给水与废水处理原理-11废水的脱氮与除磷.pptVIP

第十章 废水的脱氮与除磷 基本原理 生物脱氮系统 生物除磷系统 一、概述 营养元素的危害 氨氮会消耗水体中的溶解氧； 氨氮会与氯反应生成氯胺或氮气，增加氯的用量； 含氮化合物对人和其它生物有毒害作用： 氨氮对鱼类有毒害作用； NO3-和NO2-可被转化为亚硝胺“三致”物质； 水中NO3-高，可导致婴儿患变性血色蛋白症—“Bluebaby”； 加速水体的“富营养化”过程。 什么是富营养化？ 富营养化是指水中的藻类大量繁殖而引起水质恶化，其主要因子是N和P（尤其是P）。 措施：控制污染源，降低废水中的N、P含量。 对城市废水，传统的活性污泥法，对N的去除率只有40%左右，对磷的去除率只有20~30%。 （一）水体富营养化类型 贫营养湖泊与富营养湖泊特征比较 2001年，城市中心水系水华爆发 来水水质较差 污染源输入 温度升高 光照时数延长 城区环境补水量的锐减 海水赤潮 （二）富营养化的危害 1.造成感官污染 2.引起水质恶化 3.减少鱼类活动的空间 4.藻类分解的有害物质伤害水生生物 5.消耗水中的溶解氧，严重影响鱼类生存 物化法脱氮 氨氮的吹脱法 折点加氯法去除氨氮 每mgNH4+--N被氧化为氮气，至少需要7.5mg的氯。 选择性离子交换法去除氨氮 采用斜发沸石作为除氨的离子交换体。 物化法除磷 铝盐除磷 一般用Al2(SO4)3，聚氯化铝（PAC）和铝酸钠（NaAlO2）。 铁盐除磷：FePO4 Fe(OH)3 一般用FeCl2、FeSO4 或 FeCl3 Fe2(SO4)3 石灰混凝除磷 向含P污水投加石灰，由于形成OH-，污水的pH值上升，P与Ca2+反应，生成羟磷灰石。 二、生物脱氮技术 生物脱氮原理 定义 氨化：污水中的含氮有机物，在生物处理过程中被异养微生物氧化分解为氨氮； 硝化：由自养型的硝化菌将氨氮转化为NO2-和NO3-； 反硝化：由反硝化菌将NO2-和NO3-还原转化为N2。 硝化反应（Nitrification） 分为两步 第一步 第二步 由两组自养型硝化菌分步完成： 亚硝酸盐细菌（Nitrosomonas）；硝酸盐细菌（Nitrobacter）。 微生物的特点 革兰氏染色阴性、不生芽孢的短杆菌和球菌； 强烈好氧，不能在酸性条件下生长； 无需有机物，以氧化无机含氮化合物获得能量，以无机C（CO2或HCO3-）为碳源；化能自养型； 生长缓慢，世代时间长。 硝化反应过程及反应方程式 亚硝化反应 亚硝酸盐细菌的产率是：0.146g/g NH4+-N（113/55/14）； 氧化1mg NH4+-N为NO2--N，需氧3.16mg（76?32/55/14）； 氧化1mg NH4+-N为NO2--N，需消耗7.08mg碱度（以CaCO3计）（109?50/55/14） 硝化反应 硝酸盐细菌的产率是：0.02g/gNO2---N(113/400/14) 氧化1mg NO2--N为NO3—N，需氧1.11mg(195*32/400/14) 几乎不消耗碱度 。 总反应 总的细菌产率： 0.02g/gNO2---N(113/400/14)； 氧化1mg 为NO3—N ，需氧4.27mg(1.86*32/14)； 氧化1 mg 为NO3—N ，需消耗碱度7.07mg(以CaCO3计)。 要求： 污水中必须有足够的碱度，否则硝化反应会导致pH值下降，使反应速率减缓或停滞； 如果不考虑合成，则：氧化1 mg NH4+-N为NO3—N，需氧4.57mg，其中亚硝化反应3.43mg，硝化反应1.14mg，需消耗碱度7.14mg(以CaCO3计)。 硝化反应的环境条件 硝化菌对环境的变化很敏感 。 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8.0~8.4)； 进水中的有机物的浓度不宜过高，一般要求BOD5在15~20mg/l以下； 硝化反应的适宜温度是20~30?C，15?C以下时，硝化反应的速率下降，小于5?C时，完全停止； 硝化菌在反应器内的停留时间即污泥龄，必须大于其最小的世代时间(一般为3~10天)； 高浓度的氨氮、亚硝酸盐或硝酸盐、有机物以及重金属离子等都对硝化反应有抑制作用。 反硝化反应 反硝化反应过程及反硝化菌 反硝化反应 指硝酸盐或亚硝酸盐在反硝化菌的作用下，被还原为气态氮N2的过程； 反硝化菌 异养型兼性厌氧菌，不是一类专门的细菌，它们大量存在于土壤和污水处理系统中，如变形杆菌、假单胞