任务二城市生活污水除磷处理方案的确定PPT学习教案

1、会计学1 任务二任务二 城市生活污水除磷处理方案的确城市生活污水除磷处理方案的确 定定 信息检索、方案设信息检索、方案设 计计 各小组同学利用书籍、网络等检索工具 ，查阅污水除磷处理方面的相关信息及 城市生活污水除磷处理技术方案。检索 结束，学生讨论、小结、以小组为单位 确定初步设计方案。提供初步设计方案 。 第1页/共71页 方案汇报方案汇报 各小组派代表汇报方案，如有遗漏，组内 其它成员可以进行补充。教师总结点评方 案，重点介绍方案的总体设想和基本原理 。 第2页/共71页 完善方案、确定方案完善方案、确定方案 各小组对已提交的设计方案逐一进行讨 论。教师点评。各小组依据讨论情况， 修改完

2、善、确定城市生活污水除磷处理 方案。用CAD、WORD绘制设计方案 流程图。 第3页/共71页 理 论 讲 解 第4页/共71页 磷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(PO43-)、磷酸氢盐(HPO42-) 、 磷酸二氢盐H2PO4-、偏磷酸盐(PO3-) 聚合磷酸盐：焦磷酸盐(P2O74) 、三磷酸盐(P3O105-)、 三磷酸氢盐

3、(HP3O92-) 1、污水中磷的转化污水中磷的转化 一、一、污水生物除磷原理污水生物除磷原理 第5页/共71页 1、污水中磷的转化污水中磷的转化 污水中磷的转化过程主要是有机磷 无机磷 有机磷结构较复杂，但他们一般都带有易断裂 的PO、PS双键，偏聚磷酸盐主要包括焦 磷酸盐（Na4P2O7），三聚磷酸盐（Na5P3O10） 等，在厌氧条件下，他们都被生物酶水解，最 终生成无机磷酸盐。在好氧条件下，大分子有 机物被氧化生成CO2，随之，存在于其中的有 机磷也会被氧化为无机磷酸盐。这样，供为生 物体合成自身细胞所用而被去除。 第6页/共71页 2、生物除磷原理 污水生物除磷就是利用活性污泥的超量

4、磷吸 收现象（即微生物吸收的磷量超过微生物正 常生长所需要的磷量），通过污水生物处理 系统使水中的磷转化被微生物吸收。 在所有污水生物除磷工艺流程中都包含厌氧操作段和好氧操作段，完成有机磷 无机磷含磷微生物（污泥）的转化，使剩余污泥的含磷量达到3%7%。由于进入剩余污泥的总磷量增大，处理出水的磷浓度明显降低。 第7页/共71页 一般城市污水水质与排放要求 常规活性污泥法的微生物同化和吸附； 项项 目目进水水质进水水质/（mgL-1） 国家排放标准国家排放标准/（mgL-1） 一级一级A一级一级B CODcr2503005060 BOD51001501020 SS1502001020 TKN(N

5、H3-N)35（25）5（8）8（15） TP5611.5 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。 第8页/共71页 常规活性污泥法的微生物同化和吸附 普通活性污泥法剩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%。 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。 第9页/共71页 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。 经过厌氧状态释磷的活性污泥在好氧状态下有 很强的磷吸收

6、能力，这就是磷得以除去的原因 所在。 第10页/共71页 磷在污水处理过程中的转化步骤 厌氧环境中： 在没有溶解氧和硝态氮存在的厌氧条件下，污水中的 有机物（溶解性BOD）在厌氧发酵产酸菌（兼性细菌） 的作用下（发酵）转化为乙酸苷（VFAs（低分子发 酵产物挥发性有机酸）；而活性污泥中的聚磷菌 在厌氧的不利状态下，（吸收这些发酵作用或来自原 污水的VFA）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。 第11页/共71页 进入好氧状态后，聚磷菌的

7、活力得到恢复，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。 产生的新的聚磷菌细胞（富磷污泥），将在后面 的操作单元中通过剩余污泥的形式得到排放，从而将 磷从系统中除去。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： 第12页/共71页 厌氧环境 好氧环境 有机基质 产酸菌 P 乙酸 P 聚 P 聚 P

