH,羟,胺,OH,NH,NH,硝化反应：,硝化过程的影响因素：,（,a,）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,NH,3,和,NO,2,-,，氧是硝化反应的电子受体，反应器内溶解氧,含量的高低，必将影响硝化反应的进程，在硝化反应,的曝气池内，溶解氧含量不得低于,1mg/L,，多数学者,建议溶解氧应保持

7、在,1.22.0mg/L,。,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,CaCO,3,计）,7.14g,。,对硝化菌的适宜的,pH,为,8.08.4,。,（,b,）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2030，,15以下时，硝化反应速度下降，5时完全,停止。,

8、（,d,）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，否则将使硝化菌从系统中,流失殆尽，一般认为硝化菌最小世代时间在适,宜的温度条件下为,3d,。,SRTn,值与温度密切相关，,温度低，,SRTn,取值应相应明显提高。,（,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,NH,4,-N,、,高浓度的,NO,x,-N,、高浓度的有机基质、部分有,机物以及络合阳离子等。,反硝化反应是指在无氧的条件下，反硝化菌将硝,酸盐氮,(NO,3,-,),和亚硝酸盐氮,(NO,2,-,),还原为氮气的过程。,O,H,4,CO

9、,2,NO,6,OH,CH,2,6NO,2,2,2,3,3,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,硝酸还原菌,-,2,2,2,3,2,6O,O,H,3,CO,3,N,3,OH,CH,3,6NO,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,亚硝酸还,原菌,反硝化菌属异养兼性厌氧菌，在有氧存在时，它,会以,O,2,为电子进行呼吸；在无氧而有,NO,3,-,或,NO,2,-,存在,时，则以,NO,3,-,或,NO,2,-,为电子受体，以有机碳为电子供,体和营养源进行反硝化反应。,-,2,2,2,3,3,6OH,O,H,7,CO,5,N,3,OH,CH,5,6NO,?,?,?,?,?,?,?,?,?

10、,?,反硝化菌,总反应式为：,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：,O,19H,N,O,H,C,3,H,3,CO,OH,CH,14,NO,3,2,2,7,5,2,3,3,?,?,?,?,?,?,?,?,?,O,2.4,0.76,N,47,.,0,N,O,H,.065C,0,H,OH,CH,08,.,1,NO,2,2,2,2,7,5,3,3,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,式中：,C,5,H,7,O,2,N,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,NO,3,-N,经异化过,

11、程还原，,4,经同化过程合成微生物。,反硝化过程的影响因素：,（,a,）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，对于城市污水，当原污水,BOD,5,/TKN35,时,即可认为碳源充足；二是外加碳源，多采用甲醇,（,CH,3,OH,），因为甲醇被分解后的产物为,CO,2,和,H,2,O,，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,6.57.5,。,pH,高于,8,或低于,6,，反硝化速率将大为下,降。,（,c,）溶解氧浓度：反硝化菌属异养兼性厌氧菌，,在无分子氧同时

12、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。这样，反硝化,反应宜于在缺氧、好氧条件交替的条件下进行，溶解,氧应控制在,0.5 mg/L,以下。,（,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。,在反硝化反应中，最大的问题就是污水中可用,于反硝化的有机碳的多少及其可生化程度。,碳源,原水中含有的有机碳,外加碳源，多

13、用甲醇,内源呼吸碳源,细菌体内的原,生物质及其贮存的有机物,(2),生物脱氮工艺,（,a,）三段生物脱氮工艺：,将有机物氧化、硝化以及反硝化段独立开来，每,一部分都有其自己的沉淀池和各自独立的污泥回流系,统。,（,b,）,Bardenpho,生物脱氮工艺：,设立两个缺氧段，第一段利用原水中的有机物,为碳源和第一好氧池中回流的含有硝态氮的混合液,进行反硝化反应。,为进一步提高脱氮效率，废水进入第二段反硝,化反应器，利用内源呼吸碳源进行反硝化。,曝气池用于吹脱废水中的氮气，提高污泥的沉,降性能，防止在二沉池发生污泥上浮现象。,（,c,）缺氧,好氧生物脱氮工艺：,该工艺将反硝化段设置在系统的前面，又

