除磷报告最终版(共11页)

1、一除磷1.1除磷方法(fngf)：化学法 ；生物(shngw)法1.2除磷原理(yunl)：化学除磷：化学除磷主要是通过化学沉析过程完成的，化学沉析是指通过向污水中投加无机金属盐药剂与污水中溶解性的盐类（如磷酸盐）反应生成颗粒状、非溶解性的物质。实际上投加化学药剂后，污水中进行的不仅是沉析反应，同时还发生着化学絮凝作用，即形成的细小的非溶解状的固体物互相粘结成较大形状的絮凝体。生物除磷：磷常以磷酸盐（H2PO4-、HPO42-和H2PO43-)、聚磷酸盐和有机磷的形式存在于废水中，生物除磷就是利用聚磷菌，在厌氧状态释放磷，在好氧状态从外部摄取磷，并将其以聚合形态储藏在体内，形成高磷污泥，排出系

2、统，达到从废水中除磷的效果。 生物除磷主要是通过排出剩余污泥而去除磷的，因此，剩余污泥多少将对除磷效果产生影响，一般污泥龄短的系统产生的剩余污泥量较多，可以取得较高的除磷效果。1.3化学法按工艺流程中的化学药剂投加点不同，化学沉淀工艺可分为前置沉淀、协同沉淀和后置沉淀，其工艺流程如图1。图1 前置沉淀、协同沉淀和后置沉淀工艺 前置沉淀的投加点是原污水，形成的沉淀物与初沉污泥一起排除。其优点是能够降低后续生物处理负荷，与协同沉淀相比产生较少的剩余活性污泥；其缺点是总污泥量大，且对反硝化脱氮不利。协同沉淀是目前使用最多的化学除磷法，它的药剂投加点包括初沉池出水、曝气池及二沉池之前的位点，形成的沉淀

3、物与剩余污泥一起排出。协同沉淀的优点是化学药剂随污泥回流得到了充分利用，若将药剂投放到曝气池，可以使用价格便宜的二价铁盐，可以减少污泥膨胀现象的发生；其缺点是污泥产量增大，采用酸性金属盐会使曝气池的pH值降低，对硝化反应不利，磷酸盐污泥和剩余污泥混合在一起，这使得污泥中的磷的厌氧释放受到影响。后置沉淀的药剂投加点是在二级生物处理系统之后，形成的沉淀物通过另设的固液分离装置进行分离。后置沉淀的优点是化学沉淀和生物处理相分离，互不影响，加药量可按磷的负荷进行调控，沉淀的化学污泥可以单独排放并加以利用；它的不足之处是需要(xyo)很大的投资。1.4生物(shngw)法目前常用于工程(gngchng)

4、实践的工艺有：A/O工艺、A2/O工艺、Bardenpho工艺、Phoredox工艺、UCT工艺、SBR工艺、Phostrip工艺以及氧化沟工艺。现具体介绍这几种常见的生物除磷工艺及其在此基础上的改进和发展工艺。1.4.1A/O工艺美国的Spector于20世纪70年代中期从控制活性污泥法膨胀出发，研究开发了与Bardenpho脱氮工艺类似的A/O工艺，这是目前最为简单的一种生物除磷方法（图1.4实线部分）。原污水或初沉池出水与回流污泥在厌氧池中进行混合，这种工艺要求没有硝化反应。一般说来，当厌氧区和好氧区的水力停留时间（HRT）分别为0.51 h和13 h时，便可获得较好的除磷和除有机物效果

5、。微生物首先通过厌氧条件，将细胞中的磷释放，然后进入好氧状态摄取比在厌氧条件下释放的更多的磷，即利用其对磷的过量摄取能力将高含磷污泥以剩余污泥的方式排除系统之外，从而降低处理出水中磷的含量。该工艺的使用前提是进水中有较高的易降解有机基质的含量，即要求进水中磷与BOD之比较低。若磷与BOD之比较高，由于BOD负荷较低，剩余污泥量较少，因而难以达到稳定的运行效果，用该工艺处理城市污水时磷的去除率在75%左右，出水含磷约1 mg/L或略低，很难进一步提高。1.4.2A2/O工艺A2/O生物脱氮除磷工艺是传统活性污泥工艺、生物消化及反消化工艺和生物除磷工艺的综合。从初沉池流出的污水首先进入厌氧区，系统

