污水处理常规工艺 厌氧生物处理PPT学习教案

1、会计学1污水处理常规工艺污水处理常规工艺 厌氧生物处理厌氧生物处理与好氧不同之处在于厌氧过程与好氧不同之处在于厌氧过程不以分子氧为受氢体不以分子氧为受氢体。kJOHCOOOHC28806662226126好氧过程好氧过程厌氧过程厌氧过程厌氧过程的受氢体厌氧过程的受氢体可以是有机物（厌氧状态），也可以可以是有机物（厌氧状态），也可以是含氧有机物（是含氧有机物（NO3-，SO42- ，CO2等等，缺氧状态），缺氧状态）。kJKNOOHCOKNOOHC179612661222236126kJCOOHCHCHOHC226222236126第1页/共82页第2页/共82页第3页/共82页分为厌氧分为厌氧

2、悬浮生长悬浮生长系统处理技术和厌氧系统处理技术和厌氧附着生长附着生长系统处理技系统处理技术。术。厌氧接触法厌氧接触法普通消化池普通消化池厌氧生物滤池厌氧生物滤池厌氧流化床厌氧流化床厌氧生物转盘厌氧生物转盘厌氧污泥层工艺厌氧污泥层工艺UASB工艺厌氧隔板反应器厌氧移动层反应器工艺厌氧隔板反应器厌氧移动层反应器厌氧处理工艺类型厌氧处理工艺类型第4页/共82页第5页/共82页生化阶段 物态变化液化（水解）酸化（1）酸化（2）气 化生化过程大分子不溶态有机物转化为小分子溶解态有机物小分子溶解态有机物转化为（H2+CO2）及I、II两类产物II类产物转化为（H2+CO2）及乙酸等CH4、CO2等菌 群发

3、酵细菌产氢产乙酸细菌甲烷细菌第6页/共82页 I 甲酸 类 甲醇 产 甲胺 通过不同 废水或污泥 蛋白质 氨基酸 物 乙酸等 途径转化 中不溶态大 多 糖 C6H12O6 为 CH4、 分子有机物 脂 类 甘油 II 丙酸 CO2等 脂肪酸 类 丁酸 CO2 、 H 产 乳酸 和乙酸 物 乙醇等 水解阶段 酸化阶段 气化阶段 酸化 I（酸性发酵期） 酸化 II（退减期） 不完全厌氧消化(酸发酵) 发 酵 菌 发 酵 菌 甲 烷 菌 产氢 产乙 酸菌 厌氧生物处理概况简图厌氧生物处理概况简图第7页/共82页厌氧生物处理是复杂的微生物化学过程，由三大主要类群的细厌氧生物处理是复杂的微生物化学过程，

4、由三大主要类群的细菌完成。菌完成。水解产酸细菌水解产酸细菌产氢产乙酸细菌产氢产乙酸细菌产甲烷细菌产甲烷细菌含纤维素，半纤维素，果胶和脂类的污水中，含纤维素，半纤维素，果胶和脂类的污水中，水解水解成为速度限成为速度限制；简单的糖类，淀粉，氨基酸的废水中，制；简单的糖类，淀粉，氨基酸的废水中，产甲烷产甲烷成为限制步成为限制步骤。骤。第8页/共82页物污泥易流失，难以实现稳定的运行。一般要求COD大于1000mg/L。CODNP=20051 碳/氮比：10-20：1消化效果较好。过高，导致pH缓冲能力不足，pH易下降；过低，pH升高到8以上，造成脂肪酸的铵盐积累都对甲烷菌产生毒害作用。第9页/共82

