厌氧处理与脱氮除磷
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A2/O工艺是Anaerobic—Anoxic—Oxic的英文缩写,它是厌氧-缺氧—好氧生物脱氮除磷工艺的简称.该工艺处理效率一般能达到:BOD5和SS为90%~95%,总氮为70%以上,磷为90%左右,一般适用于要求脱氮除磷的大中型城市污水厂.但A2/O工艺的基建费和运行费均高于普通活性污泥法,运行管理要求高,所以对目前我国国情来说,当处理后的污水排入封闭性水体或缓流水体引起富营养化,从而影响给水水源时,才采用该工艺。
工艺流程及工艺原理1、A2/O工艺流程A2/O工艺是Anaerobic—Anoxic-Oxic的英文缩写,它是厌氧—缺氧—好氧生物脱氮除磷工艺的简称。
A2/O工艺于70年代由美国专家在厌氧—好氧磷工艺(A~/O)的基础上开发出来的,该工艺同时具有脱氮除磷的功能.该工艺在好氧磷工艺(A/O)中加一缺氧池,将好氧池流出的一部分混合液回流至缺氧池前端,该工艺同时具有脱氮除磷的目的。
A2/O工艺流程图如图4.4。
1所示。
2.工艺原理首段厌氧池,流入原污水及同步进入的从二沉池回流的含磷污泥,本池主要功能为释放磷,使污水中P的浓度升高,溶解性有机物被微生物细胞吸收而使污水中的BOD5浓度下降;另外,NH3—N因细胞的合成而被去除一部分,使污水中的NH3—N浓度下降,但NO3-N含量没有变化。
在缺氧池中,反硝化菌利用污水中的有机物作碳源,将回流混合液中带入大量NO3—N和NO2-N还原为N2释放至空气,因此BOD5浓度下降,NO3-N浓度大幅度下降,而磷的变化很小。
在好氧池中,有机物被微生物生化降解,而继续下降;有机氮被氨化继而被硝化,使NH3—N浓度显著下降,但随着硝化过程使NO3-N的浓度增加,P随着聚磷菌的过量摄取,也以较快的速度下降。
A2/O工艺它可以同时完成有机物的去除、硝化脱氮、磷的过量摄取而被去除等功能,脱氮的前提是NO3-N应完全硝化,好氧池能完成这一功能,缺氧池则完成脱氮功能。
生物脱氮除磷原理及工艺 1 引言氮和磷是生物的重要营养源,随着化肥、洗涤剂和农药普遍使用,天然水体中氮、磷含量急剧增加,水体中蓝藻、绿藻大量繁殖,水体缺氧并产生毒素,使水质恶化,对水生生物和人体健康产生很大的危害;然而, 我国现有的城市污水处理厂主要集中于有机物的去除,污废水一级处理只是除去水中的沙砾及悬浮固体;在好氧生物处理中,生活污水经生物降解,大部分的可溶性含碳有机物被去除;同时产生N NH -3、N NO --3和-34PO 和-24SO ,其中25%的氮和19%左右的磷被微生物吸收合成细胞,通过排泥得到去除;二级生物处理则是去除水中的可溶性有机物,能有效地降低污水中的5BOD 和SS , 但对N 、P 等营养物只能去除10%~ 20% , 其结果远不能达到二级排放标准;因此研究开发经济、高效的, 适于现有污水处理厂改造的脱氮除磷工艺显得尤为重要;2 生物脱氮除磷机理生物脱氮机理污水生物脱氮的基本原理就是在将有机氮转化为氨态氮的基础上,先利用好氧段经硝化作用,由硝化细菌和亚硝化细菌的协同作用,将氨氮通过反硝化作用转化为亚硝态氮、硝态氮,即,将3NH 转化为N NO --2和N NO --3;在缺氧条件下通过反硝化作用将硝氮转化为氮气,即,将N NO --2经反亚硝化和N NO --3经反硝化还原为氮气,溢出水面释放到大气,参与自然界氮的循环;水中含氮物质大量减少,降低出水的潜在危险性,达到从废水中脱氮的目的1;错误!硝化——短程硝化:O H HNO O NH 22235.1+→+硝化——全程硝化亚硝化+硝化:O H HNO O NH 22235.1+−−−→−+亚硝酸菌错误!