脱氮除磷新工艺课件.ppt
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1、污水脱氮除磷新工艺,市政工程 唐琪,“新”的体现,改良传统工艺,开拓新理论,太湖蓝藻,一级A与一级B对照表(GB18918-2002),改良传统工艺以求高效化*AAO系列*SBR系列*氧化沟系列,传统工艺的限制因素,回流污泥中硝态氮的问题微生物混合培养问题碳源争夺问题泥龄问题,厌氧、缺氧、好氧时间或空间上的组合。,传统的脱氮理论,N,无机N,NOx-N,TKN(凯氏氮),有机N(尿素、氨基酸、蛋白质),氨氮亚硝态氮硝态氮,TN,氨化 有机氮 氨态氮 硝化 氨态氮 亚硝态氮 硝态氮反硝化 亚硝态氮/硝态氮 NO、N2、N2O 同化 生物的同化代谢过程,能去除少部分氮,但这是生物脱氮的次要过程,异
2、养型细菌,亚硝化菌,硝化菌,自养,自养,反硝化菌,异养,传统的除磷理论 对于生物除磷,曾经有两个机理,一个是生物诱导化学沉淀作用,还有就是目前比较认可的经典除磷理论。经典生物除磷理论主要有压抑释磷、过渡积累以及奢量吸收三个过程。厌氧和好氧环境构成了生物除磷的基本体系。对于生物系统的除磷效果也是在对脱氮系统研究的时候偶然发现的,70年代时,Barnard在研究A(缺)/O工艺时,发现前置反硝化池中存在厌氧区时,系统具有除磷功能。因此生物脱氮除磷工艺主要是厌氧、缺氧、好氧环境的排列组合。,改良传统工艺以求高效化*AAO系列*SBR系列*氧化沟系列,传统工艺的限制因素,回流污泥中硝态氮的问题微生物混
3、合培养问题碳源争夺问题泥龄问题,厌氧、缺氧、好氧时间或空间上的组合。,AAO系列1932年 Wuhrman利用内源反硝化机理开发后置反硝化工艺20世纪60年代 Luclzack和Ettinger首次提出前置反硝化20世纪70年代 Barnard在前置反硝化基础上提出改进型工艺,历经4段 Bardenpho工艺、5段Bardenpho工艺到最后的3段Bardenpho工艺、即现在的AAO工艺,AAO工艺,phoredox工艺,改良一倒置AAO,改良三A+AAO,改良二改良的AAO工艺,改良三UCT(MUCT)工艺,改良四JHB工艺,改良五EASC工艺,改良六JLS工艺,改良八分段进水BNR工艺,
4、分点进水高效除磷脱氨工艺(ECOSUNIDE),SBR系列20世纪70年代 最早由美国诺罗丹大学R.L.Irvine教授开发20世纪80年代 出现连续进水的间歇式循环延时曝气活性污泥工艺(ICEAS),随后Goranzy教授开发了循环式活性污泥工艺(CASS)和周期循环式活性污泥工艺(CAST)20世纪90年代 比利时的SEGHERS公司开发一体化活性污泥工艺(UNITANK),把经典的SBR时间推流与连续的空间推流结合起来,传统的SBR工序:进水 反应 沉淀 滗水 闲置脱氮改进工序:进水 曝气 停顿搅拌 沉淀 排水 排泥除磷改进工序:进水 曝气 沉淀排泥 排水脱氮除磷改进工序:进水搅拌 曝气
5、 停顿搅拌 沉淀排泥 排水(沉淀的同时排泥是为了防止在沉淀的2h内磷重新释放),改良一CAST工艺改良二UNITANK工艺,改良三MSBR工艺,改良四BICT(双循环两相生物处理)工艺,改良五多箱一体化活性污泥工艺 多箱一体化活性污泥工艺是东南大学研究开发的智能化中小型脱氮除磷新工艺,它是在UNITANK工艺三箱设置很难达到理想的除磷效果的基础上进行创新开发的,如果要提高除磷脱氮的效果,则需要增加反应器的分格数,充分创造厌氧环境。目前主要有五箱一体化和六箱一体化工艺。五箱一体化除磷脱氮工艺最大的特点是不设单独的专用沉淀池及污泥回流设备,动力节省,容积利用率较UNITANK高。通过两边池交替沉淀
6、,各池可以厌氧、缺氧、好氧状态相互交替,在时间和空间上实现AAO工艺各项功能,通过进水方向的周期性改变达到污泥自动回流的目的,不需要污泥及混合液回流设备。六箱一体化工艺是将一个长方形的池体分为6格,共用池壁,其中1池是专门用于泥水分离的沉淀池,另外5池交替作为除磷脱氮反应池,这池可以作为厌氧池、缺氧池或好氧池,可根据工艺要求进行改变。多箱一体化活性污泥工艺具有脱氮除磷效率高、占地面积小、自动化程度高、操作简便等优点,适合于分散式污水处理。,改良六UniFed SBR 该工艺是在无需任何物理分区和循环条件下,在一个池子中达到很高的脱氮和除磷效果的新工艺。其主要特征是在污泥沉淀和浓缩阶段将进水均匀