6、回流污泥中的兼性厌氧发酵菌将污水中的可生物降解有机物转化为挥发性脂肪酸（VFA）等小分子发酵产物，聚磷菌也将释放菌体内储存的多聚磷酸盐，同时释放能量，其中部分能量供专性好氧的聚磷菌在厌氧抑制环境下生存，另一部分能量则供聚磷菌主动吸收类似VFA等污水中的发酵产物，并以PHA的形式在菌体内贮存起来。这样，部分碳在厌氧区得到去除。在厌氧区停留足够时间后，污水污泥混合液进入缺氧区。在缺氧区中，反硝化细菌利用从好氧区中经混合液回流而带来的大量硝酸盐，以及污水中可生物降解的有机物进行反硝化反应，达到同时去碳和脱氮的目的(md)。含有较低浓度碳氮和较高浓度磷的污水随后进入好氧区。在好氧区聚磷菌在曝气充氧条件

7、下分解体内贮存的PHA并释放(shfng)能量，用于菌体生长及主动超量吸收周围环境中的溶解性磷，这些被吸收的溶解性磷在聚磷菌体内以聚磷盐形式存在，使得污水中磷的浓度大大降低。污水中各种有机物在经历厌氧、缺氧环境后，进入好氧区时其浓度己经相当低，这将有利于自养硝化菌的生长繁殖。硝化菌在好氧的环境下将完成氨化和硝化作用，将水中的氮转化为NO2和NO3。在二次沉淀池之前(zhqin)，大量的回流混合液将把产生的NOx带入缺氧区进行反硝化脱氮。进入二沉池，絮凝浓缩污泥，一部分浓缩污泥回流至厌氧区继续参与释磷并保持系统活性污泥浓度，另一部分则携带超量吸收磷的聚磷菌体以剩余污泥形式排出系统。1.4.3Ba

8、rdenpho工艺南非的Barnard在他首创的Bardenpho脱氮工艺中，发现也有很好的除磷效果。在他以生活污水为进水的小试中，脱氮率为90%95%，除磷率达到97%，其工艺流程如图1.5实线部分所示。改进的Bardenpho工艺由四池串联，即缺氧好氧缺氧池好氧池。类似两级A/O工艺串联。第二级A/O的缺氧池基本上利用内源碳源进行脱氮，提高污泥的沉降性能。为了提高除磷的稳定性，在Bardenpho工艺流程之前增设一个厌氧池，以提高污泥的磷释放效率。只要脱氮效果好，那么通过污泥进入厌氧池的硝酸盐是很少的，不会影响污泥的除磷效果，从而使整个系统达到较好的脱氮除磷效果。1.4.4SBR工艺(gn

9、gy)此工艺是由美国Irvine在20世纪70年代开发的，它是一个间歇式的活性污泥系统，活性污泥的曝气、沉淀、出水、排放和污泥回流均在同一个池中完成，该工艺对自动化要求很高。由于近几年来自控技术和计算机技术的发展，作为SBR工艺的操作控制问题(wnt)，现在几乎不成问题，从而使依赖于自控系统的SBR工艺得到了迅猛发展。SBR法的优点为：（1）运行管理简单；（2）降低造价，减少占地；（3）耐冲击负荷；（4）可抑制丝状菌的膨胀；（5）除磷脱氮效果好。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。如进水后进行一定时间的缺氧搅拌，好氧菌将利用进水中携带的有机物和溶解氧进行好

10、氧分解，此时水中的溶解氧将迅速降低甚至达到零，这时厌氧发酵菌进行厌氧发酵，反硝化菌进行脱氮；然后停止搅拌一段时间，使污泥处于厌氧状态，聚磷菌放磷；接着进行曝气，消化菌进行硝化反应，聚磷菌吸磷，经一定反应时间后，停止曝气，进行静止沉淀，当污泥沉淀下来后，撇出上部清水，而后再放入原水，如此周而复始。研究表明(biomng)，SBR工艺可取得很好的脱氮除磷效果。自动控制系统的完善，为SBR的应用提供了物质基础。SBR是间歇运行的，为了连续进水，至少需设置二套SBR设施，进行切换。1.4.5Phostrip工艺Phostrip工艺是把生物和化学除磷法结合起来的一种除磷工艺（如图1.7），该工艺中主流部