反硝化——反硝化脱氮:O H H CO N OH CH CH HNO 2222333][222+++→+ 反硝化——厌氧氨氧化脱氮:O H N HNO NH 22232+→+反硝化——厌氧氨反硫化脱氮:O H S N SO H NH 2242342++→+废水中氮的去除还包括靠微生物的同化作用将氮转化为细胞原生质成分;主要过程如下:氨化作用是有机氮在氨化菌的作用下转化为氨氮;硝化作用是在硝化菌的作用下进一步转化为硝酸盐氮;其中亚硝酸菌和硝酸菌为好氧自养菌,以无机碳化合物为碳源,从+4NH 或-2NO 的氧化反应中获取能量;其中硝化的最佳温度在纯培养中为25-35 ℃,在土壤中为30-40 ℃,最佳pH 值偏碱性;反硝化作用是反硝化菌大多数是异养型兼性厌氧菌,DO< mg/L 在缺氧的条件下,以硝酸盐氮为电子受体,以有机物为电子供体进行厌氧呼吸,将硝酸盐氮还原为2N 或-2NO ,同时降解有机物2;生物除磷原理磷在自然界以2 种状态存在:可溶态或颗粒态;所谓的除磷就是把水中溶解性磷转化为颗粒性磷,达到磷水分离;废水在生物处理中,在厌氧条件下,聚磷菌的生长受到抑制,为了自身的生长便释放出其细胞中的聚磷酸盐,同时产生利用废水中简单的溶解性有机基质所需的能量,称该过程为磷的释放;进入好氧环境后,活力得到充分恢复,在充分利用基质的同时,从废水中摄取大量溶解态的正磷酸盐,从而完成聚磷的过程;将这些摄取大量磷的微生物从废水中去除,即可达到除磷的目的3;聚磷菌在厌氧条件下,分解体内的多聚磷酸盐产生ATP,利用ATP 以主动运输方式吸收产酸菌提供的三类基质进入细胞内合成PHB;与此同时释放出-34PO 于环境中1; 好氧吸磷过程聚磷菌在好氧条件下,分解机体内的PHB 和外源基质,产生质子驱动力将体外的-34PO 输送到体内合成ATP 和核酸,将过剩的 -34PO 聚合成细胞贮存物:多聚磷酸盐异染颗粒; 3 生物脱氮除磷工艺从生物脱氮除磷的机理分析来看,生物脱氮除磷工艺基本上包括厌氧、缺氧、好氧3 种状态,这3个不同的工作状态可以在空间上进行分离,也可以在时间上进行分离;近年来,随着对生物脱氮除磷的机理研究不断深入,以及各种新材料、新技术、新设备的不断运用,衍生出了许多新的生物脱氮除磷工艺,其中典型的几种处理工艺如下;SBR 工艺SBR 工艺是一种新近发展起来的新型处理废水的工艺,即为序批式好氧生物处理工艺,其去除有机物的机理在于充氧时与普通活性污泥法相同,不同点是其在运行时,进水、反应、沉淀、排水及空载5个工序,依次在一个反应池中周期性运行,所以该法不需要专门设置二沉池和污泥回流系统,系统自动运行及污泥培养、驯化均比较容易;该法处理焦化废水有着独有的优势:一是不要空间分割,时序上就能创造出缺氧和好氧的环境,即具有A /O 的功能,十分有利于氨氮和COD 的去除;二是该法的沉淀是一种静止的沉淀,对污泥沉淀性能不好的废水,固液分离效果非常明显;三是该法可以省去二沉池,其占地面积相对要小一些;自动控制系统的发展和完善,为SBR 工艺的应用提供的物质基础;但因为SBR 是间歇运行的,为了解决连续进水问题,至少需要设置两套SBR 设施,进行切换运行;SBR 工艺流程图见图14;CAST 工艺CAST 实际上是一种循环SBR 活性污泥法,应器中活性污泥不断重复曝气和非曝气过程,生物反应和泥水分离在同一池内完成,与SBR 同样使用滗水器;污水首先进入选择器,污水中溶解性的有机物通过生物作用得到去除,回流污泥中硝酸盐也此时得到反硝化;然后进入厌氧区,此时为微生物释磷提供条件;第三区为主曝气区,主要进行BOD 降解,同时硝化反硝化;CAST 选择器设置在池首,防止了污泥膨胀; 3.3 MSBR 工艺连续流序批式活性污泥法工艺ModifiedSequencing Batch Reactor,简称MSBR;首先,污水进入厌氧池,回流活性污泥中的聚磷菌在此充分释磷,然后混合液进入缺氧池反硝化;反硝化后的污水进入好氧池,有机物在好氧条件下被降解,活性污泥充分吸磷后再进入起沉淀作用的SBR,澄清后上清液排放;此时另一边的SBR 在回流量的条件下进行反硝化、硝化或静置预沉;回流污泥首先进入浓缩池浓缩,上清液直接进入好氧池,而浓缩污泥进入缺氧池;这样,一方面可以进行反硝化,另一方面可先消耗掉回流浓缩污泥中的溶解氧和硝酸盐,为随后进行的厌氧释磷提供更为有利的条件;CAST 