14、称前,置式反硝化生物脱氮系统。,反硝化反应以水中的有机物为碳源，曝气池中,含有大量的硝酸盐的回流混合液，在缺氧池中进行,反硝化脱氮。,缺氧,-,好氧生物脱氮工艺,磷也是有机物中的一种主要元素，是仅次于氮的微生物生,长的重要元素。,磷主要来自：人体排泄物以及合成洗涤剂、牲畜饲养场及,含磷工业废水。,危害：促进藻类等浮游生物的繁殖，破坏水体耗氧和复氧,平衡；使水质迅速恶化，危害水产资源。,含磷化合物,有机磷,有机磷包括磷酸甘油酸、磷肌酸等,无机磷,磷酸盐：正磷酸盐,(PO,4,3-,),、磷酸氢盐,(HPO,4,2-,),、,磷酸二氢盐,H,2,PO,4,-,、偏磷酸盐,(PO,3,-,),聚合磷

15、酸盐：焦磷酸盐,(P,2,O,7,4,),、三磷酸盐,(P,3,O,10,5-,),、,三磷酸氢盐,(HP,3,O,9,2-,),二、污水中磷的去除,水质与排放要求,常规活性污泥法的微生物同化和吸附；,如何去除以达到排放标准？,生物强化除磷；,投加化学药剂除磷。,城镇污水排放标准,GB25461-2019,GB18918-2019,（直接排放）,2019.12.31,前,2019.1.1,后,一级,A,一级,B,一级,A,一级,B,表,1,表,2,表,3,1,1.5,0.5,1,3,1,0.5,原水浓度：,3,8mg/L,80,120mg/L,常规活性污泥法的微生物同化和吸附,普通活性污泥法剩

16、余污泥中磷含量约占微生物干,重的,1.5%2.0%,，通过同化作用可去除磷,12%20%,。,observe,015,.,0,dBOD,dTP,y,?,?,生物强化除磷工艺可以使得系统排除的剩余污泥,中磷含量占到干重,5%6%,。,生物强化除磷工艺,如果还不能满足排放标准，就必须借助化学法除,磷。,生物强化除磷工艺,利用好氧微生物中聚磷菌在好氧条件下对污水中,溶解性磷酸盐过量吸收作用，然后沉淀分离而除磷。,污水中的有机物在厌氧发酵产酸菌的作用下转化,为乙酸苷；而活性污泥中的聚磷菌在厌氧的不利状态,下，将体内积聚的聚磷分解，分解产生的能量一部分,供聚磷菌生存，另一部分能量供聚磷菌主动吸收乙酸,苷

17、转化为,PHB(,聚,-,羟基丁酸,),的形态储藏于体内。,聚磷分解形成的无机磷释放回污水中，这就是厌,氧释磷。,厌氧环境中：,进入好氧状态后，聚磷菌将储存于体内的,PHB,进行好氧分解并释出大量能量供聚磷菌增殖等生理,活动，部分供其主动吸收污水中的磷酸盐，以聚磷,的形式积聚于体内，这就是好氧吸磷。,剩余污泥中包含过量吸收磷的聚磷菌，也就是,从污水中去除的含磷物质。,普通活性污泥法通过同化作用除磷率可以达到,12%20%,。而具生物除磷功能的处理系统排放的剩,余污泥中含磷量可以占到干重,5%6%,，去除率基本,可满足排放要求。,好氧环境中：,厌,氧,环,境,好,氧,环,境,有,机,基,质,产,

18、酸,菌,P,乙,酸,P,聚,P,聚,P,P,H,B,P,H,B,聚,P,聚,P,聚,磷,菌,聚,磷,菌,聚,磷,菌,聚,磷,菌,生物除磷机理,（,1,）厌氧环境条件：,（,a,）氧化还原电位：,Barnard,、,Shapiro,等人研究,发现，在批式试验中，反硝化完成后，,ORP,突然下,降，随后开始放磷，放磷时,ORP,一般小于,100mV,；,（,b,）溶解氧浓度：厌氧区如存在溶解氧，兼性,厌氧菌就不会启动其发酵代谢，不会产生脂肪酸，,也不会诱导放磷，好氧呼吸会消耗易降解有机质；,（,c,）,NO,x,-,浓度：产酸菌利用,NO,x,-,作为电子受体，,抑制厌氧发酵过程，反硝化时消耗易生

