1、第八章第八章 污水脫氮除磷及深度處理污水脫氮除磷及深度處理工藝的運(yùn)行管理工藝的運(yùn)行管理第一節(jié)第一節(jié) 生物脫氮除磷工藝的運(yùn)行管理生物脫氮除磷工藝的運(yùn)行管理o一、生物脫氮除磷技術(shù)一、生物脫氮除磷技術(shù)o 1生物脫氮生物脫氮o 污水中的總氮通過(guò)以下污水中的總氮通過(guò)以下3個(gè)途徑被脫出。個(gè)途徑被脫出。o (1)氨化反應(yīng)氨化反應(yīng) 有機(jī)氮化合物在氨化菌的作用下，分解、轉(zhuǎn)化為氨態(tài)氮。例如氨有機(jī)氮化合物在氨化菌的作用下，分解、轉(zhuǎn)化為氨態(tài)氮。例如氨基酸的分解。基酸的分解。o o(2)硝化作用硝化作用 在硝化菌的作用下，氨態(tài)氮進(jìn)一步分解氧化。首先，在亞硝酸菌的在硝化菌的作用下，氨態(tài)氮進(jìn)一步分解氧化。首先，在亞硝酸菌的

2、作用下，氨轉(zhuǎn)化為亞硝酸氮。作用下，氨轉(zhuǎn)化為亞硝酸氮。o在這之后，亞硝酸氮在硝化菌的作用下進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為硝酸氮在這之后，亞硝酸氮在硝化菌的作用下進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為硝酸氮。o 2223RCHNH COOHORCOOHCONH 氨化菌42223224NHONOH OH亞硝化菌22322NOONO 硝化菌o (3)反硝化作用 反硝化反應(yīng)是指硝酸氮()和亞硝酸鹽氮()在反硝化菌的作用下，被還原成氣態(tài)氮()的過(guò)程。o反硝化菌是屬于異養(yǎng)型兼性厭氧菌，在缺氧條件下，以硝酸氮為電子受體，以有機(jī)底物(碳源)為電子供體。因此其反應(yīng)可分為同化反硝化和異化反硝化。223222()NONH OHNONONON 有機(jī)體（同化反硝化

3、）異化反硝化o 2生物除磷o(hù) 生物除磷是指利用聚磷菌一類生物，能夠過(guò)量的在數(shù)量上超過(guò)其生理需要的從外部環(huán)境(污水中)攝取磷，并將磷從聚合的形態(tài)儲(chǔ)藏在菌體內(nèi)，形成富含磷的污泥再排出污水處理系統(tǒng)之外，達(dá)到從廢水中除磷的作用o 1 ）厭氧區(qū) o (1)發(fā)酵作用：在沒(méi)有溶解氧和硝態(tài)氮存在的厭氧狀態(tài)下，兼性菌將溶解性有機(jī)物(BOD)轉(zhuǎn)化成低分子發(fā)酵產(chǎn)物(VFA)。o (2)聚磷菌釋放磷：聚磷菌吸收厭氧區(qū)產(chǎn)生的VFA或來(lái)自污水的VFA，并將其運(yùn)送到細(xì)胞內(nèi)，同化為細(xì)胞內(nèi)碳能源存儲(chǔ)物 (PHBPHV)，所需的能量來(lái)源于聚磷的水解以及細(xì)胞內(nèi)糖的酵解。并導(dǎo)致磷酸鹽的釋放。o 2）好氧區(qū)o (1)磷的吸收：細(xì)菌以聚

4、磷的形式存儲(chǔ)超出生長(zhǎng)需要的磷量，通過(guò)PHBPHV的氧化分解產(chǎn)生能量，用于磷的吸收和聚磷合成。o (2)合成新的聚磷菌細(xì)胞，產(chǎn)生富磷污泥。o 3）除磷系統(tǒng)o 剩余污泥的排放：通過(guò)排放剩余污泥，將磷排出系統(tǒng)之外去除磷。二、工藝控制o 1無(wú)硝化反硝化的生物除磷系統(tǒng)o此時(shí)，不要求去除氨氮也不要求去除總氮，工藝基本上是采用中高負(fù)荷。泥齡在37天，水在用于釋放磷的池子中停留時(shí)間一般為812h，以保證在好氧處理段不發(fā)生硝化反應(yīng)，最終使回流污泥中不含硝酸鹽，從而提高整個(gè)處理系統(tǒng)的除磷效果。o2 有硝化反硝化工藝的生物除磷系統(tǒng)o 此時(shí)，工藝一般都包含厭氧、缺氧和好氧三種基本狀態(tài)的交替，這些工藝間的主要差異是這三