综合了以往除磷脱氮工艺的优点,保证了各污染物质降解的最大速率环境,去除有机污染物效率更高,脱氮除磷效果更好A/2工艺OA/2工艺传统OA/2工艺或称AAO工艺,在一个处理系统中同时具有厌氧区、缺氧区、好氧区,能够同时作到脱氮、O除磷和有机物的降解,其工艺流程见图2;污水进入厌氧反应区,同时进入的还有从二沉池回流的活性污泥,聚磷菌在厌氧条件下释磷,同时转化易降解COD、VFA为PHB,部分含氮有机物进行氨化;污水经过第一个厌氧反应器以后进入缺氧反应器,本反应器的首要功能是进行脱氮;硝态氮通过混合液内循环由好氧反应器传输过来,通常内回流量为2~4倍原污水流量,部分有机物在反硝化菌的作用下利用硝酸盐作为电子受体而得到降解去除;混合液从缺氧反应区进入好氧反应区,混合液中的COD浓度已基本接近排放标准,在好氧反应区除进一不降解有机物外,主要进行氨氮的硝化和磷的吸收,混合液中硝态氮回流至缺氧反应区,污泥中过量吸收的磷通过剩余污泥排除;该工艺流程简洁,污泥在厌氧、缺氧、好氧环境中交替运行,丝状菌不能大量繁殖,污泥沉降性能好5;它将厌氧段、缺氧段放在工艺的第一级, 充分发挥了厌氧菌群承受高浓度、高有机负荷能力的优势, 处理效果较好, 产生的污泥较一般的生物法少;可用于处理工业废水比重较大城市污水, 另外, 由于它是在普通活性污泥法的基础上发展起来的, 因而也较容易用于生物法处理的老污水厂的改造;A/2工艺改良O改良O A /2工艺是中国市政工程华北设计研究院提出的,工艺综合了A/O 工艺和改良UCT 工艺的优点,即在厌氧池之前增设厌氧/缺氧池;首先回流污泥和10%的污水进入厌氧/缺氧池进行反硝化以去除回流污泥中的硝酸盐;90%的污水进入厌氧区与回流污泥混合,在兼性厌氧发酵菌的作用下将部分易生物降解的大分子有机物转化为VFA ;聚磷菌释磷,同时吸收VFA 以PHB 的形式贮存于胞内;在缺氧区,反硝化菌利用污水中的有机物和经混合液回流而带来的硝酸盐进行反硝化,同时去碳脱氮;在好氧区,有机物浓度相当低,有利于自养硝化菌生长繁殖,进行硝化反应,同时聚磷菌过量摄磷;通过沉淀、排除剩余污泥达到除磷的目的;该工艺降低回流污泥中硝态氮对后续厌氧池的不利影响,有利于厌氧池的聚磷菌释磷,改善了泥水分离性能6;3.5 UCT 改良工艺改良的UCT 工艺University of Cape Town 脱氮除磷工艺由厌氧池、缺氧1 池、缺氧2 池、好氧池、沉淀池系统组成,有2 个缺氧池;缺氧1 池只接受沉淀池的回流污泥,同时缺氧1 池有混合液回流至厌氧池,以补充厌氧池中污泥的流失;回流污泥携带的硝态氮在缺氧1 池中经反硝化被完全去除;在缺氧2池中接受来自好氧池的混合液回流,同时进行反硝化,缺氧1 池出水中的N NO --3 带进厌氧池使之保持较为严格的厌氧环境,从而提高系统的除磷效率7;立体循环一体化氧化沟氧化沟是一种而有效的污水处理技术,具有稳定的处理效果,是污水生物处理技术之一;特别是用于污水脱氮,氧化沟比其它生物脱氮工艺费用低、TN 去除效率高;然而,与活性污泥法相比,氧化沟占地面积较大,在土地紧张的城市或地区,氧化沟的应用受到限制8;针对常规氧化沟存在的问题,成功地研究出立体循环一体化氧化沟;其特点是:① 氧化沟采用立体循环,在循环过程中完成降解有机物和脱氮过程;与现有氧化沟相比,占地面积可减少约50%;② 沉淀区与氧化沟合建,沉淀的污泥可自动回流到氧化沟内,可节省投资和能耗;③ 结构紧凑,运行操作简便;新型立体循环一体化氧化沟既保留氧化沟设备和运行操作简单等优点,又可减少占地面积; 4 结语污水生物脱氮除磷是当今水处理的热点与难点;新的脱氮除磷理论的提出,为生物脱氮除磷工艺指引了方向;如:SND 同时硝化反硝化工艺、SHARON 工艺、氧限制自氧硝化—反硝化工艺、厌氧氨氧化工艺以及短程硝化—厌氧氨氧化组合工艺等;但是,生物脱氮除磷工艺的发展已不仅仅要求对N,P 