脱氮除磷与城市污水深度处理

1、LOGOContents二、去除机理二、去除机理一、概述一、概述三、工艺三、工艺 4. 影影响响A2O脱氮脱氮除磷的因素除磷的因素 5. A2O脱氮脱氮除磷技除磷技术术的的应应用案例用案例vN、P的来源的来源1、城市生活污水 城市生活污水中的氮、磷主要源于人体食物中蛋白质代谢的废物，厕所冲洗、厨房洗涤、洗衣等。2、工厂工业废水工业废水中的氮、磷既取决于工厂所有原料的性质，也有生产工艺和产品种类有关。氮肥厂、炼油厂、肉类加工厂等。3、农业灌溉污水 含氮、磷的化肥和农药，家畜养殖的废弃物。危害v氮氮、磷磷等植物营养物质含量过多所引起的水质污等植物营养物质含量过多所引起的水质污染。染。水体中氮的形态

2、进入水体的进入水体的氮氮无机氮无机氮氨态氮氨态氮游离氨态氮游离氨态氮NH3-N铵盐态氮铵盐态氮NH4+-N硝态氮硝态氮硝酸盐态的硝酸盐态的氮氮NO3-N亚硝酸盐态亚硝酸盐态的氮的氮NO2-N有机氮有机氮尿素尿素氨基酸氨基酸蛋白质蛋白质脂肪胺脂肪胺水体中磷的形态二、脱氮除磷机理二、脱氮除磷机理物化法物化法废水的物理化学方法脱氮工艺主要有化学沉淀法、空气吹脱法等生物法生物法生物脱氮除磷1、化学沉淀法化学沉淀法v反应机理：反应机理：通过投加通过投加Mg2+、PO43+，使之与废水中，使之与废水中的氨氮生成难溶的复盐的氨氮生成难溶的复盐MgNH4PO46H2O(MAP鸟鸟类石类石)沉淀物，净化废水中的

3、氨氮。沉淀物，净化废水中的氨氮。 Mg2+NH4+HPO42-+6H2OMgNH4PO46H2O+H+ Mg2+NH4+PO43-+6H2OMgNH4PO46H2O Mg2+NH4+H2PO42-+6H2OMgNH4PO46H2O+2H+v适用于适用于高浓度氨氮废水处理，含有大量对微生物高浓度氨氮废水处理，含有大量对微生物有害的物质不宜采用生化法处理时；有害的物质不宜采用生化法处理时；v工艺控制条件：工艺控制条件： pH、物料比、物料比2、空气吹脱和蒸汽气提法空气吹脱和蒸汽气提法v反应机理：反应机理：利用废水中所含氨氮等挥发性物质的利用废水中所含氨氮等挥发性物质的实际浓度与平衡浓度之间存在的差

4、异，在碱性条实际浓度与平衡浓度之间存在的差异，在碱性条件下用空气吹脱或用蒸汽汽提，使废水中的氨氮件下用空气吹脱或用蒸汽汽提，使废水中的氨氮等挥发性物质不断液相转移到气相中，去除废水等挥发性物质不断液相转移到气相中，去除废水中的氨氮。中的氨氮。v工艺流程图：工艺流程图： 工艺控制条件：工艺控制条件：v pH值、温度值、温度 3、废水的生物脱氮废水的生物脱氮v原理：原理：先将废水中有机氮转化为氨氮，然后通过先将废水中有机氮转化为氨氮，然后通过硝化反应将氨氮转化为硝态氮，再通过反硝化反硝化反应将氨氮转化为硝态氮，再通过反硝化反应将硝态氮还原成气态氮从水中逸出，达到废水应将硝态氮还原成气态氮从水中逸出

5、，达到废水脱氮的目的。脱氮的目的。v流程图：流程图：氨化反应氨化反应硝化反应硝化反应反硝化反应反硝化反应（1）氨化反应）氨化反应v有机氮化合物在好氧菌和氨化菌的作用下分解转有机氮化合物在好氧菌和氨化菌的作用下分解转化为氨氮。化为氨氮。222RCOOH/NHCOCOOHRCHNH氨化菌好氧菌（2）硝化反应）硝化反应v硝化反应是将氨氮转化为硝态氮的过程。v（1）亚硝酸菌将氨氮转化为亚硝酸盐（NO2-）v硝酸菌将亚硝酸盐进一步氧化为硝酸盐（ NO3- ）O2H4H2NO3O2NH22亚硝酸菌24 322NO2ONO2硝酸菌OHH2NOO2NH2324硝化细菌过程过程v溶解氧：1.22.0mg/Lvp

