任務二++城市生活污水除磷處理---方案的確定

1、 任務二 城市生活污水除磷處理-方案的確定 閱讀教材閱讀教材閱讀教材閱讀教材： P183-200污水除磷技術(shù) 思考：1|、污水中磷的轉(zhuǎn)化 ？ 2、污水生物除磷的原理與工藝？ 3、化學沉淀法除磷的技術(shù)與工藝？ 4、結(jié)晶法除磷的原理與工藝？信息檢索、方案設計信息檢索、方案設計各小組同學利用書籍、網(wǎng)絡等檢索工具，查閱污水除磷處理方面的相關信息及城市生活污水除磷處理技術(shù)方案。檢索結(jié)束，學生討論、小結(jié)、以小組為單位確定初步設計方案。提供初步設計方案。方案匯報方案匯報各小組派代表匯報方案，如有遺漏，組內(nèi)其它成員可以進行補充。教師總結(jié)點評方案，重點介紹方案的總體設想和基本原理。完善方案、確定方案完善方案、確

2、定方案各小組對已提交的設計方案逐一進行討論。教師點評。各小組依據(jù)討論情況，修改完善、確定城市生活污水除磷處理方案。用CAD、WORD繪制設計方案流程圖。 理 論 講 解 磷是有機物中的一種主要元素，是僅次于氮的微生物生長的重要元素。 磷主要來自：人體排泄物以及合成洗滌劑、牲畜飼養(yǎng)場及含磷工業(yè)廢水。 危害：促進藻類等浮游生物的繁殖，破壞水體耗氧和復氧平衡；使水質(zhì)迅速惡化，危害水產(chǎn)資源。含磷化合物有機磷有機磷包括磷酸甘油酸、磷肌酸等無機磷磷酸鹽：正磷酸鹽(PO43-)、磷酸氫鹽(HPO42-) 、 磷酸二氫鹽H2PO4-、偏磷酸鹽(PO3-)聚合磷酸鹽：焦磷酸鹽(P2O74) 、三磷酸鹽(P3O1

3、05-)、 三磷酸氫鹽(HP3O92-) 1、污水中磷的轉(zhuǎn)化污水中磷的轉(zhuǎn)化一、一、污水生物除磷原理污水生物除磷原理1、污水中磷的轉(zhuǎn)化污水中磷的轉(zhuǎn)化污水中磷的轉(zhuǎn)化過程主要是有機磷 無機磷 有機磷結(jié)構(gòu)較復雜，但他們一般都帶有易斷裂的PO、PS雙鍵，偏聚磷酸鹽主要包括焦磷酸鹽（Na4P2O7），三聚磷酸鹽（Na5P3O10）等，在厭氧條件下，他們都被生物酶水解，最終生成無機磷酸鹽。在好氧條件下，大分子有機物被氧化生成CO2，隨之，存在于其中的有機磷也會被氧化為無機磷酸鹽。這樣，供為生物體合成自身細胞所用而被去除。2、生物除磷原理污水生物除磷就是利用活性污泥的超量磷吸收現(xiàn)象（即微生物吸收的磷量超過微生

4、物正常生長所需要的磷量），通過污水生物處理系統(tǒng)使水中的磷轉(zhuǎn)化被微生物吸收。在所有污水生物除磷工藝流程中都包含厭氧操作段和好氧操作段，完成有機磷 無機磷含磷微生物（污泥）的轉(zhuǎn)化，使剩余污泥的含磷量達到3%7%。由于進入剩余污泥的總磷量增大，處理出水的磷濃度明顯降低。一般城市污水水質(zhì)與排放要求 常規(guī)活性污泥法的微生物同化和吸附；項項 目目進水水質(zhì)進水水質(zhì)/（mgL-1）國家排放標準國家排放標準/（mgL-1）一級一級A一級一級BCODcr2503005060BOD51001501020SS1502001020TKN(NH3-N)35（25）5（8）8（15）TP5611.5 如何去除以達到排放標準