去除率,而且要求处理效果稳定,可靠的运行工艺;今后对此技术的研究应集中在以下方面:第一、加深除磷机理的研究;反硝化聚磷菌的出现解决了硝化菌与聚磷菌争夺碳源,污泥龄不同等主要矛盾;为新型同步脱氮除磷工艺提供了理论依据;但是对于反硝化聚磷菌的了解还不够全面,尤其是其除磷机理还待于进一步研究;应突破传统理论,从微生物的角度来调控工艺;第二、随着脱氮除磷工艺的进一步发展,许多研究者在进行小试时,都驯化出颗粒污泥,而颗粒污泥的出现改善了污泥膨胀这一难题;同时发现颗粒污泥对N,P 的去除要远远优于絮状污泥;今后在对颗粒污泥的研究上应更加深入,研究了解颗粒污泥外部的胞外聚合物是否对N,P 有吸附作用,并进一步研究颗粒污泥的形成机理,调整现有反应器的运行参数,从而加速颗粒污泥的形成,提高脱氮除磷效率;。
污水处理中的脱氮除磷工艺摘要:在陈述城市污水生物脱氮除磷机理的基础下,简单分析生物脱氮除磷的处理工艺。
关键词:脱氮除磷;机理;工艺1 前言城市污水中的氮、磷主要来自生活污水和部分工业废水。
氮、磷的主要危害:一是使受纳水体富营养化;二是影响水源水质, 增加给水处理成本;三是对人和生物产生毒害。
上述危害严重制约了城市水环境正常功能的发挥, 并使城市缺水状况加剧,而且随着人民生活水体的提高和环境的恶化,对水质的要求也越来越高。
为了达到较好的脱氮除磷效果,环境工作者对一些传统工艺进行了改进或设计出新工艺,本文简单介绍一些脱氮除磷工艺。
2 生物脱氮原理【1】一般来说, 生物脱氮过程可分为三步: 第一步是氨化作用, 即水中的有机氮在氨化细菌的作用下转化成氨氮。
在普通活性污泥法中, 氨化作用进行得很快, 无需采取特殊的措施。
第二步是硝化作用, 即在供氧充足的条件下, 水中的氨氮首先在亚硝酸菌的作用下被氧化成亚硝酸盐, 然后再在硝酸菌的作用下进一步氧化成硝酸盐。
为防止生长缓慢的亚硝酸细菌和硝酸细菌从活性污泥系统中流失, 要求很长的污泥龄。
第三步是反硝化作用, 即硝化产生的亚硝酸盐和硝酸盐在反硝化细菌的作用下被还原成氮气。
这一步速率也比较快, 但由于反硝化细菌是兼性厌氧菌, 只有在缺氧或厌氧条件下才能进行反硝化, 因此需要为其创造一个缺氧或厌氧的环境( 好氧池的混合液回流到缺氧池) 。
反应方程式如下:( 1) 硝化反应:硝化反应总反应式为:( 2) 反硝化反应:另外, 由荷兰Delft 大学Kluyver 生物技术实验室试验确认了一种新途径, 称为厌氧氨( 氮) 氧化。
即在厌氧条件下,以亚硝酸盐作为电子受体,由自养菌直接将氨转化为氮, 因而不必额外投加有机底物。
反应式为:NH4+NO2→N2+2H2O3 生物除磷原理【1】所谓生物除磷, 是利用聚磷菌一类的微生物, 在厌氧条件下释放磷。
而在好氧条件下, 能够过量地从外部环境摄取磷, 在数量上超过其生理需要, 并将磷以聚合的形态储藏在菌体内, 形成高磷污泥排出系统, 达到从污水中除磷的效果。
厌氧—缺氧—好氧生物脱氮除磷工艺设计计算生物脱氮除磷是一种通过厌氧菌和好氧菌共同作用来去除废水中的氮和磷的处理工艺。
该工艺主要包括厌氧反硝化除磷和好氧硝化除磷两个步骤,可以有效地减少废水中的氮和磷含量,达到环境排放标准。
下面将介绍该工艺的设计计算流程。
1.厌氧反硝化除磷设计计算1.1确定厌氧区域反硝化除磷装置的容积根据出水目标和进水水质参数,确定硝化除磷装置的容积。
厌氧区域反硝化除磷装置通常采用厌氧池或厌氧反应器,其容积可以根据以下公式计算:V_an = Q × HRT_an其中,V_an为厌氧区域反硝化除磷装置的容积(m3),Q为进水流量(m3/d),HRT_an为厌氧区域的停留时间(d)。
1.2确定厌氧菌的氮和磷去除效率根据厌氧反硝化除磷装置的设计目标和进水水质参数,确定厌氧区域的氮和磷去除效率。
根据实际情况,可以选择合适的厌氧菌类型和操作条件来实现预期的去除效果。
2.好氧硝化除磷设计计算2.1确定好氧区域硝化除磷装置的容积根据出水目标和进水水质参数,确定硝化除磷装置的容积。
好氧区域硝化除磷装置通常采用好氧池或好氧反应器,其容积可以根据以下公式计算:V_ao = Q × HRT_ao其中,V_ao为好氧区域硝化除磷装置的容积(m3),HRT_ao为好氧区域的停留时间(d)。