8、PHB PHB 聚 P 聚 P 聚磷菌 聚磷菌 聚磷菌 聚磷菌 生物除磷机理 第13页/共71页 聚磷菌在厌氧状态下释放磷获取量以吸收废水 中溶解性有机物，在好氧状态下降解吸收的溶 解性有机物获取能量以吸收磷，在整个生物除 磷过程中表现为PHB的合成和分解。 聚磷菌的作用机理 第14页/共71页 反应式- 厌氧释 磷 基本条件-溶解氧（DO）趋近于0，氮氧化 物（NOx）趋近于0，厌氧反应器内具有一定数 量的聚磷菌和其他厌氧异氧菌等。 第15页/共71页 反应式- 好氧摄 磷 基本条件-有一定的溶解氧，存在足够的有 机基质BOD及磷酸盐，有相当数量的好氧菌、 异氧菌及聚磷菌等。 第16页/共7

9、1页 3、生物除磷的影响因素 BOD负荷和有机物性质 溶解氧 厌氧区硝态氮 温度 pH值 泥龄 第17页/共71页 BOD负荷和有机物性质 厌氧段有机基质的种类、含量及其与微生物营养物质的比值（BOD5/TP）是影响除磷效果的重要因素。 分子量较小的易降解的有机物（如低级脂肪酸类物质）易于被聚磷菌利用。高分子难降解的有机物诱导释磷的能力较弱。 一般认为，进水中BOD5/TP要大于15，才能保证聚磷菌有着足够的基质需求而获得良好的除磷效果。 第18页/共71页 溶解氧 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。 一般厌氧段

10、的DO应严格控制在0.2mg/L以 下，而好氧段的DO控制在2.0mg/L左右。 第19页/共71页 厌氧区硝态氮 硝态氮包括硝酸盐氮和亚硝酸盐氮，其存在同 样也会消耗有机质（即降低了进水的有效 BOD5/P域值）而抑制聚磷菌对磷的释放，从 而影响在好氧条件下聚磷菌对磷的吸收。 硝态氮的存在会被部分生物聚磷菌（单细胞菌 ）利用作为电子受体进行反硝化，从而影响其 以发酵中间产物作为电子受体进行发酵产酸， 从而抑制了聚磷菌的释磷和摄磷能力及PHB的 合成能力。 第20页/共71页 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。 试验表明在53

11、0的范围内，都可以得到很 好的除磷效果。 第21页/共71页 pH值 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。 试验证明pH值在6.58.0的范围内时，磷的厌 氧释放比较稳定。pH值低于6.5时生物除磷的 效果会大大下降。 第22页/共71页 泥龄 同时脱氮除磷系统应处理好泥龄的矛盾。 污泥龄影响着污泥排放量及污泥含磷量，污泥 龄越长，污泥含磷量越低，去除单位质量的磷 须同时耗用更多的BOD。 第23页/共71页 二、二、污水生物除磷工艺污水生物除磷工艺 各小组同学利用书籍、网络等检索工具，查阅污水 除磷处理方面的相关信息及城市生活污水除磷处理 技术方案。检

12、索结束，学生讨论、小结、以小组为 单位确定初步设计方案。提供初步设计方案。 第24页/共71页 现有的除磷工艺可分为 主 流 除磷 侧 流 除 磷 A/O及在此基础上为了提高除磷效率而发展起来的 A2/O、UCT、Bardenpho等，主流工艺厌氧池在污 水水流方向上，磷的最终去除通过剩余污泥排放。 以Phostrip工艺为代表，结合生物除磷和化学除磷， 将部分回流污泥分流到厌氧池脱磷并用石灰沉淀， 厌氧池不在污水主流方向上，而在回流污泥的测流 中。 第25页/共71页 A/O工艺 污水和污泥顺次经厌氧和好氧交替循环流动。回流 污泥进入厌氧池可吸收降解一部分有机物，在简单 有机物诱导下，污泥中