5、？ 生物強化除磷； 投加化學藥劑除磷。常規(guī)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約占微生物干重的1.5%2.0%，通過同化作用可去除磷12%20%。 生物強化除磷工藝可以使得系統(tǒng)排除的剩余污泥中磷含量占到干重5%6%。生物強化除磷工藝 如果還不能滿足排放標準，就必須借助化學法除磷。生物強化除磷工藝 利用好氧微生物中聚磷菌在好氧條件下對污水中溶解性磷酸鹽過量吸收作用，然后沉淀分離而除磷。經(jīng)過厭氧狀態(tài)釋磷的活性污泥在好氧狀態(tài)下有很強的磷吸收能力，這就是磷得以除去的原因所在。磷在污水處理過程中的轉(zhuǎn)化步驟厭氧環(huán)境中：在沒有溶解氧和硝態(tài)氮存在的厭氧條件下，污水中的有機物（溶解性BO

6、D）在厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸菌（兼性細菌）的作用下（發(fā)酵）轉(zhuǎn)化為乙酸苷（VFAs（低分子發(fā)酵產(chǎn)物揮發(fā)性有機酸）；而活性污泥中的聚磷菌在厭氧的不利狀態(tài)下，（吸收這些發(fā)酵作用或來自原污水的VFA）將體內(nèi)積聚的聚磷分解，分解產(chǎn)生的能量一部分供聚磷菌生存，另一部分能量供聚磷菌主動吸收乙酸苷轉(zhuǎn)化為PHB(聚-羥基丁酸)的形態(tài)儲藏于體內(nèi)。 聚磷分解形成的無機磷釋放回污水中，這就是厭氧釋磷。 進入好氧狀態(tài)后，聚磷菌的活力得到恢復，將儲存于體內(nèi)的PHB進行好氧分解并釋出大量能量供聚磷菌增殖等生理活動，部分供其主動吸收污水中的磷酸鹽，以聚磷的形式積聚于體內(nèi)，這就是好氧吸磷。 產(chǎn)生的新的聚磷菌細胞（富磷污泥），將在后面的操

7、作單元中通過剩余污泥的形式得到排放，從而將磷從系統(tǒng)中除去。剩余污泥中包含過量吸收磷的聚磷菌，也就是從污水中去除的含磷物質(zhì)。 普通活性污泥法通過同化作用除磷率可以達到12%20%。而具生物除磷功能的處理系統(tǒng)排放的剩余污泥中含磷量可以占到干重5%6%，去除率基本可滿足排放要求。好氧環(huán)境中： 厭氧環(huán)境 好氧環(huán)境 有機基質(zhì) 產(chǎn)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 聚磷菌 生物除磷機理聚磷菌在厭氧狀態(tài)下釋放磷獲取量以吸收廢水中溶解性有機物，在好氧狀態(tài)下降解吸收的溶解性有機物獲取能量以吸收磷，在整個生物除磷過程中表現(xiàn)為PHB的合成和分解。聚磷菌的作用機

8、理反應式-厭氧釋磷 基本條件-溶解氧（DO）趨近于0，氮氧化物（NOx）趨近于0，厭氧反應器內(nèi)具有一定數(shù)量的聚磷菌和其他厭氧異氧菌等。反應式-好氧攝磷基本條件-有一定的溶解氧，存在足夠的有機基質(zhì)BOD及磷酸鹽，有相當數(shù)量的好氧菌、異氧菌及聚磷菌等。3、生物除磷的影響因素 BOD負荷和有機物性質(zhì) 溶解氧 厭氧區(qū)硝態(tài)氮 溫度 pH值 泥齡 BOD負荷和有機物性質(zhì) 厭氧段有機基質(zhì)的種類、含量及其與微生物營養(yǎng)物質(zhì)的比值（BOD5/TP）是影響除磷效果的重要因素。分子量較小的易降解的有機物（如低級脂肪酸類物質(zhì)）易于被聚磷菌利用。高分子難降解的有機物誘導釋磷的能力較弱。一般認為，進水中BOD5/TP要大于