2.2确定好氧菌的氮和磷去除效率根据好氧硝化除磷装置的设计目标和进水水质参数,确定好氧区域的氮和磷去除效率。
根据实际情况,可以选择合适的好氧菌类型和操作条件来实现预期的去除效果。
3.总体设计计算根据上述步骤确定的厌氧区域和好氧区域的容积和停留时间,可以进行总体设计计算。
3.1确定总体反硝化除磷装置的容积厌氧区域和好氧区域的容积和停留时间可以按照一定比例确定,通常根据实践经验选择合适的比例。
总体反硝化除磷装置的容积可以根据以下公式计算:V_total = V_an + V_ao其中,V_total为总体反硝化除磷装置的容积(m3)。
生物脱氮和生物除磷是水环境治理中常见的技术手段,其基本原理和过程对于水质净化具有重要意义。
下文将分别对生物脱氮和生物除磷的基本原理和过程进行简要阐述,以便更好地理解和应用这两种技术手段。
一、生物脱氮的基本原理和过程1. 基本原理:生物脱氮是指利用生物的作用将水体中的氮气态化合物转化为氮气排放出去的过程。
其主要包括硝化和反硝化两个过程。
2. 过程:1)硝化作用:首先是硝化细菌将水体中的氨氮转化为亚硝酸盐,然后再将亚硝酸盐转化为硝酸盐的过程。
这一过程主要发生在水中砷、锰等微生物和有机物贪婪性好氧微生物的作用下。
2)反硝化作用:反硝化细菌将水中的硝酸盐还原成氮气气体,从而实现氮的脱除。
这一过程主要发生在水中缺氧或厌氧条件下,反硝化细菌在有机物的作用下进行。
二、生物除磷的基本原理和过程1. 基本原理:生物除磷是指利用生物的作用将水体中的磷物质转化为无机磷沉积或有机磷的过程。
其主要包括磷的吸附和磷的沉淀两个过程。
2. 过程:1)磷的吸附:指微生物在生长过程中,通过细胞活性或胞外聚合物等结合机制,将水体中的磷物质吸附到微生物体表面或细胞内,从而减少水体中的磷含量。
这一过程主要发生在水中的底泥、生物膜等介质上。
2)磷的沉淀:指在适当的环境条件下,微生物可以促进水中磷物质的沉淀作用,将磷固定到底泥中,从而减少水体中的可溶性磷含量。
这一过程主要发生在水中的缺氧或厌氧条件下。
生物脱氮和生物除磷是通过利用微生物的作用,将水体中的氮和磷物质转化为氮气或无机磷沉积的技术手段。
其基本原理和过程涉及硝化、反硝化、微生物吸附和微生物沉淀等生物学过程,在水环境治理中具有重要的应用价值。
希望通过本文的介绍,读者对生物脱氮和生物除磷技术有更深入的了解,并能更好地应用于实际的水质净化工作中。
生物脱氮和生物除磷作为水环境治理的重要手段,对于改善水体质量、保护生态环境具有重要意义。
在实际应用中,为了更好地发挥生物脱氮和生物除磷技术的效果,需要结合具体的水体特点和环境条件,采取相应的措施和管理方式,以确保技术的有效运行和水体的稳定净化。
简述生物脱氮除磷的原理
生物脱氮除磷的原理是通过微生物在厌氧和好氧条件下的代谢作用,将废水中的氮和磷分别转化为气态和固态的形式,从而实现废水的净化。
具体来说,生物脱氮是通过硝化和反硝化过程实现的。
在硝化过程中,亚硝化单胞菌将废水中的NH3-N氧化为亚硝酸盐,然后再由硝化杆菌将其转化为更加稳定的硝酸盐。
在反硝化过程中,缺氧条件下污水中存在的硝酸盐被微生物还原为氮气,实现脱氮。
而生物除磷则是通过聚磷菌在厌氧条件下释放磷,有氧条件下摄取磷,通过排除富磷污泥达到除磷目的。
为了保证聚磷菌的繁殖以及有效的生物除磷作用,需要有充足的挥发性脂肪酸。
在污水处理厂的生物脱氮除磷系统中,一
般会采用A/A/O方法,即厌氧池-缺氧池-好氧池组成,以达到同时脱氮、除磷和降解有机物的目的。
江南大学科技成果——城市污泥厌氧发酵产酸及产酸发酵液强化污水生物脱氮除磷技术成果简介将城市污水处理厂的脱水污泥利用中水调制到适当浓度,然后对污泥进行热碱预处理,使污泥细胞破壁,充分释碳。
在中温条件下进行碱性厌氧发酵生产VFAs(挥发性脂肪酸),发酵后污泥在利用木屑和氯化镁联合调理后通过板框压滤机进行高干脱水实现发酵液的回收并去除发酵液中部分的氮和磷。
回收得到的富含VFAs的发酵液添加到城市污水处理厂的生物处理单元,作为补充碳源,强化污水的生物脱氮除磷,从而达到去除污染物的目的。