13、聚磷菌释放出体内的磷，进 入好氧池废水中有机物得到好氧降解，同时污泥将 过量摄取废水中的磷，部分富磷污泥以剩余污泥的 形式排出，实现磷的去除。 第26页/共71页 在A段和O段BOD5均有所下降其中A段BOD5的下降 是由于聚磷菌利用废水中溶解性有机基质合成PHB 所造成的，而在O段的下降是由于异氧菌的好氧分 解。P的含量在A段有所升高，到了O段才有了大幅 度的降低。 A/O工艺 特性曲 线 第27页/共71页 A/O工艺优缺点 除磷效率低，处理城市污水时除磷率在75%左右，出 水含磷约1mg/L，很难进一步提高。 工艺流程简单，不需另加化学药品，基建和运行费用 低。厌氧池在好氧池之前，不仅有

14、利于抑制丝状菌的 生长，防止污泥膨胀，而且厌氧状态有利于聚磷菌的 选择性增殖，污泥的含磷量可达到干重的6%。A/O工 艺运行负荷高，泥龄和停留时间短，系统往往得不到 硝化，回流污泥也就不会携带硝酸盐回到厌氧区。 第28页/共71页 Phostri p工艺 废水经曝气池去除BOD5和COD，同时在好氧状态下过 量的摄取磷。在二沉池中，含磷污泥与水分离，会流 污泥一部分回流至曝气池，而另一部分分流至厌氧除 磷池。在厌氧除磷池中，回流污泥在好氧状态时过量 摄取的磷得到充分释放，污泥回流到曝气池。由除磷 池流出的富磷上清液进入化学沉淀池，投加石灰形成 Ca(PO4)2不溶物沉淀，通过排放含磷污泥去除磷

15、。 第29页/共71页 优点：出水总磷浓度低，小于1mg/L；回流污泥中磷含 量较低，对进水P/BOD没有特殊限制，即对进水水质 波动的适应性较强；大部分磷以石灰污泥的形式沉淀 去除，因而污泥的处置不像高磷剩余污泥那样复杂； Phostrip工艺还比较适合于对现有工艺的改造。总之， Phostrip工艺受外界条件影响小，工艺操作灵活，除磷 效果好且稳定。 第30页/共71页 三、化学沉淀法除磷技术 化学沉淀法是向污水中投加药剂，使水中磷酸离子生成难容性的盐，形成絮凝体与水分离，从而去除污水中所含磷的一种物量化学方法。 根据使用的药剂可分为石灰沉淀法和金属盐沉淀法两种。 第31页/共71页 表4

16、 石灰沉淀法和金属盐沉淀法比较 比较项目 石灰沉淀法金属盐沉淀法 混凝剂的必要投加 量 根据碱度,将PH值 调至一定值所需混凝 剂量 按与磷的物质的量 比 从沉淀物中再生混 凝剂 可以不可以 污泥产生量多少 污泥处理 处置容易困难 处理水中的溶解盐不增加增加 最适宜的PH值范 围 106-8 处理效率高一般 适用的处理规模大所有规模 其他同时进行氨的解吸 是经济的，但会生成 水垢。 投加的药剂对生物 处理有利 第32页/共71页 1、化学沉淀法除磷原理 石灰沉淀法 金属盐沉淀 法 采用的混凝剂有铝盐（硫酸铝、聚合氯化铝）、铁盐 （氯化亚铁、氯化铁、硫酸亚铁、硫酸铁）等。 第33页/共71页 2

17、、化学除磷的影响因素 石灰沉淀法 碱度 镁 镁的去除率对于H3PO4-P、H3PO4-可溶性磷的去除没有 影响，但当污水中的磷以H3PO3形式存在时，投加同一 石灰量，随着镁去除量的增加，上清液中磷的浓度相应 减少。 第34页/共71页 金属盐混凝 碱度 投加铝盐时为56，投加铁盐时为4左右。 第35页/共71页 物质的量比 当Ph值为4，金属盐与正磷酸正离子的物质的量比上 升直到1.2，正磷酸的去除率呈直线增加，当物质的 量比1.4时，磷基本上可100%被去除， 第36页/共71页 3、化学沉淀法除磷工艺 常用的化学除磷药剂： 金属盐药剂：二价及三价铁盐及铝盐 （氯化铝与硫酸铝等）；高分子聚