9、15，才能保證聚磷菌有著足夠的基質(zhì)需求而獲得良好的除磷效果。 溶解氧 厭氧區(qū)如存在溶解氧，兼性厭氧菌就不會啟動其發(fā)酵代謝，不會產(chǎn)生脂肪酸，也不會誘導放磷，好氧呼吸會消耗易降解有機質(zhì)。一般厭氧段的DO應嚴格控制在0.2mg/L以下，而好氧段的DO控制在2.0mg/L左右。 厭氧區(qū)硝態(tài)氮 硝態(tài)氮包括硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮，其存在同樣也會消耗有機質(zhì)（即降低了進水的有效BOD5/P域值）而抑制聚磷菌對磷的釋放，從而影響在好氧條件下聚磷菌對磷的吸收。硝態(tài)氮的存在會被部分生物聚磷菌（單細胞菌）利用作為電子受體進行反硝化，從而影響其以發(fā)酵中間產(chǎn)物作為電子受體進行發(fā)酵產(chǎn)酸，從而抑制了聚磷菌的釋磷和攝磷能力及PH

10、B的合成能力。 溫度 在適宜溫度范圍內(nèi)，溫度越高釋磷速度越快；溫度低時應適當延長厭氧區(qū)的停留時間或投加外源VFA。試驗表明在530的范圍內(nèi)，都可以得到很好的除磷效果。 pH值 與常規(guī)生物處理相同，生物除磷系統(tǒng)合適的pH為中性和微堿性，不合適時應調(diào)節(jié)。試驗證明pH值在6.58.0的范圍內(nèi)時，磷的厭氧釋放比較穩(wěn)定。pH值低于6.5時生物除磷的效果會大大下降。 泥齡 同時脫氮除磷系統(tǒng)應處理好泥齡的矛盾。污泥齡影響著污泥排放量及污泥含磷量，污泥齡越長，污泥含磷量越低，去除單位質(zhì)量的磷須同時耗用更多的BOD。二、二、污水生物除磷工藝污水生物除磷工藝各小組同學利用書籍、網(wǎng)絡等檢索工具，查閱污水除磷處理方面

11、的相關信息及城市生活污水除磷處理技術(shù)方案。檢索結(jié)束，學生討論、小結(jié)、以小組為單位確定初步設計方案。提供初步設計方案?，F(xiàn)有的除磷工藝可分為主 流 除磷側(cè) 流 除 磷A/O及在此基礎上為了提高除磷效率而發(fā)展起來的A2/O、UCT、Bardenpho等，主流工藝厭氧池在污水水流方向上，磷的最終去除通過剩余污泥排放。以Phostrip工藝為代表，結(jié)合生物除磷和化學除磷，將部分回流污泥分流到厭氧池脫磷并用石灰沉淀，厭氧池不在污水主流方向上，而在回流污泥的測流中。A/O工藝污水和污泥順次經(jīng)厭氧和好氧交替循環(huán)流動?；亓魑勰噙M入?yún)捬醭乜晌战到庖徊糠钟袡C物，在簡單有機物誘導下，污泥中聚磷菌釋放出體內(nèi)的磷，進入

12、好氧池廢水中有機物得到好氧降解，同時污泥將過量攝取廢水中的磷，部分富磷污泥以剩余污泥的形式排出，實現(xiàn)磷的去除。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廢水中溶解性有機基質(zhì)合成PHB所造成的，而在O段的下降是由于異氧菌的好氧分解。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工藝特性曲線A/O工藝優(yōu)缺點除磷效率低，處理城市污水時除磷率在75%左右，出水含磷約1mg/L，很難進一步提高。工藝流程簡單，不需另加化學藥品，基建和運行費用低。厭氧池在好氧池之前，不僅有利于抑制絲狀菌的生長，防止污泥膨脹，而且厭氧狀態(tài)有利于聚磷菌的選擇性增殖，污泥的含磷量可達到干重的