具体技术内容包括污泥预处理、污泥厌氧发酵产酸、污泥深度脱水以及有机酸强化污水脱氮除磷技术。
关键技术脱水污泥经过碱性厌氧发酵后酸产率为280-340mgCOD/gVSS。
发酵后的污泥经过高干脱水后泥饼含水率能够降低至56%-70%。
通过前置脱氮除磷技术能够去除污泥发酵液中81%-89%的总磷和24%-32%的总氮,降低后期系统压力。
向城市污水处理厂生物处理单元投加发酵液能增强系统脱氮除磷效果,投加发酵液作为碳源使污水SCOD增量为40-60mg·L-1。
COD、NH4+-N、TN和TP去除率分别达到了78%-85%、86%-94%、61%-69%和86%-91%,相对应的出水浓度均能达到我国《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002所规定的一级A标准。
知识产权项目组先后申请专利17项,获授权6项,发表相关论文65篇,其中27篇已在SCI收录期刊出版;累计被国内外科技工作者引用超过850次;通过教育部组织的科技成果鉴定1项,科技部组织的课题验收1项,江苏省科技厅组织的项目验收2项。
应用情况本技术已完成示范工程应用,在无锡市高新水务有限公司硕放水处理厂通过工程示范进行运用。
本示范工程从2014年11月开始正式启动,目前已持续运行近4年。
示范工程由污泥碱性厌氧发酵系统、发酵污泥高干脱水系统和污泥发酵液强化污水生物脱氮除磷系统三个部分组成。
1厌氧生物处理污水厌氧生物处理是在无溶解氧条件下,通过厌氧微生物的作用,将污水中所含有的各种复杂有机物经厌氧分解转化成甲烷和CO2等物质的过程2生物法除磷脱氮使磷以溶解态为微生物所摄取,与微生物成为一体,并随同微生物从污水中分离出去的方法3氨化反应有机氮化合物(蛋白质等)的降解首先时在细菌分泌的水解酶的催化作用下,水解断开肽键,脱除羧基和氨基形成氨的过程,以氨基酸为例,其反应式为:4硝化反应好氧条件下,在亚硝化菌的作用下,使氨(NH4+)转化为亚硝酸氮,在硝化菌的作用下,进一步转化为硝酸氮5反硝化反应指在反硝化菌的作用下把硝酸氮、亚硝酸氮还原成气态氮的过程6硫酸盐还原作用在某种微生物(硫酸盐还原细菌)作用下,将硫酸盐还原的反应7厌氧生物滤池是一个内部填充有微生物附着填料的厌氧反应器8膨胀床及流化床在床内充填细小的固体颗粒填料,如石英砂、无烟煤、活性炭、陶粒和沸石等,填料粒径一般为0.2~1mm,废水从床内部流入,为使填料层膨胀,须将部分出水用循环泵进行回流,提高床内水流的上升流速。
一般认为:膨胀率为10~20%成为膨胀床,颗粒略呈膨胀状态,但仍保持互相接触;膨胀率为20~70%成为流化床,颗粒在床内作无规则自由运动9生物滤池厌氧生物滤池是一个内部填充有微生物附着填料的厌氧反应器10INHIB%某种浓度下某种抑制性物质使厌氧污泥产甲烷活性下降的百分率11IC50使厌氧污泥产甲烷活性下降50%时的抑制物的浓度12UASB表面负荷向上流动的反应器的进液流量与横截面的比值13厌氧生物处理研究方向、理由:方向:主要研究与开发生物固体停留时间长而水力停留时间短的处理工艺生物固体停留时间等于系统中微生物总量处以每天从系统中排除的微生物量等于每日新增殖的微生物在系统中的平均停留时间原因:生物固体停留时间必须大于生物世代时间,微生物才能增殖,甲烷菌世代时间20~30天结论:生物固体停留时间越长,处理稳定性越高,剩余污泥量越少;相反,水力停留时间越短,池体积小,建设费用小14厌氧消化温度控制方式、PH如何控制温度的控制方式:1直接在厌氧反应器内进行温度的控制,即将整齐管直接安装到反应器内部(带温度传感器)。