11、分为常规的活性污泥曝气池，回流污泥的一部分（约为进水流量的10%20%）被分流到专门的厌氧池，污泥在厌氧池中通常停留812 h，聚磷菌则在厌氧池中进行磷的释放，脱磷后的污泥回流到曝气池中继续吸磷。含磷上清液进入化学沉淀池，然后用石灰进行处理，沉淀去除磷，石灰剂量取决于废水的碱度。除磷过程在污泥回流路径上完成。Phostrip工艺的优点是与单纯的化学除磷工艺相比，大大地减少了药剂的投加量和化学污泥量。出水总磷浓度可低于1mg/L，而且不太受进水BOD浓度影响。Phostrip工艺作为侧流除磷工艺的代表，结合生物除磷和化学除磷，将部分回流污泥分流(fn li)到厌氧池除磷并用石灰沉淀，厌氧池不在污

12、水主流方向上，而在回流污泥的侧流中。它处理出水含磷量低，对进水水质波动的适应性较强，比较适合于对现有工艺的改造，只需在污泥回流管线上增设小规模的处理单元，且在改造过程中不必中断处理系统的正常运行。1.4.6氧化(ynghu)沟工艺早在1920年就出现了氧化沟技术，经过不断改良，现在发展有三槽式氧化沟、船形沟内澄清池氧化沟、生物膜氧化沟和一体化氧化沟技术。根据沉淀器置于氧化沟的部位，一体化氧化沟又分为沟内式、侧沟式和中心岛式。三槽式氧化沟是一种连续运行的大型氧化沟系统，分三条沟，每沟间设一过水孔，每条沟内设有一个溶解氧探头，中沟作曝气区，两条侧沟根据运行方式作曝气、沉淀交替使用。转刷的运行、各堰

13、的开与闭和沟内的鼓风与混合都实行自动控制。三槽式氧化沟集中了氧化沟工艺、间歇式及多级串联活性污泥法工艺的特点，按好氧、缺氧、沉淀三种不同的工艺条件运行，不仅能抗冲击负荷、不易发生短流，而且不需另建沉淀池，污泥也不用回流，管理也方便，并能实行自动控制。缺点是面积利用率低，对设备的质量要求高。船形沟内澄清池氧化沟将泥水分离、污泥回流及出水控制等过程通过船形沟内澄清池一体完成。运行过程中，该沉淀池如一条船浮在水中，在其底部均匀地设置许多小型的污泥斗，沉淀下来的污泥直接回流到沉淀池底部的氧化沟中。这种工艺的特点是投资费用低，能耗低，占地面积小。生物膜氧化沟是在普通氧化沟内放置合适填料，使之成为活性污泥

14、法与生物膜法相结合的混合污水处理工艺。此工艺和普通氧化沟比较起来，除氮效果优，悬浮固体沉降性能优，易于管理，投资省。一体化氧化沟集曝气、沉淀、泥水分离和污泥回流功能于一体，曝气净化与固液分离操作同在一个构筑物内完成，污泥自动回流，连续运行，设备和池容利用率为百分之百。此工艺的主要特点是：工艺流程短，占地少，投资省，管理简便，处理效果稳定可靠（除能有效除去COD、BOD、SS外，硝化和脱氮作用也很明显(mngxin)），剩余污泥量少，固液分离效率高，污泥回流及时，减少了污泥膨胀的可能。1）Orbal型氧化(ynghu)沟氧化沟是活性污泥法的一种变型，废水和活性污泥混合液在曝气池内不断循环流动，以

