第二节 脱氮技术和a-o设计-06.pptVIP

第二节 脱氮技术与A/O设计 一、水体中氮的来源 水体中的氮的来源是多方面，主要有城市生活污水、工厂工业废水和农田灌溉污水三方面带入。 此外自然界的天然固氮也是一个方面，通过雷电固定大气中的氮就占天然固氮的15%。大气中的氮，通过降雨进入水体，水体本身尚有许多固氮微生物如某些固氮菌和蓝绿菌，在光照充足的情况下能将大气中的氮固定下来并进入水体。 二、水体氮的危害 过多的氮化物进入天然水体间恶化水体质量，影响渔业生产和危害人体健康，因此，水体氮污染问题正日益受到人们的关注。氮污染的主要危害为： 3、氮化合物对人和生物的毒害作用，氨氮会影响鱼鳃的氧传递，对多数鱼类而言，水中游离氨的致死量为1mg/L。硝酸盐和亚硝酸盐有可能转化为亚硝酸胺，亚硝酸胺是致癌、致畸和致变物质，对人体有潜在的危害。 三、脱氮原理 脱氮技术不仅有生物法，而且很早以来一直对脱氮的物化方法进行研究。 物化脱氮法主要有化学中和法、化学沉淀法、折点加氯法、选择性离子交换法、空气和气提脱氮法等。 废水的物化脱氮工艺的特点是操作简便、除氮效率稳定，适合于工矿企业排出的高含氮废水处理，尤其是适合含氨氮浓度较高的氮肥厂处理废水用。 2、生物脱氮原理 污水生物处理过程中氮的转化除氨化、硝化和反硝化作用外还包括生物的同化作用，同化作用是指在生物处理过程中，污水的一部分氮（氨氮或有机氮）被同化合成为微生物细胞的组成部分。按细胞干重计算，微生物细胞的含量约为细胞干重的12.3%。与硝化反硝化作用相比，同化作用对氮的去除率很低。 氨化作用无论在好氧还是厌氧条件下，中性、碱性还是酸性环境中都能进行，只是作用的微生物种类不同，作用强弱不一。 但当环境中存在一定浓度的酚，或木质素-蛋白质复合物时，会阻碍氨化作用的进行。 （2）硝化作用 (2.1)硝化作用 硝化作用是指NH3氧化成NO2-，然后NO2-再氧化成NO3-的过程。 硝化作用有两类细菌参与，一是亚硝酸菌参与将氨氮氧化为亚硝酸盐的反应，另一个是硝酸菌参与将亚硝酸盐氧化成硝酸盐。 两个过程的反应式可表示如下： (3)反硝化作用 反硝化反应是由一群异养型微生物完成的生物化学过程，即在缺氧（无分子态溶解氧，存在硝态氧）条件下，将NO2--N和NO3--N还原气态氮N2或N2O、NO，反硝化过程的产物参与反硝化反应的微生物种类和环境因素有所不同。 现已搞清，从NO3-还原为N2的过程一系列连续的四部反应完成： 四、 生物脱氮工艺简介 在污水处理领域中，对于硝化作用和反硝化作用的研究始于二十世纪初。 30年代，Wuhrmann(1932)在生物滤床中发现了硝化和反硝化作用，并提出内源呼吸能量的释放可以提供反硝化作用所需的碳源，由此形成了一种后脱氮工艺。但由于内源反硝化速率非常低，其效率不高。 60年代Ludzack Ettinger (1962)发现，利用废水中的有机物作为供氢体进行反硝化，可提高反硝化速率，由此发展了前置脱氮工艺。 但由于当时仅仅是在好氧区中设立一定的缺氧区，不能稳定控制回流比，因而脱氮效率很不稳定，但他们的研究，对以后的生物脱氮技术发展提供了很好的发展基础。 将生物脱氮技术推向应用之路的是从美国的Barth(1969)等研究者们提出三段（three-stage）脱氮工艺开始的 随着对硝化作用机理认识的加深，又形成了更为经济的二段（two-stage）脱氮工艺 1972年南非的James Barnad将Wuhrmann和Ludzack Ettinger等人的理论相结合，推出了第一套工业化的生物脱氮工艺而开始. 这一工艺把缺氧池设立在好氧池的前面，硝酸盐的来源于好氧池混合液的回流，在第一个缺氧段中，利用原污水中的有机物为碳源进行反硝化，在第一好氧中发生有机物氧化及硝化反应 ，并将第一缺氧段产生的氮气吹脱。在第二个缺氧段中进行内源反硝化，第二个好氧池是来氧化残余有机物（主要是衰老的细菌细胞），吹脱氮气，增加水中的溶解氧，提高污泥的沉淀性。在具有同等的脱氮能力下，比三段和两段脱氮工艺减少投资和运行费用。 随后他们又将除磷理论结合到生物脱氮中，即在Barnad工艺（也称四段Bardenpho工艺）的前端增设一个厌氧池，开发出Phordox工艺，又称Bardenpho工艺（五段），此工艺的推出使生物除磷脱氮技术有了更大的发展，扩大了应用范围。 上面的几个工艺由于构筑物多，增加基建费用、增加流程的复杂性。为此80年代初开发A/O(Anoxic/Oxic的简称)其流程如下图所示； 为了达到除磷目的，又开发了A2/O（Anaerobic －Anoxic/Oxic的简称）工艺，见图所示。 由于Bardenpho、A2/O工艺等污