国外多采用该方式2在国内对反应器进行保温,在调节池中加热3用热交换器加热PH值控制技术1投加致酸致碱物质2出水回流(注意是出水回流不是污泥回流)3出水吹脱CO2后回流15甲烷细菌需要的营养1碳源和能源、H2\CO2、甲酸、乙酸、甲醇、甲胺类等基质2氮源和硫源3矿质元素4维生素16厌氧接触法特点1消化池内污泥浓度高,一般为5~10gvss/l,耐冲击能力强2消化池的有机容积负荷较高,3出水水质好,混合液经沉淀后,出水COD、BOD5和悬浮物浓度较低4合适处理悬浮物浓度高的有机废水,废水COD浓度一般不低于3000mg/l,悬浮浓度可达到50000mg/l 5增加沉淀池、污泥回流和真空脱气设备17UASB颗粒形成条件颗粒污泥形成机理1晶核假说2电中和作用3胞外多聚物架桥作用18厌氧生物滤池填料选择条件及影响因素比表面积大;空隙率高;表面粗糙,生物膜易于脱落;化学及生物学的稳定性强;机械强度高影响因素:粒径,对于块状填料,选择适当的填料粒径是非常重要的。
填料粒径一般在0.2mm —0.6mm不等,但粒径较小的填料易于堵塞,特别时对于浓度较大的废水,在工程中所选粒径2cm以上的填料。
比表面积的要求填料的比表面积对AF的行为并无太大的影响。
粗糙度和表面空隙率的要求填料表面的粗糙程度和表面空隙率会影响细菌增殖的速率,粗糙多孔的表面有助于生物膜的形成。
对填料的形状与孔隙大小的要求填料的形状与孔隙大小也是非常重要的因素。
现在已有多种空心柱状,环状的填料问世。
采用空隙率较大的空心填料可能时有益的,因为在AF中厌氧菌大部分生长在填料之间的空隙中,而在填料表面生长的膜仅占1/4—1/2,因此,大孔隙率有助于保留更多的污泥,同时有利于防止堵塞。
19ABR构造图、特点厌氧挡板反应器构造及流程P30特点:1运行稳定,操作灵活2工艺简单,投资少,运行费用较低3固液分离效果好,出水水质好4对有毒物质适应性强5耐冲击负荷,适应性强6良好的生物分布7良好的生物固体截留能力20UASB构造图、特点优点:1污泥床内污泥浓度高2有机负荷高,水力停留时间短3.床内设三相分离器,一般不另外设沉淀池,,被沉淀池区分离出的污泥重新回到污泥床反应容器内,一般无污泥回流设备,构造紧凑简单。
4.无混合物设备,靠发酵过程产生的沼气上升运动,使污泥床上不的污泥处于悬浮物状态,对下部的污泥层有一定的搅动。
5.不需要加充填料,节省造价及避免因填料发生堵塞问题。
6.进水有机悬浮物浓度不太高。
缺点污泥床有机短流现象,影响处理能力。
2.对水力负荷的耐冲击能性较差。
3.比较难降解的有机物容易在床内积累。
4.进水中悬浮物不宜太高,一般控制在1000MgV/L以下。
5.启动过程复杂,时间长。
6.三相分离器不好时会影响出水水质。
21两相厌氧生物处理含硫酸盐废水特点两相厌氧法的特点1硫酸盐还原菌可利用的底物很广,可代谢酸性发酵阶段的中间产物,促进有机物的分解2产酸菌比产甲烷菌能承受的硫化物浓度高,硫化物对产甲烷菌的毒性较小3硫酸盐还原作用与甲烷作用分别在两个反应器中进行,避免了硫酸盐还原菌和产甲烷菌中间的基质竞争,可保证甲烷相反应器有较多的产气率4产酸相反应器处于弱酸状态,硫酸盐的还原产物硫化物大部分以H2S的形式存在于废水中,便于采用吹脱法去除22膨胀床、流化床特点、工艺特点流化床与其他厌氧法相比,具有一下特点:1颗粒的载体为微生物随生长提供较大的表面积,使床内具有很高的微生物浓度,因此有机物容积负荷较大,水力停留时间短,具有较好的耐冲击负荷能力,运行稳定2载体处于流化或膨胀状态,防止截体堵塞3床内生物固体停留时间较长,运行稳定,剩余污泥量少4即可处理高浓度废水有机物,又可处理低浓度的城市污水23深度处理对象、目标1去除处理水中的残存的悬浮物(包括活性污泥颗粒);脱色、除臭,使水进一步等到澄清。
2进一步降低BOD5\COD\TOC等指标,使水进一步稳定3脱氮除磷,消除能够导致水体富营养化的因素4消毒杀菌,去除水中的有毒有害物质(可能与人体有接触的水)24厌氧生物分析有污泥回流影响生物停留时间长、水力停留时间短的原因对无污泥回流的完全混合式普通厌氧生物处理法来说,出水污泥浓度等于消化池混合液浓度,从上式可知,水力停留时间风雨生物固体停留时间,对中温污泥消化,为满足甲烷菌生长繁殖条件,生物固体停留时间一般需20~30天,因此,普通厌氧消化池的水力停留时间要求20~30天对有污泥回流的完全混合式厌氧接触法来说,因消化池内混合液的浓度大于系统中沉淀池出水污泥浓度,所以从上式可知水力停留时间小于生物固体停留时间。