13、6%。A/O工藝運行負荷高，泥齡和停留時間短，系統(tǒng)往往得不到硝化，回流污泥也就不會攜帶硝酸鹽回到厭氧區(qū)。Phostrip工藝廢水經(jīng)曝氣池去除BOD5和COD，同時在好氧狀態(tài)下過量的攝取磷。在二沉池中，含磷污泥與水分離，會流污泥一部分回流至曝氣池，而另一部分分流至厭氧除磷池。在厭氧除磷池中，回流污泥在好氧狀態(tài)時過量攝取的磷得到充分釋放，污泥回流到曝氣池。由除磷池流出的富磷上清液進入化學沉淀池，投加石灰形成Ca(PO4)2不溶物沉淀，通過排放含磷污泥去除磷。優(yōu)點：出水總磷濃度低，小于1mg/L；回流污泥中磷含量較低，對進水P/BOD沒有特殊限制，即對進水水質(zhì)波動的適應性較強；大部分磷以石灰污泥的形

14、式沉淀去除，因而污泥的處置不像高磷剩余污泥那樣復雜；Phostrip工藝還比較適合于對現(xiàn)有工藝的改造。總之，Phostrip工藝受外界條件影響小，工藝操作靈活，除磷效果好且穩(wěn)定。三、化學沉淀法除磷技術(shù)化學沉淀法是向污水中投加藥劑，使水中磷酸離子生成難容性的鹽，形成絮凝體與水分離，從而去除污水中所含磷的一種物量化學方法。 根據(jù)使用的藥劑可分為石灰沉淀法和金屬鹽沉淀法兩種。表4 石灰沉淀法和金屬鹽沉淀法比較 比較項目 石灰沉淀法金屬鹽沉淀法混凝劑的必要投加量根據(jù)堿度,將PH值調(diào)至一定值所需混凝劑量按與磷的物質(zhì)的量比從沉淀物中再生混凝劑可以不可以污泥產(chǎn)生量多少污泥處理 處置容易困難處理水中的溶解鹽不

15、增加增加最適宜的PH值范圍106-8處理效率高一般適用的處理規(guī)模大所有規(guī)模其他同時進行氨的解吸是經(jīng)濟的，但會生成水垢。投加的藥劑對生物處理有利1、化學沉淀法除磷原理石灰沉淀法金屬鹽沉淀法采用的混凝劑有鋁鹽（硫酸鋁、聚合氯化鋁）、鐵鹽（氯化亞鐵、氯化鐵、硫酸亞鐵、硫酸鐵）等。2、化學除磷的影響因素石灰沉淀法堿度鎂 鎂的去除率對于H3PO4-P、H3PO4-可溶性磷的去除沒有影響，但當污水中的磷以H3PO3形式存在時，投加同一石灰量，隨著鎂去除量的增加，上清液中磷的濃度相應減少。金屬鹽混凝堿度投加鋁鹽時為56，投加鐵鹽時為4左右。物質(zhì)的量比 當Ph值為4，金屬鹽與正磷酸正離子的物質(zhì)的量比上升直到1

16、.2，正磷酸的去除率呈直線增加，當物質(zhì)的量比1.4時，磷基本上可100%被去除，3、化學沉淀法除磷工藝 常用的化學除磷藥劑：金屬鹽藥劑：二價及三價鐵鹽及鋁鹽（氯化鋁與硫酸鋁等）；高分子聚合物，如聚合鋁鹽（PAC）、聚合鐵（PFS）等。 堿性藥劑：20%40%石灰乳；40%鋁酸鈉?；瘜W沉淀法除磷工藝三、結(jié)晶法除磷技術(shù)結(jié)晶法除磷技術(shù)在堿性條件下，溶液中的PO43-和Ca2+反應可以生成羥基磷酸鈣沉淀。溶解度曲線右邊稱為穩(wěn)定區(qū)，磷、鈣等都以離子狀態(tài)存在，不產(chǎn)生沉淀；過飽和溶解曲線右邊為不穩(wěn)定區(qū)，達到這個區(qū)域時，迅速生成顆粒微小的羥基磷酸鈣從而達到除磷的目的，此為化學沉淀除磷的機理；溶解度曲線和過飽和

