水污染控制工程：第12章 污水除磷脱氮工艺设计课件.ppt

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1、第12章 活性污泥法 除磷脱氮,例题12-1：,(1)体积（有机负荷法),Ls:污泥负荷率(sludge loading);(kgBOD5/kgMLSSd)Lv:容积负荷率(volumetric loading);(kgBOD5/m3d)Q:进水量(Influent flowrate);（m3/d)S0:进水平均BOD5值;（mg/L）X:池中污泥浓度(MLSS);（mg/L）,应用比较方便，但X和Ls确定需要经验。,(1)体积（污泥泥龄法）,c:污泥龄(solids retention time,SRT)，污泥停留时间,指处理系统（曝气池）中微生物的平均停留时间。,2）做系统底物(Subst

2、rate)的物料平衡：,1）做系统活性污泥的物料平衡（mass balance）：,3）根据微生物基本方程：,污泥泥龄法计算曝气池体积,水力停留时间（Hydraulic Retention Time HRT）,(2)水力停留时间（HRT）,b根据污泥产率系数(yield coefficient)或表观产率系数(observed yield coefficient)计算,Y：产率系数,kgMLVSS/kgBOD。Yobs:表观产率系数。Kd：内源代谢系数，d-1.,(3)剩余污泥计算Sludge production calculation,(3)剩余污泥计算Sludge production

3、calculation,按污泥泥龄计算（SRT),X,：剩余污泥量,gVSS/d。,(4)污泥回流比计算(RAS ratio),根据曝气池污泥衡算：,Q:废水设计流量(Influent flowrate),m3/h；R:污泥回流比(RAS ratio)；X:曝气池污泥浓度(MLSS),一般2000-4000mg/L;XR:回流污泥浓度，SVI=100,相应XR=10000mg/L,a.根据有机物降解需氧率和内源代谢需氧率计算,O2=aQ(S0Se)b VXv,O2：需氧量,kgO2/d;O2max：最大需氧量；a：活性污泥微生物对有机物氧化过程的需氧率，(kgO2/kgBOD)b：活性污泥内源

4、代谢的自身氧化过程的需氧率，(d-1)；K：日变化系数。1.2。生活污水，a通常取值0.42-0.53；0.188-0.11。,O2max=kO2,(5)需氧量(Oxygen demand)计算,b.根据微生物对有机物的氧化分解需氧量计算,(5)需氧量(Oxygen demand)计算,O2=Q(bCOD0 bCODe)-1.42Xv,bCOD:可生物降解的COD浓度，g/m3；1.42：污泥的氧当量系数，完全氧化1个单位的细胞，需要 1.42单位的氧。0.68：BOD5=0.68BODLXv：剩余污泥量，gMLVSS/d。,耗氧量=去除的bCOD-合成微生物的COD,O2=Q(S0-Se）/

5、0.68-1.42Xv,(6)供气量(Air supply)计算,O2：需氧量；（kg O2/h）Os：标准条件下氧转移量；（kg O2/h）Gs：供气量；（m3/h）EA：曝气设备氧传递效率（%）。一般O2占Os 60%-75%.,1.脱氮工艺(Nitrogen-removal process)2.除磷工艺(Phosphorus-removal process)3.脱氮除磷工艺及设计(Process design)4.生物除磷脱氮的影响因素(Affecting factors),12.5 生物脱氮、除磷工艺(Processes for biological nutrients removal

6、),生物脱氮：Nitrogen removal 1）好氧硝化(Nitrification)2）缺氧反硝化(Denitrification),回顾：脱氮除磷基本理论,NH4+2O2,NO3-(NO2-)+2H+H2O,6CO2+6H2O+2N2,C6H12O6+4 NO-3(NO2-),生物除磷(聚磷菌PAOs):Phosphorus removal 1）厌氧释磷(Anaerobic P release)2）好氧/缺氧吸磷(anoxic/aerobic P uptake),生物脱氮流程图,有机氮,NH4+-N,NO2-N,NO3-N,NO2-N,N2,氨化作用,亚硝化作用,硝化作用,O2,O2,

7、O2或无氧,异养细菌,氨氧化细菌（自养型）,硝化细菌（自养型）,有机物,有机物,反硝化细菌（异养型）,反硝化细菌（异养型）,好氧或厌氧条件碱度增大，pH值升高,绝对好氧条件碱度下降，pH值降低,绝对好氧条件碱度和pH值无变化,碱度增大，pH值升高缺氧条件,1）三段生物脱氮工艺(3-stage&two-sludge)2）前置缺氧-好氧生物脱氮工艺(Preanoxic)3）后置缺氧-好氧脱氮工艺(Postanoxic)4）Bardenpho生物脱氮工艺（Bardenpho process）5）同步硝化反硝化(Simultaneous Nitrification-Denitrification),1

8、2.5 生物脱氮、除磷工艺Processes for biological nutrients removal,1.生物脱氮工艺(Biological nitrogen-removal processes),1）三段生物脱氮工艺Three stage process,Effluent,投加外碳源两段生物脱氮工艺Two stage or two sludge process,进水Influent,沉淀池,I,剩余污泥,除碳、硝化,出水,反硝化池,回流污泥,剩余污泥,回流污泥,硝化沉淀池,初沉池,II,III,甲醇,曝气池,Return sludge waste sludge,Return slu

9、dge waste sludge,aerobic/nitrification Denitrification,Effluent,2）前置缺氧-好氧生物脱氮工艺 Preanoxic-oxic process,clarifier沉淀池,进水,出水,反硝化池,回流污泥,剩余污泥,污水内循环,碱 alkali,曝气池,Denitrification Nitrification,Return activated sludge waste sludge,Effluent,Influent,Nitrate feed(Internal recycle),3）后置缺氧-好氧生物脱氮工艺 Postanoxic-o

