(好資料)2.7生物脫氮除磷工藝--水處理教案(清華大學(xué)精品課程)

第七章 生物脫氮除磷工藝第一節(jié) 概述一、營(yíng)養(yǎng)元素的危害氮素物質(zhì)對(duì)水體環(huán)境和人類都具有很大的危害，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：氨氮會(huì)消耗水體中的溶解氧；氨氮會(huì)與氯反應(yīng)生成氯胺或氮?dú)猓黾勇鹊挠昧?；含氮化合物?duì)人和其它生物有毒害作用： 氨氮對(duì)魚類有毒害作用； NO3- 和NO2-可被轉(zhuǎn)化為亞硝胺一種“三致”物質(zhì)； 水中NO3-高，可導(dǎo)致嬰兒患變性血色蛋白癥“Bluebaby”；加速水體的“富營(yíng)養(yǎng)化”過程；所謂“富營(yíng)養(yǎng)化”就是指水中的藻類大量繁殖而引起水質(zhì)惡化，其主要因子是N和P（尤其是P）；解決的辦法主要就是要嚴(yán)格控制污染源，降低排入水環(huán)境的廢水中的N、P含量；對(duì)于城市廢水來說，利用傳統(tǒng)的活性污泥法進(jìn)行處理，對(duì)N的去除率一般只有40%左右，對(duì)磷的去除率一般只有2030%。二、脫氮的物化法1、氨氮的吹脫法： 調(diào)節(jié)pH值沉淀池吹脫塔出水 排泥 進(jìn)水 石灰或石灰乳 吹脫法脫氨處理流程2、折點(diǎn)加氯法去除氨氮：NaOCl貯槽廢水折點(diǎn)加氯反應(yīng)器活性炭吸附塔出水折點(diǎn)加氯法脫氯工藝流程 每mgNH4+-N被氧化為氮?dú)?，至少需?.5mg的氯。3、選擇性離子交換法去除氨氮：采用斜發(fā)沸石作為除氨的離子交換體。再生液回流再生液脫氯廢水澄清或過濾沸石離子交換床NH3或N2或氨溶液離子交換法脫氯工藝流程出水三、除磷的物化法（混凝沉淀法）1、鋁鹽除磷一般用Al2(SO4)3，聚氯化鋁（PAC）和鋁酸鈉（NaAlO2）2、鐵鹽除磷：FePO4 Fe(OH)3一般用FeCl2、FeSO4 或 FeCl3 Fe2(SO4)33、石灰混凝除磷 向含磷的廢水中投加石灰，由于形成OH-，污水的pH值上升，磷與Ca2+反應(yīng)，生成羥磷灰石。第二節(jié) 生物脫氮工藝與技術(shù)一、活性污泥法脫氮傳統(tǒng)工藝1、Barth提出的三級(jí)活性污泥法流程：第一級(jí)曝氣池的功能： 碳化去除BOD5、COD； 氨化使有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為氨氮；第二級(jí)是硝化曝氣池，投堿以維持pH值；第三級(jí)為反硝化反應(yīng)器，可投加甲醇作為外加碳源或引入原廢水。該工藝流程的優(yōu)點(diǎn)是氨化、硝化、反硝化分別在各自的反應(yīng)器中進(jìn)行，反應(yīng)速率較快且較徹底；但七缺點(diǎn)是處理設(shè)備多，造價(jià)高，運(yùn)行管理較為復(fù)雜。2、兩級(jí)活性污泥法脫氮工藝 與前一工藝相比，該工藝是將其中的前兩級(jí)曝氣池合并成一個(gè)曝氣池，使廢水在其中同時(shí)實(shí)現(xiàn)碳化、氨化和硝化反應(yīng)，因此只是在形式上減少了一個(gè)曝氣池，并無本質(zhì)上的改變。二、缺氧好氧活性污泥法脫氮系統(tǒng)（AO工藝） 該流程與兩級(jí)活性污泥工藝相比，是將缺氧的反硝化反應(yīng)器設(shè)置在好氧反應(yīng)器的前面，因此常被稱為“前置式反硝化生物脫氮系統(tǒng)”。其主要特征有：反硝化反應(yīng)器設(shè)置在流程的前端，而去除BOD、進(jìn)行硝化反應(yīng)的綜合好氧反應(yīng)器則設(shè)置在流程的后端；因此，可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)行反硝化反應(yīng)時(shí)，可以利用原廢水中的有機(jī)物直接作為有機(jī)碳源，將從好氧反應(yīng)器回流回來的含有硝酸鹽的混合液中的硝酸鹽反硝化成為氮?dú)猓欢?，在反硝化反?yīng)器中由于反硝化反應(yīng)而產(chǎn)生的堿度可以隨出水進(jìn)入好氧硝化反應(yīng)器，補(bǔ)償硝化反應(yīng)過程中所需消耗堿度的一半左右；好氧的硝化反應(yīng)器設(shè)置在流程的后端，也可以使反硝化過程中常常殘留的有機(jī)物得以進(jìn)一步去除，無需增建后曝氣池。