18、合 物，如聚合铝盐（PAC）、聚合铁（PFS） 等。 碱性药剂：20%40%石灰乳；40% 铝酸钠。 第37页/共71页 化学沉淀法除磷工艺 第38页/共71页 第39页/共71页 第40页/共71页 三、结晶法除磷技术结晶法除磷技术 在碱性条件下，溶液中的PO43-和Ca2+反应可以生成羟基 磷酸钙沉淀。 溶解度曲线右边称为稳定区，磷、 钙等都以离子状态存在，不产生 沉淀；过饱和溶解曲线右边为不 稳定区，达到这个区域时，迅速 生成颗粒微小的羟基磷酸钙从而 达到除磷的目的，此为化学沉淀 除磷的机理；溶解度曲线和过饱 和溶解度曲线之间的这个区称为 亚稳区，这时Ca2+和PO43-浓度乘 积小于溶

19、度积，在不加入其他固 体颗粒晶种时，通常不会产生沉 淀。 第41页/共71页 结晶法除磷工艺 第42页/共71页 新 建 处 理 厂 四、四、污水除磷工艺方案的选择 排放要求的计量基础：去除总量( kg/d)、 排放浓度（mg/L）或去除率(%)； 排放要求的时间基础：日平均、月平均或 年平均； 达标的时间限制：一次到位或分阶段达标； 其它重要水质指标的排放要求也要明确， 包括；B0D5、ss、pH、氨氮、总 氮和碱度。 第43页/共71页 更 新 改 造 厂 四、四、污水除磷工艺方案的选择 对于建议的设计规模，已有设施的水力学能 力是否足够； 已有设施是改造还是扩建，或两者均要。 已有设施的

20、使用期限和条件是否容许除磷技术的新（扩） 增； 已有的生物处理方式（活性污泥法或生物膜法等）胞能否 与满足处理要求的除磷工艺方案兼容。 上述基本问题得到答案之后，可采用与新厂相同的方式收 集所需的其它资料，并包括： 处于运行状态的已有设施的类型、能力和效率； 水线：水力学处理能力、生物处理能力、供氧能力、规划 或正在进行的改进； 泥线：浓缩与脱水能力、污泥稳定化能力及效率、最大处 置能力、污泥处理处置系统与可供选用的除磷技术的兼容性； 第44页/共71页 新建处理厂 1、目标明确、基础资料详实 2、全面考虑、综合比较 第45页/共71页 除磷方案的选择和确定方 法 第1步：首先确定污水除磷系统

21、是否新建，是仅除磷还是 同时除磷脱氮。一般情况下，对于新厂建设，应考虑所有 可能方案；对已建成的污水厂可以适当排除某些工艺方案。 第2步：根据除磷工艺的除磷能力找出能满足除磷要求的 各种工艺方案， 第3步：从已选出的能满足除磷或除磷脱氨要求的工艺中， 根据各种工艺的除磷和脱氮性能，以及确定的适用性原则 筛去不适用的工艺。能满足或满足基本出水水质要求的工 艺均进入第四步。 第4步：对所有可以采用的备选方案作技术经济分析，包 括投资和运行费用。同时还要考虑非经济因素的影响，包 括：占地、可靠性、环境影响评价和所需的操作水平。通 过综合经济效益分析即可选出满足处理要求的经济可行的 工艺方案。 第46

22、页/共71页 （b）Bardenpho生物脱氮工艺： 各小组同学利用书籍、网络等检索工具，查阅污水 除磷处理方面的相关信息及城市生活污水除磷处理 技术方案。检索结束，学生讨论、小结、以小组为 单位确定初步设计方案。提供初步设计方案。 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。 第47页/共71页 (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

23、系统。 厌氧-好氧除磷工艺流程 三、三、 生物除磷及生物脱氮除磷工艺生物除磷及生物脱氮除磷工艺 1.A/O生物除磷工艺 第48页/共71页 (2) Phostrip去除磷工艺流程： 第49页/共71页 三、生物除磷及生物脱氮除磷工艺三、生物除磷及生物脱氮除磷工艺 2. A2/O工艺 A2/O工艺基本流程 第50页/共71页 第51页/共71页 3. 改进的Bardenpho工艺 第52页/共71页 4.UCT工艺 第53页/共71页 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。 第54页/共71页 混合液回流 搅拌 搅拌 N2 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 BOD 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A2O工艺 MSBR脱氮除磷工艺 第55页/共71页 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