15、其独特的水流特征，具有完全混合式和推流式曝气池的优点，对进水水量、水质的变化适应性强，抗冲击负荷的能力高。污水在池内经曝气、缺氧不停的循环流动，实现氧化、硝化、反硝化过程，与A/O法相比，省去了内回流系统，所以，氧化沟具有管理操作简单，能够除磷脱氮、出水(ch shu)水质好的特点。图2 Orbal氧化(ynghu)沟示意Orbal氧化沟工艺具有如下特点:1)独特的曝气推流方式。Orbal氧化沟一般采用同时具有推流和曝气功能的固定点表面曝气方式,曝气转碟可以直接控制氧化沟内的溶解氧分布情况,并起到混合推流的作用。2)溶解氧呈梯度变化。Orbal氧化沟每个沟道溶解氧都不相同,从外沟到内沟呈0-1

16、-2变化,在空间上形成缺氧好氧环境有利于脱氮。3)污泥产量少且性质稳定。Orbal氧化沟工艺的污泥龄长,污泥在沟内得到了好氧稳定,污泥产量也较少,从而使污泥后处理大大简化,节省处理厂的运行费用,且便于管理1。Orbal型氧化沟有三个相对独立的沟道，进水方式灵活。在暴雨期间，进水可以超越外沟道，直接进入中沟道或内沟道，由外沟道保留大部分活性污泥，利用系统的恢复。因此，对于合流制或部分合流制的排水系统，Orbal型氧化沟均有很好的适用性。Orbal型氧化沟一般适用于20*104m3/d以下规模的城市废水处理厂，尤其适用于中小规模的城市废水处理厂。2）交替式氧化沟交替式氧化沟是SBR工艺与传统氧化沟

17、工艺组合的结果，最早由丹麦Kruger公司开发。目前主要应用的三种交替式氧化沟是VR型、DE型和T型。DE型氧化沟为双沟系统，T型氧化沟为三沟系统，其运行方式比较相似，都是通过配水井对水流流向的切换，堰门的起闭以及曝气转刷的调速，在沟中创造交替的硝化，反硝化条件，以达到脱氮的目的。其不同之处在于DE型氧化沟系统是二沉池与氧化沟分建，有独立的污泥回流系统；而T型氧化沟的两侧沟轮流作为沉淀池。VR氧化沟沟型宛如通常的环形跑道，中央有一小岛的直壁结构，氧化沟分为两个容积相当的部分，其水平(shupng)形式如反向的英文字母C，污水处理通过二道拍门和二道出流堰交替起闭进行连续和恒水位运行。2.脱氮2.

18、1生物(shngw)脱氮 生物脱氮是目前公认的经济、有效、最有发展前途的方法。生物脱氮研究已取得很大发展并走向(zuxing)成熟,但实际应用中也有一些不足之处。2.1.1 硝化反硝化工艺 硝化反硝化工艺分为两个阶段:在好氧条件下硝化细菌将废水中 的有机氮转化为氨氮(NH4+-N),再将NH4+-N进一步氧化成亚硝态氮(NO2-N)和硝态氮(NO3-N),方 程式(1)和(2)是这一阶段的反应关系式;反硝化菌在缺氧条件下利用各种碳源将NO3-N还原为氮气 (N2),从而将氮从废水中去除,这一阶段的反应以甲醇为例可用方程式(3)和(4)表示。 2NH4+3O22NO2-+2H2O+4H + (1

19、)2NO-2+O22NO3- (2)6NO3-+2CH3OH6NO-2+2CO2+4H2O(3)6NO-2+3CH3OH3N2+3CO2+3H2O+6OH - (4) 由于硝化细菌和反硝化细菌的生态位不同,这两个过程是不能同时发生的。因此,传统的硝化反硝化 工艺有:后置反硝化工艺、前置反硝化工艺(A/O工艺、A2 /O工艺)、SBR工艺等。这些工艺都是将好氧区与缺氧区分开,使硝化、反硝化独立进行。后置反硝化工艺保证了出水中氮的含量,但一般需外加碳源(如甲醇等);前置反硝化可以利用新鲜废水中的有机物,无需另加碳源;SBR工艺实现了同一反应器中依次进行 硝化和反硝化,节省了基建费用。虽然硝化反硝化