5、页氧化还原电位？氧化还原电位？某物质与氢电极构成原电池时的电压高低某物质与氢电极构成原电池时的电压高低, ,反映该物质氧反映该物质氧化性强弱化性强弱第10页/共82页影响水样氧化还原电位的因素有哪些？影响水样氧化还原电位的因素有哪些？氧化性物质（主要是氧浓度）与还原性物质（有机物氧化性物质（主要是氧浓度）与还原性物质（有机物、H H2 2S S等）的等）的种类和含量种类和含量氧的溶入氧的溶入是引起发酵系统的氧化还原电位升高的最主要和最直接是引起发酵系统的氧化还原电位升高的最主要和最直接的原因。但是其它一些氧化剂或氧化态物质（如某些工业废水中的原因。但是其它一些氧化剂或氧化态物质（如某些工业废水

6、中含有的含有的FeFe3+3+、CrCr2 2O O7 72-2-、NONO3 3- -、SOSO4 42-2-以及酸性废水中的以及酸性废水中的H+H+等），同样等），同样能使体系中的氧化还原电位升高。当其浓度达到一定程度时，同能使体系中的氧化还原电位升高。当其浓度达到一定程度时，同样会危害厌氧消化过程的进行。样会危害厌氧消化过程的进行。还原物质主要是有机物还原物质主要是有机物 第11页/共82页为-350mV或更低。第12页/共82页常温消化常温消化中温消化中温消化高温消化高温消化水温515水温3035水温5055第13页/共82页第14页/共82页第15页/共82页为困难，形成了三种发酵状

7、态。当有机物负荷率很高，酸性发酵状态，是一种低效而又不稳定的发酵状态，应尽量避免。pH7.5第16页/共82页V=BOD*Q/qQ为流量q为BOD容积负荷，中温1.66.5kg/m3*d第17页/共82页第18页/共82页h4h3h2h1Dd2d1圆筒形厌氧消化池圆筒形厌氧消化池 蛋形厌氧消化池蛋形厌氧消化池 第19页/共82页的污泥又送回消化池，因此组成了厌氧接触系统。污泥回流量约为进水流量的2-3倍。消化池内的MLVSS为6-10g/L。第20页/共82页第21页/共82页第22页/共82页 UASB布置结果示意图布置结果示意图布水区布水区反应反应区区三相分离区三相分离区超高超高第23页/

8、共82页第24页/共82页第25页/共82页n污水脱氮除磷的技术可分为物理法、化学法和生物法。相对而言，生物脱氮除磷技术投资少、运行操作简单、无二次污染而被广泛应用。n常用的生物脱氮除磷工艺有：缺氧-好氧脱氮工艺；厌氧-好氧除磷工艺；厌氧-缺氧-好氧生物脱氮除磷工艺等。第26页/共82页第27页/共82页第28页/共82页一、氮的去除一、氮的去除 废水中氮的存在形式以有机氮、氨氮、亚硝酸氮和硝酸氮四种。1. 化学法除氮(1) 吹脱法: 废水中，NH3与NH4+以如下的平衡状态共存：OHNHOHNH423 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逸出，所以吹脱法常

9、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。第29页/共82页第30页/共82页第31页/共82页 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：ClHHOClOHCl22OHHClNHHOClNH224O2HHNHCl2HOClNH224O3H3Cl5HN3HOCl2NH224O3HHNCl3HOClNH234第32页/共82页O3H3Cl5HN3HOCl2NH224第33页/共82页第34页/共82页2. 生物法脱氮(1) 生物脱氮机

10、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N2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%。第35页/共82页 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 第36页/共82页氨化反应： 新鲜污水中，含氮化合物主要是以有机氮，如蛋白质、氨基酸、胺类化

11、合物以及尿素等形式存在的，此外也含有少数的氨态氮如NH3及NH4+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：322NHRCOHCOOHOHCOOHRCHNH3222NHCORCOCOOHOCOOHRCHNH第37页/共82页 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硝化细菌硝化反

12、应：第38页/共82页 硝化细菌是化能自养菌，生长率低，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。第39页/共82页 （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NH3和NO2-，氧是硝化反应的电子受体，反应器内溶解氧含量的高低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，建议溶解氧应保持在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，1g氨态氮（以N计）完全硝化，需碱度（以CaC