目前，AO工藝是實(shí)際工程中較常見的一種生物脫氮工藝。三、其它生物脫氮工藝1、氧化溝工藝 由于氧化溝的運(yùn)行工藝特征，會(huì)在其反應(yīng)溝渠內(nèi)的不同部位分別形成好氧區(qū)、缺氧區(qū)，使得氧化溝內(nèi)的活性污泥分別經(jīng)過好氧區(qū)和缺氧區(qū)，從而可以實(shí)現(xiàn)生物脫氮功能。2、生物轉(zhuǎn)盤生物脫氮工藝 控制每級(jí)生物轉(zhuǎn)盤的運(yùn)行工況，使其分別處于好氧狀態(tài)和缺氧狀態(tài)，即在整個(gè)流程中需要分別采用好氧生物轉(zhuǎn)盤和厭氧生物轉(zhuǎn)盤，在不同的好氧生物轉(zhuǎn)盤中分別實(shí)現(xiàn)BOD的去除和氨氮的硝化，而在厭氧生物轉(zhuǎn)盤中則主要實(shí)現(xiàn)反硝化，其原理類似于前述的三級(jí)活性污泥生物脫氮工藝，只是在本工藝中實(shí)現(xiàn)各級(jí)功能是依靠生物轉(zhuǎn)盤來完成的。第三節(jié) 廢水生物除磷工藝與技術(shù)一、厭氧好氧生物除磷工藝（AO工藝）實(shí)際上是另外一種意義上的“AO工藝”，其中的“A”指的是“厭氧anaerobic”，它是直接根據(jù)生物除磷的基本原理出發(fā)而設(shè)計(jì)出來的一個(gè)工藝，其特點(diǎn)有：水力停留時(shí)間為36h；曝氣池內(nèi)的污泥濃度一般在27003000mg/l；磷的去除效果好（76%），出水中磷的含量低于1mg/l；污泥中的磷含量約為4%，肥效好；污泥的SVI小于100，易沉淀，不易膨脹。二、Phostrip除磷工藝實(shí)際上是一種生物除磷與化學(xué)除磷相結(jié)合的工藝，其特點(diǎn)有：除磷效果好，處理出水的含磷量一般低于1mg/l；污泥的含磷量高，一般為2.17.1%；石灰用量較低，介于2131.8mgCa(OH)2/m3廢水之間；污泥的SVI低于100，污泥易于沉淀、濃縮、脫水，污泥肥分高，不易膨脹。第四節(jié) 同步生物脫氮除磷工藝一、Bardenpho同步脫氮除磷工藝其工藝特點(diǎn)：各項(xiàng)反應(yīng)都反復(fù)進(jìn)行兩次以上，各反應(yīng)單元都有其首要功能，同時(shí)又兼有二、三項(xiàng)輔助功能；脫氮除磷的效果良好。二、AAO同步脫氮除磷工藝AAO工藝是目前較為常見的同步脫氮除磷工藝，其工藝特點(diǎn)主要是：工藝流程比較簡(jiǎn)單；厭氧、缺氧、好氧交替運(yùn)行，不利于絲狀菌繁殖，無污泥膨脹之虞；無需投藥，運(yùn)行費(fèi)用低。該工藝的主要設(shè)計(jì)參數(shù)可以參見下表：水力停留時(shí)間（h）厭氧反應(yīng)器0.51.0缺氧反應(yīng)器0.51.0好氧反應(yīng)器3.56.0污泥回流比(%)50100混合液內(nèi)循環(huán)回流比(%)100300混合液懸浮固體濃度(mg/l)30005000F/M(kgBOD5/kgMLSS.d)0.150.7好氧反應(yīng)器內(nèi)DO濃度(mg/l)2BOD5/P515(以10為宜)三、UCT同步脫氮除磷工藝在前述的兩種同步脫氮除磷工藝中，都是將回流污泥直接回流到工藝前端的厭氧池，其中不課避免地會(huì)含有一定濃度的硝酸鹽，因此會(huì)在第一級(jí)厭氧池中引起反硝化作用，反硝化細(xì)菌將與除磷菌爭(zhēng)奪廢水中的有機(jī)物而影響除磷效果，因此提出UCT（Univercity of Cape Town）工藝。UCT工藝將二沉池的回流污泥回流到缺氧池，使污泥中的硝酸鹽在缺氧池中進(jìn)行反硝化脫氮，同時(shí)，為彌補(bǔ)厭氧池中污泥的流失以及除磷效果的降低，增設(shè)從缺氧池到厭氧池的污泥回流，這樣厭氧池就可以免受回流污泥中硝酸鹽的干擾。回流2回流1出水二沉池進(jìn)水好氧池缺氧池缺氧池厭氧池剩余污泥回流污泥四、Phoredox同步脫氮除磷工藝本工藝的特點(diǎn)是在缺氧反應(yīng)器之前再加一座厭氧反應(yīng)器，以強(qiáng)化磷的釋放，從而保證在好氧條件下，有更強(qiáng)的吸收磷的能力，提高除磷效果。第五節(jié) 廢水生物脫氮除磷工藝的應(yīng)用實(shí)例一、國(guó)內(nèi)某些廢水處理廠1、昆明蘭花溝廢水處理廠TP(mg/l)TN(mg/l)原廢水2430處理水 1.0NH3-N 1.0TKN 62、廣州大坦沙廢水