6、H: 8.08.4v有机物含量：不应过高nBOD值过高，将使增殖速度较快的异养型细菌迅速增殖，限制硝化菌增殖v适宜温度：2030v硝化菌在反应器内的停留时间：最小世代时间 (在适宜的温度条件下为3d) v有毒物质：重金属、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。（3）反硝化反应反硝化反应v反硝化反应是指硝化过程中产生的硝酸盐或亚硝酸盐在反硝化菌的作用下还原成气态氮的过程。 2NO2-+3H2N2+2OH-+2H2O 2NO2-+5H2N2+2OH-+4H2Ov 反硝化过程从NO3-还原为N2的过程经历4步过程： NO3-NO2-NON2ON反硝化过

7、程的影响因素反硝化过程的影响因素v碳源： BOD5 TN之比大于4vpH：最适宜的pH是6.57.5。v溶解氧浓度：0.5 mg/L。v温度：2040。 4、废水的生物除磷废水的生物除磷 o优点优点n氨化、硝化和反硝化分别在各自的反应器内进行，并氨化、硝化和反硝化分别在各自的反应器内进行，并各自回流在沉淀池分离的污泥，过程控制明确，反应各自回流在沉淀池分离的污泥，过程控制明确，反应速度快且反应进行较彻底，脱氮效果较好。速度快且反应进行较彻底，脱氮效果较好。o 缺点：缺点：n流程长，构筑物多，基建费用高；流程长，构筑物多，基建费用高；n需要外加碱和碳源，运行费用高；需要外加碱和碳源，运行费用高；

8、n出水中往往存在一定量的甲醇，形成出水中往往存在一定量的甲醇，形成BOD5及及COD，需要后曝气池加以去除；需要后曝气池加以去除；n管理较为复杂。管理较为复杂。 两级生物脱氮工艺两级生物脱氮工艺o将三级生物脱氮工艺的一、二级合并将三级生物脱氮工艺的一、二级合并原废水碱BOD去除，硝化反应器（好氧）污泥回流剩余污泥反硝化反应器（缺氧）沉淀池出水N2内循环（硝化液回流）回流硝酸盐，回流硝酸盐，在反硝化反应器中在反硝化反应器中被还原成被还原成N2，达到脱氮目的；，达到脱氮目的；回流反硝化菌，回流反硝化菌，保证反硝化反应器中微生保证反硝化反应器中微生物的浓度，利用原水中的有机物作为物的浓度，利用原水中

9、的有机物作为C源源分建式分建式A1/O 生物脱氮工艺流程生物脱氮工艺流程A1/O流程中的缺氧和好氧池可以是两个独立的构筑物，也可以合建在一个构筑物内，使用隔板将两段分开。o流程简单，构筑物少，基建费用大幅度节省；流程简单，构筑物少，基建费用大幅度节省；o不需要外加碳源，降低了运行费用；不需要外加碳源，降低了运行费用；o好氧池设在缺氧池后，不需要再建后曝气池；好氧池设在缺氧池后，不需要再建后曝气池；o缺氧池在好氧池前，既可减轻好氧池的有机负缺氧池在好氧池前，既可减轻好氧池的有机负荷，也有利于控制污泥膨胀；荷，也有利于控制污泥膨胀；o反硝化过程中产生的碱度可补偿硝化过程消耗反硝化过程中产生的碱度可

10、补偿硝化过程消耗的碱度一半左右，对含氮浓度不高的废水可不的碱度一半左右，对含氮浓度不高的废水可不必另行加碱。必另行加碱。 o回流的混合液含有一定的溶解氧，使反硝化回流的混合液含有一定的溶解氧，使反硝化区难于保持理想的缺氧状态，影响反硝化效区难于保持理想的缺氧状态，影响反硝化效率，工程实际中率，工程实际中A/OA/O法的脱氮效率一般在法的脱氮效率一般在85%85%以下；以下；o要取得满意的脱氮效果，必须保证足够大的要取得满意的脱氮效果，必须保证足够大的混合液回流比混合液回流比-增加系统的运行费用；增加系统的运行费用；o运行管理要求较高，如沉淀池管理不当会产运行管理要求较高，如沉淀池管理不当会产生

