第五章污水的深度處理及回用 第一節概述 一 污水再利用的目的及意義二 污水深度處理廢水的高級處理 三級處理廢水的深度處理的目的 是用于除去那些在常規二級處理過程中未被去除的和去除不夠的污染物 以使出水在排放時符合受納水體的水質標準 而在再用時符合具體用途的水質標準 這些污染物一般包括 殘留的懸浮物和膠體生物耗氧和化學耗氧的有機物 BOD和COD 溶解性無機營養鹽如氨氮 硝酸鹽 磷酸鹽等 去除廢水中氮和磷是廢水深度處理的主要內容之一 含有氮磷的廢水排入湖泊水庫或不流動的水體 則將導致水體中藻類的大量的繁殖 會導致水質惡化 使水體富營養化 根據資料說明 1gP和9 2gN可產生115g藻類 而115g藻類分解過程中需要消耗143g的氧 因此當藻類死亡時 會使水中的溶解氧大量消耗 甚至耗盡 致使魚類等水生生物大量死亡 氨對水生生物是有毒的 當NH3濃度大于0 2mg L時 對魚就有毒 當氨氮在水中硝化細菌作用下發生硝化反應時 會消耗水體中的溶解氧 1g氨氮需氧4 75g 硝化作用產生的硝酸鹽 會提高地面水和地下水的硝酸鹽含量 高水平的硝酸鹽水作為飲用水 會引起嬰兒高鐵血紅蛋白癥 使嬰兒發育不全 亞硝酸鹽進入人體具有致癌作用 第二節污水深度處理的原理和技術一 城市污水深度處理對象深度處理的目的不同 處理的對象和程度也不一樣 二 城市污水除氨與脫氮氮的形態 有機氮 氨氮 硝酸鹽氮 亞硝酸鹽氮 一 物化法脫氮1 氣提法除氨 氨氮石灰法除氮原理 PH值大于11去除率可達95 2 折點加氯NH4 1 5HOCL 0 5N2 1 5H2O 2 5H 1 5CL 3 選擇性離子交換天然的斜發沸石樹脂 二 生物法除氮1 生物脫氮基本原理 1 氨化作用 有機氮轉化為氨態氮 2 同化作用 一部分氮轉化為微生物細胞 3 硝化作用亞硝酸菌 好氧自養菌NH4 1 5O2 NO2 H2O 2H 能量硝酸菌 NO2 0 5O2 NO3 能量硝化細菌生長環境條件 1 溶解氧 最好2mg L以上 硝化細菌在活性污泥中約占5 左右 大部分的硝化細菌將處于生物絮體內部 2 溫度 20 30度 3 PH值 7 2 8 2 4 污泥齡 硝化菌的生長世代周期較長 為了保證硝化作用的進行 污泥齡應大于硝化菌最小世代時間兩倍以上 5 BOD值 過高 將有助于異養菌的迅速增殖 微生物中的硝化菌的比例下降 4 反硝化作用反硝化菌 異養兼性厭氧菌NO3 1 3CH3OH NO2 1 3CO2 2 3H2O 能量NO2 1 2CH3OH 1 2N2 1 2CO2 1 2H2O OH 能量反硝化菌生長環境條件 1 碳源 2 PH值 7 0 8 03 溶解氧 0 5mg L以下 4 溫度 20 35度 2 生物脫氮工藝 1 生物脫氮A O工藝A O anoxic oxygen 系統中 硝化段的溶解氧一般為2 4mg L 反硝化段的溶解氧應小于0 5mg L A O活性污泥法脫氮系統流程 2 A2 O工藝這種脫氮系統的工藝流程是讓廢水依次經過厭氧 缺氧 好氧三個階段 故稱為厭氧 缺氧 好氧脫氮系統 簡稱A A O系統 也稱為A2 O系統 該系統是以去除有機碳 氮和磷為主的廢水處理工藝 A A O系統流程圖 3 UTC工藝流程 工藝特點 UCT工藝是目前比較流行的厭氧與好氧相結合的生物除磷工藝流程 它是在A A 0工藝的基礎上對回流方式作了調整以后提出的 其與A A 0工藝的不同之處在于它的污泥回流是缺氧池回流到厭氧池 這樣就阻止了處理系統中硝酸鹽 NO3 進入到厭氧池而影響在厭氧過程中磷的充分釋放 但在運行過程中 須注意當進水中的總氮與COD的比值較高時 應減少混合液的回流比 以防止NO3 進入到厭氧池中 4 活性污泥多級脫氮傳統工藝 5 兩級生物脫氮工藝 6 AB工藝 7 生物膜脫氮工藝 8 氧化溝工藝 9 脫氮新工藝 短程硝化反硝化技術SHARON工藝 高溫 30 35度 下亞硝化細菌的最小停留時間小于硝化細菌 通過控制溫度 停留時間和PH值使反應器中的硝化菌被自然淘汰 OLAND工藝 通過控制溶解氧 使硝化反應僅進行到 NH4 1 5O2 NO2 H2O 2H 能量 同時硝化反硝化脫氮技術 SND 微生物生存微環境 活性污泥的外部為好氧區 可進行生物硝化反應 在活性污泥的內部 則可形成缺氧區進行反硝化反應 ANAMMOX工藝 在厭氧條件下 以NO3 為電子受體 將氨轉化為N2 吸附脫氮技術 固定化技術 使用沸石吸附固定硝化細菌 讓含氨廢水首先通過填有已固定硝化細菌的沸石吸附柱 然后再用反硝化工藝進行脫氮處理 生物電極脫氮技術 采用固定化微生物電極 在生物和電化學雙重作用下降解硝酸鹽氮 微弱的電流可以刺激微生物的代謝活動 將脫氮菌作為生物膜固定在以炭為材料的電極上 成為固定化微生物電極 通過在電極間通電產生的電解氫作為脫氮的電子供體 陽極 C 2H2O CO2 4H 4e 陰極 4H 4e 2H22NO3 5H2 N2 4H2O 2OH 三 城市污水除磷常見的存在形態 磷酸鹽 聚磷酸鹽 有機磷 一 生物除磷1 生物除磷的原理某些細菌在好氧條件下具有過量吸收磷酸鹽的能力 而在厭氧條件下細菌又可釋放出磷酸鹽的能力 1 聚磷菌作用 好氧異養菌 2 厭氧放磷 兼性菌 無溶解氧和硝態氮 3 好氧吸磷生物除磷影響因素 1 溶解氧 好氧區 大于2mg L厭氧區 小于0 2mg L 2 厭氧區硝態氮 抑制磷的釋放 3 溫度 4 PH值 6 8 5 BOD負荷和有機物性質 足夠的易降解的有機物有利除磷 6 污泥齡 短 2 生物除磷工藝 AO工藝 二 化學沉淀除磷1 石灰除磷5Ca2 4OH 3HPO42 Ca5OH PO4 3 3H2O2 鋁鹽除磷Al2 SO4 3 2PO43 2AlPO4 3SO42 3 鐵鹽除磷 三 生物化學組合除磷1 Phostrip工藝 2 活性污泥與生物膜結合工藝AS BIOFILM 3 BCFS工藝 四 結晶法除磷工藝在堿性條件下 溶液中的PO43 和Ca2 反應生成羥基磷酸鈣沉淀 四 城市污水同步脫磷除氮1 厭氧 缺氧 好氧工藝A2O工藝 2 UCT工藝 3 改良Bardenpho工藝4 VIP工藝 類似UCT 5 SBR工藝6 氧化溝脫氮除磷工藝7 ADMONT工藝 改進AB工