13、O3计）7.14g。对硝化菌的适宜的pH为8.08.4。 第40页/共82页硝化过程的影响因素： （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， BOD/TN3可不加外源碳源原水中含有的有机碳外加碳源，多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第47页/共82页(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。第48页/共82页（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

14、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49页/共82页第50页/共82页（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-好氧生物脱氮工艺第51页/共82页第52页/共82页第53页/共82页 磷也是生物体中的一种主要元素，是仅次于氮的微生物生长的重要元素，是水体中藻类繁殖的主要限制元素是水体中藻类繁殖的主要限制元素

15、。 人为参与磷的主要来自：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。含磷化合物含磷化合物有机磷有机磷有机磷包括磷酸甘油酸、磷肌酸等有机磷包括磷酸甘油酸、磷肌酸等无机磷无机磷磷酸盐：正磷酸盐磷酸盐：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：焦磷酸盐聚合磷酸盐：焦磷酸盐(P(P2 2OO7 74 4) ) 、三磷酸盐、三磷酸盐(P

16、(P3 3OO10105-5-) )、 三磷酸氢盐三磷酸氢盐(HP(HP3 3OO9 92-2-) ) 二、污水中磷的去除二、污水中磷的去除第54页/共82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 目进水水质/（mgL-1）国家排放标准/（mgL-1）一级A一级BCODcr2503005060BOD51001501020SS1502001020TKN(NH3-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55页/共82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

17、.5%2.0%，通过同化作用可去除磷12%20%。observe015. 0dBODdTPy 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，就必须借助化学法化学法除磷。第56页/共82页生物强化除磷工艺 利用好氧微生物中聚磷菌聚磷菌在好氧条件下对污水中溶解性磷酸盐发挥过量吸收过量吸收作用，之后沉淀分离除磷。 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； 聚磷菌在厌氧状态下，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

18、机磷释放回水中，这就是厌氧释磷。厌氧环境中：第57页/共82页 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：第58页/共82页 厌氧环境 好氧环境 有机基质 产酸菌 P 乙酸 P 聚 P 聚 P PHB PHB 聚 P 聚 P 聚磷菌 聚磷菌 聚磷菌

19、 聚磷菌 生物除磷机理第59页/共82页 （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好氧呼吸会消耗易降解有机质； （c）NOx-浓度：产酸菌利用NOx- 作为电子受体，抑制厌氧发酵过程，反硝化时消耗易生物降解有机质；抑制厌氧放磷，从而影响好氧摄磷。生物除磷影响因素：第60页/共82页 （2）有机物浓度及可利用性：BOD5/TP20,较

20、高的较高的BOD对除磷有利对除磷有利；碳源的性质对吸放磷及其速率影响极大，小分子的易小分子的易降解有机物能促进磷的释放降解有机物能促进磷的释放，磷的释放越充分，好氧条件下磷的摄取量就越大；生物除磷影响因素：第61页/共82页 （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。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

21、：第62页/共82页 （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6-8，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5-30，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。 （6）其他：影响系统除磷效果的还有污泥沉降性能和剩余污泥处置方法等。第63页/共82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64页/共82页(2) Phostrip去除磷工艺流程：第65页/共82页3. A2/O工艺

22、A2/O工艺基本流程第66页/共82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 MSBR工艺传统A2O工艺第67页/共82页第68页/共82页水力停留时间（h）厌氧反应器0.51.0缺氧反应器0.51.0好氧反应器3.56.0污泥回流比(%)50100混合液内循环回流比(%)100300混合液悬浮固体浓度(mg/l)30005000F/M(kgBOD5/kgMLSS.d)0.150.7好氧反应器内DO浓度(mg/l)2BOD5/P525(以10为宜)第69页/共82页4. 改进的Bardenpho工艺Phoredox工艺Bardenpho工艺第70页/共82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。