11、污泥上浮，内循环比或反硝化区生污泥上浮，内循环比或反硝化区DODO控制不控制不当会影响反硝化处理效率等。当会影响反硝化处理效率等。A1/O生物脱氮的设计要点：生物脱氮的设计要点：oBOD5 ：TN 4n70mg/L（以（以CaCO3计）计）o计算反应池总容积计算反应池总容积n按污泥负荷计算按污泥负荷计算 动力学计算：动力学计算：o反应池中缺氧池和好氧池的容积比反应池中缺氧池和好氧池的容积比: 按试验数据或按试验数据或工程经验确定工程经验确定,一般为一般为1：2 1：1o好氧池需氧量好氧池需氧量SNXSQV0)1 ()(0cdvceKXSSYQV常用参数：常用参数：V 曝气池的容积曝气池的容积（

12、m3）；So 曝气池进水曝气池进水BOD5（mg/L） Se 曝气池出水曝气池出水BOD5（mg/L） Q 曝气池的设计流量曝气池的设计流量（m3/d）；Us污泥负荷污泥负荷 kgBOD5/(kg MLSSd)；Xa混合液悬浮固体平均浓度混合液悬浮固体平均浓度（g MLSS/L）Uv容积负荷容积负荷(kgBOD5/m3)；X 混合液挥发性悬浮固体浓度混合液挥发性悬浮固体浓度（g MLVSS/L）； 曝气池污泥浓度剩余污泥量泥龄1VcdobsKYY1根据污泥泥龄：根据污泥泥龄：Y ：污泥产率系数（：污泥产率系数（kg MLVSS/kgBOD5）；在）；在20时，时，Y=0.3-0.5。如无初沉池

13、，。如无初沉池，Y值须通过试验确定；值须通过试验确定；Yobs：污泥净产率系数（：污泥净产率系数（kg MLVSS /kgBOD5），有初沉池时），有初沉池时取取0.2-0.6，无初沉池时取，无初沉池时取0.4-0.8；c：设计污泥泥龄，：设计污泥泥龄，12-30d；Kd: 衰减系数（衰减系数（d-1），），20的数值为的数值为0.04-0.075，常取，常取0.06。项项 目目单单 位位A1/O参数值参数值传统法传统法参数值参数值BOD污泥负荷污泥负荷UskgBOD5/(kgMLSSd)0.050.150.2-0.4总氮负荷率总氮负荷率kgTN/(kgMLSSd) 0.05污泥浓度污泥浓度(

14、MLSS)Xag/L2.54.01.5-2.5污泥龄污泥龄Cd12305-15污泥产率污泥产率YkgVSS/kgBOD50.30.50.4-0.8需氧量需氧量O2kgO2/kgBOD51.11.80.7-1.2水力停留时间水力停留时间HRT8164-12h其中缺氧段其中缺氧段0.53.0h 污泥回流比污泥回流比 R%5010025-50混合液回流比混合液回流比 Ri%100400 总处理效率总处理效率%9095(BOD5)90-95%6085(TN)V V2 2：反硝化池所需容积（反硝化池所需容积（m m3 3）；）；N N：需要还原的硝酸盐氮（需要还原的硝酸盐氮（kgNOkgNO3 3-N/

15、d-N/d）；）； K Kdede：反硝化速率（反硝化速率（kg N/kg MLSS.dkg N/kg MLSS.d）,20,20的的K Kdede值可值可采用采用0.03-0.06 (kgNO0.03-0.06 (kgNO3 3-N/kg MLSS-N/kg MLSSd)d)；温度修正：；温度修正： X Xa a：混合液悬浮固体浓度（混合液悬浮固体浓度（MLSSMLSS）（）（mg/Lmg/L）； adeXKNV10002)20()20()(08. 1tdetdeKKV2：缺氧池容积：缺氧池容积O2=1.47Q(SoSe)1.42X+4.57Q(NkNke)0.12X 2.6Q(NtNte)