5、種狀態(tài)的組合方式和數(shù)量分布的時(shí)間和空間變化。o 如果僅要求硝化或部分反硝化(出水TN為612 mgL)，可采用污泥齡為515d。o 如果脫氮要求很高時(shí)(出水TN為3mgL)宜采用長(zhǎng)泥齡。泥齡為1525d。o 在釋磷池，盡量建成推流式構(gòu)造，也可以是一系列完全混合池相串聯(lián)的反應(yīng)池，這樣，也可以保證釋磷池中沒(méi)有硝酸鹽，從而提高整個(gè)系統(tǒng)的除磷效率 o 3影響脫氮效果的主要因素o 1)對(duì)硝化細(xì)菌的影響因素o 溶解氧(DO)：溶解氧是硝化反應(yīng)過(guò)程中的電子受體，反應(yīng)器內(nèi)溶解氧高低，必將影響硝化反應(yīng)的進(jìn)程，在進(jìn)行硝化反應(yīng)的曝氣池中，據(jù)試驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，溶解氧的含量不能低于lmgL。當(dāng)FM低時(shí)，DO較低，硝化良好；

6、FM中等時(shí)，DO必須保持在較高條件下，方能保證硝化良好。o 溫度(T)：硝化反應(yīng)適宜的溫度是2030，15以下時(shí)，硝化反應(yīng)速度下降，低于4時(shí)完全停止。o pH值：硝化菌對(duì)pH值的變化非常敏感，最佳pH值是7.08.0。在這一最佳值的條件下，硝化菌硝化速率基本不受影響。o 生物固體平均停留時(shí)間(污泥齡)：為了使硝化菌群能夠在連續(xù)流反應(yīng)器中存活，微生物在反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間必須大于自養(yǎng)型硝化菌的最小世代時(shí)間，否則硝化菌的流失率將大于凈增殖率，使硝化菌從系統(tǒng)中流失殆盡。一般對(duì)于泥齡的取值，至少應(yīng)為硝化菌最小世代時(shí)間的2倍以上。o 重金屬及有害物質(zhì)：除重金屬外，對(duì)硝化反應(yīng)產(chǎn)生抑制作用的物質(zhì)還有高濃度的、

7、高濃度的等。o 2) 對(duì)反硝化作用的影響因素o （1）碳源：能為反硝化菌所利用的碳源是多種多樣的，但從污水生物脫氮工藝來(lái)考慮，可分為以下幾類。o 污水中所含的碳源。這是比較理想和經(jīng)濟(jì)的碳源。一般認(rèn)為，當(dāng)廢水中BOD5TKN46時(shí)，即可認(rèn)為碳源充足，無(wú)需外加碳源。o 外加碳源。當(dāng)源水中C、N比值過(guò)低，如BOD5TKN36時(shí)，即須另外投加有機(jī)碳源。多采用投加甲醇(CH3OH)，因?yàn)樗环纸夂蟮漠a(chǎn)物為CO2和H2O，不留任何難于降解的中間產(chǎn)物，而且反硝化速率高。o （2）pH值：是反硝化反應(yīng)的重要影響因素，對(duì)反硝化菌最適宜的pH值是7.07.5，在這個(gè)pH值條件下，反硝化速率最高，當(dāng)pH值高于8或低

8、于6時(shí)，反硝化速率將大為下降。o （3）溶解氧：反硝化菌只有在無(wú)分子氧而同時(shí)存在硝酸和亞硝酸離子的條件下，它們才能夠利用這些離子中的氧進(jìn)行呼吸，使硝酸鹽還原。如反應(yīng)器內(nèi)溶解氧較高，將使反硝化菌利用氧進(jìn)行呼吸，抑制反硝化菌體內(nèi)硝酸鹽還原酶的合成，阻礙硝酸鹽氮的還原。但是，另一方面在反硝化菌體內(nèi)某些酶系統(tǒng)組分只是在有氧條件才能合成，這樣，反硝化菌以在厭氧、好氧交替的環(huán)境中生活為宜。溶解氧應(yīng)控制在0.5mgL以下。o （4）溫度(T)：反硝化反應(yīng)的適宜溫度是2040，低于15時(shí)，反硝化菌的增殖速度降低，代謝速度也降低，從而降低了反硝化速率。第二節(jié)第二節(jié) 污水深度處理常見工藝技術(shù)污水深度處理常見工藝技