7、地引入池底。澳大利亚Bathurst生活污水处理厂测试数据:,在测试中对整个系统的各项参数作了具体分析,发现在池中出现了分层现象,在40min前,反硝化发生在各个层中,之后主要发生在池的底部。60min后,池底硝态氮0.1mg/L。其上200mm水层中硝态氮为0.6mg/L,最上部为2-3mg/L。这样就不影响池底部形成厌氧,进行释磷。,氧化沟系列 最典型的氧化沟分为Carrousel系统和Orbal系统两种类型,前者采用直线与圆弧组合的池型和倒伞型机械曝气器,后者采用同心圆池型和机械曝气转刷(或转盘、转碟)。丹麦KRUGER公司开发了T型(三沟式)氧化沟、D型(双沟式)氧化沟和DE型氧化沟系
8、统,实现了氧化沟技术对城市生活污水的脱氮除磷 1993年,荷兰DHV公司和美国的EMICO公司联合开发了带预反硝化的Carrousel2000氧化沟(Carrousel DenitIRAAC工艺),实现更高水平的脱氮除磷能力。,一、Carrousel2000氧化沟,二、Orbal氧化沟,美国6个采用Orbal氧化沟工艺污水处理厂的概况,处理效果:各厂出水BOD效果极好,出水悬浮物一般也低于5mg/L。有的同时又提供了砂滤,但二沉池出水与砂滤池出水并没有多大区别。硝化反应基本进行彻底,出水氨氮通常小于lmg/L,出水硝酸盐氮也均小于5mg/L,其中有2个厂总氮去除率为85一90%,3个厂出水总氮
9、在3一5mg/L范围内。在国内,北京燕山石化公司牛口峪污水处理厂采用Orbal工艺,该厂于1994年12月建成投产,1997年11一12月进行了工程测试,主要接纳工业废水及少量生活污水,设计规模为6万吨/d,采用二级生物处理工艺。实际运行表明,COD、氨氮去除率均超过了90%,在控制外沟DO接近0后,系统对于TN的去除率迅速上升至90%以上。,三、三沟式氧化沟,6阶段运行深圳罗芳污水处理厂二期工程,8阶段运行常熟城北污水处理厂,四、五沟式氧化沟,厌氧往复好氧组合式工艺 在参考国内外近年的研究成果的基础上,王海东、王淑莹等人开发设计了厌氧-往复好氧组合式工艺,适用于工业废水的处理。,开拓新理论,
10、SND(同时硝化反硝化),短程硝化和反硝化,厌氧氨氧化技术,反硝化除磷,EM脱氮技术,电极生物膜反硝化,固定化微生物脱氮,同时硝化反硝化技术(SND)在有氧条件下,不同的生物处理系统中存在同时硝化反硝化现象,如SBR、生物膜体系。该技术主要优点有:*能有效保持反应池中pH值稳定,减少碱量的投加*减少传统反应器的容积,节省基建费用*对于仅由一个反应池组成的序批式反应器来讲,能够缩短硝化、反硝化所需时间*能节省曝气量,进一步降低能耗,主要研究进展:*Christime Helmer等研究发现在生物膜体系中,当DO=1mg/L时,系统发生同时硝化反硝化,反硝化以亚硝态氮为电子受体;*Elisabet
11、hv Munch等研究发现在SBR反应器(单污泥系统)中,当DO=0.5mg/L时,发生同时硝化反硝化;*张鹏等研究发现、当DO=0.3-0.8mg/L、PH=7.5-8.0、温度为20-28时,完全混合系统中发生同时硝化反硝化,同时,在最佳条件下,COD、氨氮和总氮的去除率分别为88%、100%和70%。国内外对于SND的研究主要集中于分子微生物学、生物化学和物理学等方面。,目前,在国内SND还处于研究阶段,而国外已有成功应用的实例,即1997年Collivignavelli C将SND应用于延时曝气活性污泥法中。平均入流量为70000t/d,包括机械预处理,3个圆形初沉池以及5个平行的圆形