17、溶解度曲線之間的這個區(qū)稱為亞穩(wěn)區(qū)，這時Ca2+和PO43-濃度乘積小于溶度積，在不加入其他固體顆粒晶種時，通常不會產(chǎn)生沉淀。結(jié)晶法除磷工藝新建處理廠四、四、污水除磷工藝方案的選擇排放要求的計量基礎：去除總量( kg/d)、排放濃度（mg/L）或去除率(%)； 排放要求的時間基礎：日平均、月平均或年平均；達標的時間限制：一次到位或分階段達標；其它重要水質(zhì)指標的排放要求也要明確，包括；B0D5、ss、pH、氨氮、總氮和堿度。更新改造廠四、四、污水除磷工藝方案的選擇 對于建議的設計規(guī)模，已有設施的水力學能力是否足夠；已有設施是改造還是擴建，或兩者均要。已有設施的使用期限和條件是否容許除磷技術(shù)的新（擴

18、）增；已有的生物處理方式（活性污泥法或生物膜法等）胞能否與滿足處理要求的除磷工藝方案兼容。上述基本問題得到答案之后，可采用與新廠相同的方式收集所需的其它資料，并包括：處于運行狀態(tài)的已有設施的類型、能力和效率；水線：水力學處理能力、生物處理能力、供氧能力、規(guī)劃或正在進行的改進；泥線：濃縮與脫水能力、污泥穩(wěn)定化能力及效率、最大處置能力、污泥處理處置系統(tǒng)與可供選用的除磷技術(shù)的兼容性；新建處理廠1、目標明確、基礎資料詳實2、全面考慮、綜合比較除磷方案的選擇和確定方法第1步：首先確定污水除磷系統(tǒng)是否新建，是僅除磷還是同時除磷脫氮。一般情況下，對于新廠建設，應考慮所有可能方案；對已建成的污水廠可以適當排除

19、某些工藝方案。第2步：根據(jù)除磷工藝的除磷能力找出能滿足除磷要求的各種工藝方案， 第3步：從已選出的能滿足除磷或除磷脫氨要求的工藝中，根據(jù)各種工藝的除磷和脫氮性能，以及確定的適用性原則篩去不適用的工藝。能滿足或滿足基本出水水質(zhì)要求的工藝均進入第四步。 第4步：對所有可以采用的備選方案作技術(shù)經(jīng)濟分析，包括投資和運行費用。同時還要考慮非經(jīng)濟因素的影響，包括：占地、可靠性、環(huán)境影響評價和所需的操作水平。通過綜合經(jīng)濟效益分析即可選出滿足處理要求的經(jīng)濟可行的工藝方案。（b）Bardenpho生物脫氮工藝：各小組同學利用書籍、網(wǎng)絡等檢索工具，查閱污水除磷處理方面的相關信息及城市生活污水除磷處理技術(shù)方案。檢索

20、結(jié)束，學生討論、小結(jié)、以小組為單位確定初步設計方案。提供初步設計方案。 設立兩個缺氧段，第一段利用原水中的有機物為碳源和第一好氧池中回流的含有硝態(tài)氮的混合液進行反硝化反應。 為進一步提高脫氮效率，廢水進入第二段反硝化反應器，利用內(nèi)源呼吸碳源進行反硝化。 曝氣池用于吹脫廢水中的氮氣，提高污泥的沉降性能，防止在二沉池發(fā)生污泥上浮現(xiàn)象。 (1) A/O法是由厭氧池和好氧池組成的同時去除污水中有機污染物及磷的處理系統(tǒng)。厭氧-好氧除磷工藝流程三、三、 生物除磷及生物脫氮除磷工藝生物除磷及生物脫氮除磷工藝1.A/O生物除磷工藝(2) Phostrip去除磷工藝流程：三、生物除磷及生物脫氮除磷工藝三、生物除磷及生物脫氮除磷工藝2. A2/O工藝A2/O工藝基本流程3. 改進的Bardenpho工藝4.UCT工藝5. SBR工藝 SBR工藝是將除磷脫氮的各種反應，通過時間順序上的控制，在同一反應器中完成。 混合液回流 攪拌 攪拌 N2 沉淀池 原污水 處理出水 厭氧反應器 缺氧反應器 好氧反應器 磷釋放 脫氮 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 預 水 厭 厭 缺 好 缺 分 氧 氧 氧 氧 出水 氧 離 池