16、0.12XO2：污水需氧量：污水需氧量(kgO2/d)； Q：好氧池进水流量：好氧池进水流量(m3/d)；So、Se: 进出水进出水BOD5(mg/L) X: 系统的剩余污泥量系统的剩余污泥量(kg VSS/d）Nk、 Nke进出水总凯氏氮浓度进出水总凯氏氮浓度(mg/L)Nt、 Nte进出水总氮浓度进出水总氮浓度(mg/L) 生物脱氮系统去除每公斤生物脱氮系统去除每公斤BOD5需氧量可取需氧量可取用用1.1-1.8 kg O2。某工业废水处理厂，日处理水量为某工业废水处理厂，日处理水量为60000 m3，进水，进水COD为为447mg/L，BOD5为为220.8 mg/L，SS为为357mg

17、/L，TKN为为40 mg/L。混合液悬浮固体。混合液悬浮固体MLSS为为4g/L，BOD5负荷为负荷为0.15 kg/kgSS.d，要求出水，要求出水BOD5为为20 mg/L，SS为为22 mg/L (65%为可生化部分为可生化部分)，TKN去除去除率达到率达到91%，反硝化率，反硝化率65%。假设废水平均温度为假设废水平均温度为20 ，c为为15d，Kd = 0.05d-1，Y = 0.5 mgVSS/mg BOD5，MLVSS/MLSS=0.8试确定推流式试确定推流式A/O反应池的容积、剩余污泥量和空反应池的容积、剩余污泥量和空气量。气量。 （1）估算出水中的溶解性）估算出水中的溶解性

18、BOD5（Se）出水中出水中SS可生化的部分为可生化的部分为 0.6522=14.3 mg/L；可生化可生化SS的最终的最终BODL =14.31.42=20.3 mg/L；可生化可生化SS的的BODL折算成折算成BOD5 = 20.30.68 =13.8 mg/L； 出水出水Se=20.0-13.8=6.2 mg/L。 （2 2）好氧池容积（）好氧池容积（V V） a.a. 按动力学公式：按动力学公式： b.b.按有机负荷率公式确定反应池的容积：按有机负荷率公式确定反应池的容积：)1 ()(0cdvceKXSSYQV321556)1505. 01 (8 . 0400015)2 . 68 .2

19、20(600005 . 0mSNXSQV032208015. 040008 .22060000m设计脱氮反应池容积选用设计脱氮反应池容积选用22080m3，缺氧池和，缺氧池和好氧池容积比按好氧池容积比按3/5设计，则各池容积应为：设计，则各池容积应为：n缺氧池缺氧池8280 m3；n好氧池好氧池13800 m3。n反应池总水力停留时间为反应池总水力停留时间为8.8h，其中缺氧池为，其中缺氧池为3.3h，好氧池为，好氧池为5.5h。（3）剩余污泥量的计算（）剩余污泥量的计算（ X ） X = YobsQ（S0-Se） =0.285760000（220.8-6.2）10-3 =3679KgVSS/

20、d；2857. 01505. 015 . 01cdabcKYY（4 4）计算曝气池所需空气量）计算曝气池所需空气量O2=1.47Q(SoSe)1.42X+4.57Q(NkNke)0.12X 2.6Q(NtNte)0.12X=18935.3-5224.2+10046.4-2060.0-3691.0=18006.5 kg/d=750.3 kgO2/h。68. 01000)2 . 68 .220(60000367942. 1367956. 010006000091. 04057. 410006000065. 091. 0406 . 2（4 4）空气量）空气量Q QA A的计算：的计算： 考虑到水质水

21、量的冲击负荷的影响，安全系数考虑到水质水量的冲击负荷的影响，安全系数取取1.31.3，曝气装置氧的利用率取，曝气装置氧的利用率取10%10%，空气容重取，空气容重取1.201Kg/m1.201Kg/m3 3，空气中含氧率为，空气中含氧率为23.2%23.2%，则空气量，则空气量Q QA A为：为：min/416/250001 . 0232. 03 . 175033mhmQA（5）回流污泥量和混合液回流量的计算）回流污泥量和混合液回流量的计算 回流污泥比回流污泥比R取取0.5 （0.251.0）；）； 硝化混合液回流比硝化混合液回流比r 取取2（常用（常用23）；）； QR=0.5Q=1250m