19、物降解有机,质。,生物除磷影响因素：,（,2,）有机物浓度及可利用性：碳源的性质对吸放磷,及其速率影响极大，传统水质指标很难反映有机物组成,和性质，,ASM,模型对其进一步划分为：,（,a,）,1987,年发展的,ASM1:,COD,tot,=S,S,+S,I,+X,S,+X,I,（,b,）,2019,年发展的,ASM2:,溶解性与颗粒性：,S,A,+S,F,+S,I,+X,S,X,I,S,表示溶解性组分，,X,表示颗粒性组分；下标,S,溶解,性，,I,惰性，,A,发酵产物，,F,可发酵的易生物降解的。,生物除磷影响因素：,（,3,）污泥龄：污泥龄影响着污泥排放量及污泥含,磷量，污泥龄越长，污

20、泥含磷量越低，去除单位质量,的磷须同时耗用更多的,BOD,。,Rensink,和,Ermel,研究了污泥龄对除磷的影响，结,果表明：,SRT=30d,时，除磷效果,40%,；,SRT=17d,时，除,磷效果,50%,；,SRT=5d,天时，除磷效果,87%,。,同时脱氮除磷系统应处理好泥龄的矛盾。,生物除磷影响因素：,（,4,）,pH,：与常规生物处理相同，生物除磷系统,合适的,pH,为中性和微碱性，不合适时应调节。,生物除磷影响因素：,（,5,）温度：在适宜温度范围内，温度越高释磷速,度越快；温度低时应适当延长厌氧区的停留时间或,投加外源,VFA,。,（,6,）其他：影响系统除磷效果的还有污

21、泥沉降性,能和剩余污泥处置方法等。,(1) A/O,法是由厌氧池和好氧池组成的同时去除,污水中有机污染物及磷的处理系统。,厌氧,-,好氧除磷工艺流程,三、,生物除磷及生物脱氮除磷工艺,1.A/O,生物除磷工艺,(2) Phostrip,去除磷工艺流程：,三、生物除磷及生物脱氮除磷工艺,2. A,2,/O,工艺,A,2,/O,工艺基本流程,进水,沉淀池,厌氧池,缺氧池,好氧池,剩余污泥,出水,内回流,污泥回流,进,气,管,3.,改进的,Bardenpho,工艺,4.UCT,工艺,5. SBR,工艺,SBR,工艺是将除磷脱氮的各种反应，通过,时间顺序上的控制，在同一反应器中完成。,混,合,液,回,

22、流,搅,拌,搅,拌,N,2,沉,淀,池,原,污,水,处,理,出,水,厌,氧,反,应,器,缺,氧,反,应,器,好,氧,反,应,器,磷,释,放,脱,氮,B,O,D,去,除,、,硝,化,磷,吸,收,污,泥,回,流,剩,余,污,泥,污,泥,回,流,混,合,液,回,流,泥,序,批,池,预,水,厌,厌,缺,好,缺,分,氧,氧,氧,氧,出,水,氧,离,池,池,池,池,序,批,池,进,水,剩,余,污,泥,MSBR,工艺,传统,A,2,O,工艺,MSBR,脱氮除磷工艺,M,排,泥,泵,搅,拌,器,序,批,池,1,#,内,循,环,回,流,混,合,液,回,流,混,合,液,回,流,进,水,Q,缺,氧,池,一,泥,水,

23、分,离,池,厌,氧,池,缺,氧,池,二,主,曝,气,池,3,#,2,#,4,#,5,#,6,#,上,清,液,出,水,Q,序,批,池,7,#,出,流,混,合,液,Q,M,?,?,￥,?,a,1,￥,?,a,2,￥,?,a,3,￥,?,a,4,￥,?,a,5,￥,?,a,6,￥,?,a,7,?,?,1,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,3,?,?,2,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,3,?,?,3,?,3,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,3,?,?,4,3,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,5,3,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,

24、?,?,?,?,?,?,6,3,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,3,MSBR,池平面图,MSBR,单元工作状态,M,M,M,进水,M,出水,M,M,6.,三沟式氧化沟,处,理,出,水,M,M,回,系,统,处,理,M,搅,拌,器,M,搅,拌,器,1,#,2,#,3,#,M,M,M,M,M,曝,气,进,水,7. UNITANK,工艺,8. YAAO,工艺,进水,预缺氧,厌氧,好氧,缺氧,好氧,二沉池,出水,碳源分流,污泥回流,四、主要的脱氮除磷活性污泥法功能表及影响因素,1.,脱氮除磷工艺及功能表,2.,脱氮除磷活性污泥法的影响因素,环境因素，如温度、,pH,、溶解氧。,工艺因素，如泥龄、各反应区的