消化池中混合液污泥浓度越大和出水中污泥浓度越小,则水力停留时间越短。
因此,为了缩短水力停留时间该工艺的关键是,设法提高混合液的污泥浓度和减少出水的污泥浓度25消化、反消化影响因素、分别保证溶解氧在1.0、0.5以下反硝化菌时异养兼性厌氧菌,只有在无分子氧而同时存在硝酸和亚硝酸离子的条件下,他们才能够利用这些离子中的氧进行呼吸,使硝酸盐还原,若DO含量较高,将使反硝化菌利用氧进行呼吸,抑制反硝化菌体内硝酸盐还原酶的合成,或者氧成为电子受体,阻碍硝酸氮的还原。
但反硝化菌内某些酶系统组分只有在有氧条件下,才能合成。
这样,反硝化菌以在厌氧、好氧交替的环境中生活为宜。
所以溶解氧应控制在0.5MG/L以下26城市二级出水在过滤过程中层流条件下悬浮粒子时通过哪几种方式输送滤料能量1惯性作用2沉淀作用3扩散作用4直接截留作用5水动力作用27两相厌氧法特点,主要参考硫酸盐特点、设计参数两相厌氧法的特点1硫酸盐还原菌可利用的底物很广,可代谢酸性发酵阶段的中间产物,促进有机物的分解2产酸菌比产甲烷菌能承受的硫化物浓度高,硫化物对产甲烷菌的毒性较小3硫酸盐还原作用与甲烷作用分别在两个反应器中进行,避免了硫酸盐还原菌和产甲烷菌中间的基质竞争,可保证甲烷相反应器有较多的产气率4产酸相反应器处于弱酸状态,硫酸盐的还原产物硫化物大部分以H2S的形式存在于废水中,便于采用吹脱法去除两相厌氧法反应器的容积一般按有机容积负荷率或水力停留时间确定。
水力停留时间和有机负荷率随废水水质不同及反应器的类型不同而异。
1在中温发酵的条件下,对酸化反应器,PH5-6,脂肪酸(以乙酸记)可达5000MG/L左右,COD降低20%-25%左右。
2可产甲烷反应器,PH7-7.5, 脂肪酸(以乙酸记)降低到500MG/L,COD可降低80%~90%,产气率为0.5m2/kg*COD左右28两阶段、三阶段理论厌氧机理两阶段学说—有机厌氧消化过程分为酸性发酵和碱性发酵两个阶段在第一阶段,复杂的有机物,如糖类、脂类和蛋白质等,在产酸菌的作用下(厌氧和兼性厌氧菌)被分解成低分子的中间产物,主要时一些低分子有机酸和醇类,并有氢、CO32\NH42-和H2S等产生。
因有大量脂肪酸产生,使PH值降低,所以称酸性阶段,或产酸阶段;在第二阶段,产甲烷菌(专性厌氧菌)将第一阶段产生的中间产物继续分解成CH4和CO2等,由于有机酸不断被转化,同时系统中有NH42-的存在,使PH 值不断升高,所以此阶段被称为碱性发酵阶段,或称产甲烷阶段三阶段理论第一阶段为水解发酵阶段,复杂有机物在厌氧菌胞外酶的作用下,首先被分解为简单的有机物,如纤维素水解成简单的糖类,蛋白质成简单的氨基酸,脂类成脂肪酸、甘油进而转化为乙酸、丙酸、丁酸等。
参与这个阶段的水解发酵菌主要是厌氧菌和兼性厌氧菌第二阶段为产氢产乙酸阶段。
产氢产乙酸菌把除乙酸甲酸甲醇意外的第一阶段生产的中间产物,如丙酸、丁酸等脂肪酸和醇类等转化成乙酸和氢,并有CO2产生第三阶段为产甲烷夹断,把乙酸、氢和CO2等转化为甲烷29厌氧膨胀、流化机理,材料、工艺特点在床内充填细小的固体颗粒填料,如石英砂、无烟煤、活性炭、陶粒和沸石等,填料粒径一般为0.2~1mm,废水从床内部流入,为使填料层膨胀,须将部分出水用循环泵进行回流,提高床内水流的上升流速。
一般认为:膨胀率为10~20%成为膨胀床,颗粒略呈膨胀状态,但仍保持互相接触;膨胀率为20~70%成为流化床,颗粒在床内作无规则自由运动30叙述AO\A2O的工艺流程以及每个构筑物的特征A2O反应器单元功能与工艺特征1.厌氧反应器,原污水进入,同步进入的还有从沉淀池排除的含磷回流污泥,本反应器的主要功能时释放磷,同时部分有机物进行氨化。
2.污水经过厌氧反应器进入缺氧反应容器,本反应容器的首要功能是脱氮,硝态氮时通过内循环由好氧反应器送来的,循环的混合液量较大,一般为2Q(Q-原污水流量)3.混合液从缺氧反应器进入好氧反应器-曝气池,在这里的功能是:去除BOD,硝化和吸收磷。