22、3/h； Qr=2Q=5000m3/h。o化学法化学法o生物除磷法生物除磷法n原理原理n影响因素影响因素nA2/O工艺工艺化学法除磷化学法除磷3HPO42- 5Ca2+ 4OH Ca5(OH)(PO4)33H2O o投加石灰或铝盐、铁盐形成难溶性的磷酸钙等沉淀。o磷的去除率较高，处理结果稳定，污泥在处理与处置过程中不会重新释放磷而造成二次污染；o污泥的产量比较大。 含磷化合物含磷化合物有机磷有机磷有机磷包括磷酸甘油酸、磷肌酸有机磷包括磷酸甘油酸、磷肌酸等无机磷无机磷磷酸盐磷酸盐：正磷酸盐：正磷酸盐(PO(PO4 43-3-) )、磷酸氢盐、磷酸氢盐(HPO(HPO4 42-2-) ) 、 磷酸

23、二氢盐磷酸二氢盐H H2 2POPO4 4- -、偏磷酸盐、偏磷酸盐(PO(PO3 3- -) )聚合磷酸盐聚合磷酸盐：焦磷酸盐：焦磷酸盐(P(P2 2OO7 74 4) ) 、三磷酸盐、三磷酸盐(P(P3 3OO10105-5-) )、 三磷酸氢盐三磷酸氢盐(HP(HP3 3OO9 92-2-) ) n除磷菌过量摄取磷除磷菌过量摄取磷：在：在条件下，除磷菌条件下，除磷菌合成聚磷酸盐并将之贮存在体内；合成聚磷酸盐并将之贮存在体内；n除磷菌的磷释放除磷菌的磷释放：在：在条件下，除磷菌分条件下，除磷菌分解聚磷酸盐产生磷酸，并将之排除体外；解聚磷酸盐产生磷酸，并将之排除体外；n富磷污泥的排放富磷污泥

24、的排放：在：在条件下所摄取的磷条件下所摄取的磷比在厌氧条件下所释放的磷多，废水生物除比在厌氧条件下所释放的磷多，废水生物除磷工艺是利用除磷菌的这一过程，将多余剩磷工艺是利用除磷菌的这一过程，将多余剩余污泥排出系统而达到除磷的目的。余污泥排出系统而达到除磷的目的。1. 溶解氧溶解氧：厌氧段：厌氧段 0.2mg/L，好氧段，好氧段 2mg/L；2. 厌氧区硝态氮厌氧区硝态氮：NO3-N 2030，才能保证聚磷菌有足，才能保证聚磷菌有足够的基质需求；够的基质需求；6. 污泥龄污泥龄：5 - 10天，厌氧段的停留时间不宜过长。天，厌氧段的停留时间不宜过长。厌氧厌氧- -好氧除磷工艺流程好氧除磷工艺流程

25、o工艺流程简单工艺流程简单o厌氧池在前，好氧池在后，有利于抑制丝状菌的厌氧池在前，好氧池在后，有利于抑制丝状菌的生长。混合液的生长。混合液的SVI2.5%)，施肥效果好，施肥效果好o除磷率难于进一步提高除磷率难于进一步提高o污泥在沉淀池内停留时间较长时，聚磷菌会在厌污泥在沉淀池内停留时间较长时，聚磷菌会在厌氧状态下产生氧状态下产生P的释放，降低的释放，降低P的去除率的去除率oA2/O(anaerobic/anoxic/oxic)工艺工艺oBardenpho工艺工艺 o3. Phoredox工艺工艺oUCT工艺工艺oVIP工艺工艺oAP工艺工艺 厌 氧 池缺 氧 池好氧 池二沉池进 水出水硝化液

26、回 流 (13)Q污泥 回 流 (0. 5)QQ Q A2/O(anaerobic/anoxic/oxic)工艺 o主要优点主要优点n厌氧、缺氧、好氧交替运行，可以同时达到去除有机厌氧、缺氧、好氧交替运行，可以同时达到去除有机物、脱氮、除磷的目的物、脱氮、除磷的目的n运行不利于丝状细菌的繁殖，基本不存在污泥膨胀问运行不利于丝状细菌的繁殖，基本不存在污泥膨胀问题；题；n工艺流程简单，总的水力停留时间少，不需外加碳源，工艺流程简单，总的水力停留时间少，不需外加碳源，搅拌少，运行费用低。搅拌少，运行费用低。o缺点：缺点：n除磷效果受污泥龄、回流污泥中含除磷效果受污泥龄、回流污泥中含DO和和NO3N限制，限制，可能不十分理想可能不十分理想n脱氮效果取决于混合液回流比，因该工艺回流比不宜脱氮效果取决于混合液回流比，因该工艺回流比不宜太高太高(200%)，故脱氮效果不能满足较高要求。