20、可以有效地去除废水中的氮,但是它仍然存在着很多不足之处:硝化菌群增殖速度慢,为了保证出水中氮的去除率,整个系统的水力停留时间将延长;为了中和 硝化阶段产生的酸度必须投加碱,因此处理费用较高。总氮的脱除主要依靠反硝化过程,但若没有NO2- - N和NO3 - -N,总氮则无法去除。2.1.2 同步硝化反硝化工艺 近些年来发展起来的同步硝化反硝化工艺是一种新型的脱氮工艺,其机理可从三方面得到解释。宏观环境解释认为,反应器内的水流流态不同,可形成缺氧区域;微观环境解释认为 ,由于微生物生存环境外部氧大量消耗,氧扩散受到限制,在微生物絮体与生物膜内产 生溶解氧梯度,絮体和膜的外表面溶解氧较高,以硝化细

21、菌为主进行硝化反应,絮体和膜的内部溶解氧较低形成缺氧区,反硝化菌占优势,进行反硝化反应;生物学解释认为:许多好氧反硝化菌同时也是异养硝化菌, 能将氨根离子(NH4+ )直接转化为N2排出。 目前采用SND脱氮的工艺主要有氧化沟和SBR反应器系统等。该技术的优点有:硝化阶段和反硝 化阶段可以在同一反应器中进行,占地面积及基建投资相对较少,避免了亚硝酸盐氧化成硝酸盐、硝酸盐还原成亚硝酸盐的多余反应,节约了氧气和有机碳。但是,生物膜、生物絮体间溶解氧的传递是能否达到SND环境的关键因素,很难控制。2.2 化学(huxu)除氮工艺2.2.1 离子交换(l z jio hun)沸石是一种架状结构的硅铝酸

22、盐,其内部含有许多孔穴和通道,具有巨大的比表面积,且构架上的平衡阳离子与构架结合得不紧密极易与水溶液中的阳离子发生交换作用。离子交换法除氮就是根据沸石这一结 构上的特征,利用沸石上的阳离子与水中的NH4+和NO2-发生交换达到去除的目的。 虽然在废水中其他干扰离子的存在会对NH4+ 的交换构成竞争,导致沸石对NH4+ 的交换容量下降,但沸石再生方法简单,并且具有很多其它优点:沸石价格低,具有较高的化学和生物稳定性,吸附性能优良, 不仅可用于去除水中氨氮,还可用于去除水中有机污染物、重金属离子。因此,采用(ciyng)沸石为离子交换剂进行废水除氮具有广泛的应用前景。2.2.2 吹脱 所谓吹脱是指

23、在碱性条件下,使大量空气与废水接触,将废水中呈离子态的氨氮转换成游离氨被吹出,以达去除废水中NH4+ -N的目的。 吹脱法是在高pH条件下除氮,出水为碱性,且吹脱出来的氨气(NH3)若得不到妥善处理会造成二次污染,因此NH3的控制和回收处理应引起高度重视。吹脱法只能去除废水中的NH4+ -N,对总氮的去除率不高,且能耗大,运行成本高,若投加碳调节pH值还容易结垢。 吹脱法处理的废水NH4+-N去处率高达95%以上,吹脱出的氨气易用水、盐酸、硫酸吸收,工艺简单,操作简便。2.2.3 电渗析 电渗析技术是一种新兴的膜分离技术,它是在直流电场的作用下,以电位差为推动力,利用离子交换膜的选择透过性,把

24、电解质从溶液中分离出来,从而实现溶液的淡化、精制或纯化的目的。电渗析技术已广泛 应用于各种工业废水处理,其应用范围还在不断扩大。电渗析法处理废水不受pH、温度的限制,操作简便,且可回收氨,但是仅适用于处理含有高浓度无机氨氮废水,而且由于需要大量供电,运行成本较高2.3 物理(wl)除氮工艺 目前所采用的物理除氮工艺主要是针对反渗透进行的。反渗透除氮的原理是利用反渗透膜的选择透过性,在加压的条件下实现水与NH4+ 的分离。徐永平等以化肥厂碳酸钾生产车间氯化铵废水为研究对象 对反渗透法处理氯化铵废水过程进行了研究,结果表明反渗透法处理质量浓度小于60g/L的氯化铵废水在技术上是可行的,浓度大于60