10、xic process,沉淀池,原污水,出水,缺氧,回流污泥,剩余污泥,曝气池,Return activated sludge waste sludge,Nitrification Denitrification,Influent,Effluent,clarifier,Oxic Anoxic,甲醇,4）Bardenpho生物脱氮工艺,沉淀池,原污水,出水,缺氧,回流污泥,剩余污泥,曝气池,缺氧,好氧,好氧,Return activated sludge waste sludge,Influent,Effluent,Clarifier,Anoxic Oxic Anoxic Oxic,Mixed-

11、liquor return,5）同步硝化反硝化（SNdN process）,机理：a.反应器DO分布不均理论,5）同步硝化反硝化（SNdN process）,机理：b.缺氧微环境理论,5）同步硝化反硝化（SNdN process）,c.微生物学解释：好氧反硝化菌（aerobic denitrifiers）和异氧硝化菌（heterotrophic nitrification bacteria）。,1）Ap/O工艺(anaerobic-oxic)2）Phostrip除磷工艺,2.生物除磷工艺(Biological phosphorus-removal processes),1）Ap/O工艺（pho

12、redox）,Return activated sludge waste sludge,Influent,Effluent,clarifier,anaerobic oxic,2）Phostrip除磷工艺,1）A2/0工艺2）改良Bardenpho工艺3）UCT及改良UCT工艺4）SBR工艺5）氧化沟（OD）工艺,3.脱氮除磷工艺Combined nitrogen&phosphorus removal process,1）A2/0工艺(Anaerobic-anoxic-oxic),二沉池,污水,出水,缺氧,回流污泥（含磷污泥）,剩余污泥,磷释放 P release氨化 Ammoniation,厌

13、氧,好氧,脱氮Denitrification,硝化，Nitrification好氧吸磷 P uptake,内循环Internal recycle,N2,Return activated sludge waste sludge,Influent,Effluent,Secondaryclarifier,anaerobic anoxic oxic,1）倒置A2/0工艺Pre-anoxic AAO process,二沉池,污水Q,出水,厌氧,剩余污泥,缺氧,好氧,回流混合液(0-200%)Q,回流污泥(25%-200%)Q,短暂沉淀池,分段进水 Step feed,内循环Internal recycl

14、e,Return activated sludge waste sludge,Influent,Effluent,Secondaryclarifier,anoxic anaerobic oxic,Short HRTclarifier,2）改良Bardenpho工艺,Modified Bardenpho(5-stage),3）UCT及改良UCT工艺,Standard UCT,3）UCT及改良UCT工艺,Modified UCT,4)SBR工艺,CASS工艺(cyclic activated sludge system),CASS工艺,CASS工艺,CASS工艺(cyclic activated

15、sludge system),5）氧化沟(Oxidation Ditch)工艺,Carrousel 2000,案例：氧化沟工艺设计,回流活性污泥,二沉池,出水,进水,曝气池,剩余污泥,好氧,缺氧,厌氧,12.5 生物脱氮、除磷工艺Processes for biological nutrients removal,除磷脱氮氧化沟工艺设计,缺氧区(Anoxic zone)设计,厌氧区(Anaearobic zone)设计,好氧区(aerobic zone)设计,需氧量(Oxygen demand)计算,1）常用生物脱氮除磷工艺设计参数和特点2）生物脱氮除磷影响因素环境因素(Environment

16、al factors)工艺因素(process parameters)污水成分(waste water characteristics)。,4.生物脱氮除磷影响因素Factors affecting nutrients removal efficiency,表12-5 常见生物脱氮除磷工艺设计参数Table 12-5 design parameters of biological nutrients removal processes,硝化反应的影响因素：,溶解氧（Dissolved Oxygen）：好氧条件(DO不小于1mg/l)，并能保持一定的碱度以维持稳定的pH值(适宜的pH为8.08.

17、4)；进水BOD：一般要求进水BOD5在1520mg/l以下；温度(Temperature)：适宜温度为2030C；15C，速率下降；5C，完全停止；污泥龄：STR须大于其最小世代时间(一般为310天)；抑制物质(Inhibiting substances)：高浓度的氨氮、（亚）硝酸盐、有机物、重金属离子等。,碳源(Carbon source)：废水中有机物，若BOD5/TKN35时，即可；外加碳源，多为甲醇(methanol)；内源呼吸碳源细菌体内的原生物质及其贮存的有机物。适宜pH：6.57.5；溶解氧（Dissolved Oxygen）：DO应控制在0.5mg/L以下；适宜温度：2040

18、C,反硝化反应的影响因素,生物除磷的影响因素,溶解氧(Dissolved oxygen)：l厌氧池内：绝对的厌氧，即使是NO3-等也不允许存在；l好氧池内：充足的溶解氧。污泥龄(Sludge Retention Time)：l剩余污泥对脱磷效果有很大影响，泥龄短的系统产生的剩余污泥多，可以取得较好的除磷效果；l有报道称：污泥龄为30d，除磷率为40%；污泥龄为17d，除磷率为50%；而污泥龄为5d时，除磷率高达87%。温度(Temperature)：l 530C；,pH值(pH value)：l 68。BOD5负荷(BOD loading)：l BOD/TP 20；l 小分子易降解的有机物诱导磷的释放的能力更强；l 磷的释放越充分，磷的摄取量也越大。硝态氮(Nitrate concentration)l 硝酸盐应小于2mg/l；当COD/TKN 10，硝酸盐的影响就减弱了。氧化还原电位(oxidation reduction potential)：l好氧区的ORP:+4050mV；缺氧区的ORP:-160 5mV,生物除磷的影响因素,重点,生物除磷脱氮原理及影响因素除磷脱氮工艺及特点。,