12、生物反应池,并且配有布气器及搅拌器,最后污水进入8个圆形的沉淀池。1至4个反应池采用前置反硝化处理,第五个作为SND试验反应池,保持低DO浓度。在1997-1998年间,根据不同的运行参数,将反应分为两个阶段,第一阶段(1997.6-1997.8),生物反应池中有37%的反应区处于低氧下,第二阶段(1997.12-1998.1),低氧区比例占到50%。在最佳运行条件下,ORP=110mV,DO=0.6mg/L,F/M=0.1kgBOD/kgSSd,TN的去除率可达50%-60%。,基于该理论的工艺技术生物倍增工艺(Bio-Dopp)采用德国恩格拜公司研发的Bio-Dopp曝气系统、Bio-Do
13、pp固定床及Bio-Dopp快速澄清装置等,将生物脱氮(除磷)、氧化去除有机物、污泥消化温度等不同工艺步骤放在同一个反应池进行。流程如下:鼓风机房 粗格栅 泵房 细格栅 沉砂池 Bio-Dopp反应器 剩余污泥,实际工程应用 Bio-Dopp工艺已成功应用于百余座污水处理的工程实践,包括20家欧洲造纸厂,上百个市政污水处理项目,10个市政垃圾渗滤液处理项目,多个石油化工厂废水处理项目,江湖水流污染处理项目以及在我国上海、河北、江苏的一些化工造纸污水处理项目。在国内,多应用于化工废水的处理。,BABE工艺 该工艺已被证实可以代替硝化液回流来提高脱氮率。,主要优势:*硝化作用能在没有或受限制使用硝
14、化作用的高负荷污水处理厂得到应用;*冬季,污水处理厂普遍问题是硝化效果不好,BABE提高硝化容量效果好,且底座小,在节省空间上有很大优势;*强化反硝化不以削减硝化容量而减小硝化池容为代价,同时增强了硝化反硝化。,实际工程应用:在实验室小试的基础上,直接运用数学模型用于污水厂的升级改造。*荷兰Groningen市的Garmer-Wolde(300000PE)污水处理厂被选做示范厂,运用BABE反应器的曝气池,硝化不受外界温度影响,保持稳定,脱氮效率明显增强;*Hertogenbosch(342000PE)污水处理厂,进水平均氮浓度很高,运用BABE技术,出水氮降到9mg/L,2004年,正式投产
15、使用。,BUCT工艺 该工艺在厌氧和缺氧之间加了一个接触池,起到了第二选择池的作用。这样做一是使回流污泥与来自厌氧池的含少量COD的混合液混合,以吸附剩余COD更好地抑制丝状菌增长,另外,接触池本身是缺氧状态的,可以脱除由污泥回流带回来的DO,可作为DO脱除单元。也相当于两级缺氧,效果更好。在缺氧池和好氧池之间设混合池,目的是形成低氧环境,以达到SND的目的。这样做的好处一是硝化产生的碱度可部分地由反硝化产生的碱中和,二是可以节省反硝化过程所需的外加碳源。,短程硝化反硝化技术 利用亚硝化菌的最小SRT小于硝化菌,并且在高温条件下(30-35)下,亚硝化菌的生长速率明显高于硝化菌的生长速率的特性
16、来控制系统的SRT在硝化菌和亚硝化菌的最小SRT之间。氨氮 亚硝态氮 氮气该技术主要优势在于:*亚硝化菌世代周期短,泥龄短,缩短硝化反应时间,从而减少反应器容积,节省基建投资;*减少产酸量,从而减少投碱量和污泥量;*节省氧气耗量,碳源以及动力消耗。,主要研究进展:*高大文等研究发现,在SBR反应器中,以豆制品废水为研究对象,控制体系温度在310.5下,能实现短程硝化反硝化,并且曝气时间为主要控制因素;*陈立伟等以连续混合反应器为研究对象,结果表明,当DO为0.85mg/L时的亚硝化速率为18.9%,远远大于溶解氧为2.65mg/L时的1.13%,与此同时,污泥中的亚硝化细菌与硝化细菌的数量比值
17、由0.45提高到2.44;*李勇智等采用SBR反应器处理制药废水,控制合理的DO的浓度,实现了低碳氮比废水短程硝化反硝化,脱氮效率达99%以上。,基于该理论的技术应用:主要有SHARON工艺和CANON工艺。这两个工艺均由荷兰Delft工业大学开发。1)SHARON工艺 本工艺适用于高氨氮(500mg/L)废水,目前荷兰已有两家污水处理厂使用该工艺,主要处理城市污水二级处理系统中污泥消化的上清液和垃圾渗滤液处理,含氨量都比较高。2)CANON(生物膜内自养脱氮)工艺 该工艺中也是以亚硝化菌为优势菌群,利用亚硝态氮和厌氧氨氧化菌的协同作用将氨转化为氮气。从理论上讲,CANON工艺无需有机碳源,完
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