25、g/L的氯化铵溶液用反渗透处理能耗高,产水率较低,用时较长,因此氯化铵不宜用反渗透工艺提浓。Qin等应用风力驱动(q dn)反渗透装置处理水产养殖废水,氮的去除率为90%97%。 Bohdziewicz等 应用超滤与反渗透工艺处理屠宰场废水,氮、磷、COD、BOD的去除率分别为98.18%、 100%、99%、99%。目前需要解决的问题是反渗透膜的强度问题和膜的污染问题,再则是设备投资较高,限制了大规模的使用。二.出水TN，硝酸根检测(jin c)方法1.TN测定1.1方法原理在60以上的水溶液中，过硫酸钾按如下反应式分解，生成氢离子和氧。K2S2O8+H2O2KHSO4+1/2O2KHSO4

26、K+HSO4-HSO4-H+SO42-加入氢氧化钠用一种和氢离子，使用过硫酸钾分解完全。在120-124的碱性介质条件下，用过硫酸钾作氧化剂，不仅可将水样中的氨氮和亚硝酸盐氮氧化为硝酸盐，同时将水样中大部分有机氮化合物氧化为硝酸盐。而后，用紫外分光光度法分别于波长275nm与220nm处测定其吸光度，从而计算总氮的含量。1.2测定步骤1、将取回的进水样、出水样摇匀。2、取3个25mL的比色管（注意不是大的比色管）。第一支比色管加蒸馏水加至下部刻度线；第二支比色管加1mL进水样，然后用蒸馏水加至下部刻度线；第三支比色管加2mL出水样，然后用蒸馏水加至下部刻度线。3、分别向3个比色管加5mL碱式过

27、硫酸钾4、将3个比色管放入到塑料烧杯内，然后放到高压锅内加热。进行消解。5、加热完毕，拆开纱布，自然冷却。6、冷却后，再向3个比色管分别加1mL1+9的盐酸。7、向3个比色管分别加蒸馏水至上部刻度线，摇匀。8、使用两种波长，用分光(fn un)光度计测。首先用波长275nm，10mm的石英比色皿（稍旧的），测空白、进水、出水样并记数；再用波长220nm，10mm的石英比色皿（稍旧的），测空白、进水、出水样并记数。9、计算结果。2.硝酸(xio sun)根检测2.1原理(yunl) 在紫外光谱区，硝酸根有强烈的吸收，其吸收值与硝酸根的浓度成正比。在波长210nm220nm处，可测定其吸光度。 水

28、中溶解的有机物，在波长220nm及275nm处均有吸收，而硝酸根在275nm处没有吸收，从而可通过测定275nm的吸光度对硝酸盐的吸光度进行校正。 2.2试剂 除非另有说明，本法所用试剂均为分析纯，水为蒸馏水、二次去离子水或等效纯水。 1 盐酸溶液c（HCl）=1mol/L:量取83mL盐酸（=1.19g/mL），用蒸馏水稀释至1000mL。 2氨基磺酸铵溶液（50g/L）：称取5g氨基磺酸铵（NH4SO3NH2）溶解于蒸馏水并稀释至100mL。3标准溶液 eq oac(,1) 硝酸根标准贮备溶液，0.1mg/mL：称取0.1631g已在105110烘干1h的硝酸钾（KNO3，光谱纯），用蒸馏水溶解。移入1000mL容量瓶中并稀释至刻度，摇匀。此溶液1.00mL含0.10mg硝酸根。 eq oac(,2)硝酸根标准溶液，10.0g/ mL：吸取10.00mL硝酸根标准贮备溶液（100g/ mL）于100mL容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀。此溶液1.00mL含10.0g硝酸根。2.3 仪器设备 紫外分光光度计;石英吸收皿。2.4 试样制备 取原水样分析，试样量为50mL。2.5 操作步骤 1 水样分析(fnx) 取50.0mL水样于100mL容量瓶中，加入1mL盐酸溶液c（HCl）=1mol/L,摇匀。加入3mL5mL氨基磺酸铵溶液（50g/L）,用蒸馏水稀释至刻度，