9、術(shù)o一、污水深度處理技術(shù)一、污水深度處理技術(shù)o1混凝混凝 o混凝又稱化學(xué)混凝。指向水中投加化學(xué)藥劑混凝又稱化學(xué)混凝。指向水中投加化學(xué)藥劑后，發(fā)生混合、凝聚、絮凝這幾種作用先后后，發(fā)生混合、凝聚、絮凝這幾種作用先后綜合進(jìn)行的整個(gè)過(guò)程的總稱。綜合進(jìn)行的整個(gè)過(guò)程的總稱。o2過(guò)濾過(guò)濾 o過(guò)濾是濾除溶液中懸浮狀不溶性物質(zhì)的方法。過(guò)濾是濾除溶液中懸浮狀不溶性物質(zhì)的方法。在污水處理中是分離固體懸浮顆粒的物理法在污水處理中是分離固體懸浮顆粒的物理法之一。之一。 o過(guò)濾在水處理中起到下列作用。o 去除化學(xué)澄清和生物過(guò)程未能去除的微細(xì)顆粒和膠體物質(zhì)。o 提高懸浮固體、濁度、磷、BOD、COD、重金屬、細(xì)菌、病毒等

10、的去除率。o 由于提高了懸浮物和其他干擾物質(zhì)的去除率，因而可降低消毒劑的用量。o 使后續(xù)離子交換、吸附、膜過(guò)程等處理裝置免于經(jīng)常堵塞。o 3活性炭吸附 o活性炭具有多孔結(jié)構(gòu)和強(qiáng)大吸附力，而且表面積很大。其比表面積為5001700m2g。在水處理方面主要用于吸附、脫色、除臭。主要利用了活性炭的物理吸附、化學(xué)吸附、氧化、催化和還原等性能。o4臭氧氧化 o臭氧氧化是利用臭氧氣體作為強(qiáng)氧化劑，通入水層(或與水接觸)中進(jìn)行氧化反應(yīng)去除水中污染物質(zhì)的水處理過(guò)程。臭氧氧化法水處理設(shè)備中主要包括：空氣預(yù)處理、臭氧發(fā)生器、水臭氧化氣接觸反應(yīng)及臭氧尾氣處理部分。o5氯氧化 o氯氣與水接觸后，發(fā)生歧化反應(yīng)()，生成

11、次氯酸和鹽酸，而次氯酸為弱酸，能在水中發(fā)生離解。o6紫外線照射 o紫外線照射是利用紫外線照射水體，對(duì)水體進(jìn)行消毒處理的方法。波長(zhǎng)為200295nm的紫外線有明顯殺菌作用，波長(zhǎng)260265nm的紫外線殺菌力最強(qiáng)。在水的消毒處理中要求水的色度低，懸浮物少，膠體物質(zhì)少，同時(shí)，要求水不可過(guò)深，一般不超過(guò)l2cm，否則光線的穿透能力將受到影響，影響消毒效果。此方法管理簡(jiǎn)單，殺菌速度快，缺點(diǎn)是經(jīng)過(guò)消毒的水無(wú)持續(xù)殺菌能力，成本高。o7膜分離法 o在污水深度處理方面主要用到微濾、超濾、納濾、反滲透，其基本特性見表2。從把物質(zhì)從溶液中分離出來(lái)的過(guò)程來(lái)看，反滲透和超濾、微濾基本上是一樣的，因孔徑大小不同，反滲透既能去除離子物質(zhì)，又能去除許多有機(jī)物，而超濾、微濾只能去除較大粒徑的分子和顆粒。o8離子交換 o離子交換是溶液中的離子與某種離子交換劑進(jìn)行離子交換的作用或現(xiàn)象。一般的離子交換劑為不溶于水的固體顆粒狀物