脫氮除磷污水處理工藝

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1、脫氮除磷污水處理工藝生物法脫氮的理論基礎(chǔ):廢水中的氮一般以有機(jī)氮、氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮等四種形態(tài)存在。其中有機(jī)氮占生活污水含氮量的40%~60%，氨氮占50%~60%，亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮僅占0%~5%。因此在傳統(tǒng)的生物處理中將氨化菌硝化菌↓↓有機(jī)氮—→氨氮—→亞硝態(tài)氮、硝態(tài)氮↓←反硝化菌氮?dú)馍锓ǔ椎睦碚摶A(chǔ):生物除磷是利用聚磷菌一類的微生物，能夠過(guò)量地，在數(shù)量上超過(guò)其生理需要，從外部環(huán)境攝取磷，并將磷以聚合的形態(tài)儲(chǔ)藏在體內(nèi)，形成高磷污泥，排出系統(tǒng)外，達(dá)到從污水中除磷的效果。有機(jī)磷ADPATP無(wú)機(jī)磷無(wú)機(jī)磷ATPADP

2、有機(jī)磷釋放聚磷聚磷菌→聚磷菌合成降解溶解質(zhì)ATPADPPHBPHBADPATP無(wú)機(jī)物厭氧段好氧段聚磷菌的作用機(jī)理短程硝化反硝化、厭氧氨氧化、反硝化除磷理論的工藝：SHARON工藝、ANAMMOX工藝、CANON工藝、SHARON與ANAMMOX聯(lián)合工藝、PHOREDOX工藝、BCFS工藝中溫亞硝化(SHARON)SHARON工藝又叫短程硝化-反硝化。SHARON工藝是荷蘭Delft技術(shù)大學(xué)開(kāi)發(fā)的一種新型的脫氮工藝。其基本原理可用方程式(1)表示,即堿度充足的條件下,污水中50%的氨氮被亞硝化菌氧化為ＮＯ2---Ｎ。因僅一半氨氮

3、被氧化且硝化作用僅進(jìn)行到亞硝化階段,SHARON常又稱為半硝化。0.5ＮＨ4++0.75Ｏ2→0.5ＮＯ2-+Ｈ++0.5Ｈ2Ｏ(1)該工藝的本質(zhì)是通過(guò)控制環(huán)境溫度造成兩類細(xì)菌不同的增長(zhǎng)速率,利用該動(dòng)力學(xué)參數(shù)的不同造成“分選壓力”。使用無(wú)需污泥停留(以恒化器方式運(yùn)行,其SRT=HRT)的單個(gè)CSTR反應(yīng)器來(lái)實(shí)現(xiàn),在較短的HRT(即SRT)和30~40℃的條件下,可有效地通過(guò)種群篩選產(chǎn)生大量的亞硝酸鹽氧化菌,并使硝化過(guò)程穩(wěn)定地控制在亞硝化階段,以ＮＯ2-為硝化終產(chǎn)物。SHARON工藝適用于含高濃度氨(>500ｍｇ/Ｌ)廢水的處理

4、工藝,尤其適用于具有脫氮要求的預(yù)處理或旁路處理,如污泥消化池上清夜的處理。目前荷蘭已有兩家污水處理廠采用了此工藝。ＳＨＡＲＯＮ工藝主要有2個(gè)反應(yīng)條件,一是堿度,另一是溫度。從式(1)中可看出1ｍｏｌＮＨ+4需要1ｍｏｌＨＣＯ-3,若堿度供應(yīng)不足,ｐＨ會(huì)迅速下降,若降至64以下,反應(yīng)將停止,這與傳統(tǒng)的硝化反應(yīng)相似。另一方面溫度要求25℃以上。溫度是用以使亞硝化菌占優(yōu)勢(shì)從而控制硝化過(guò)程。圖1顯示了溫度對(duì)亞硝化菌和硝化菌的最小泥齡的影響。當(dāng)溫度高于15℃時(shí),亞硝化菌的最小泥齡低于硝化菌的最小泥齡,因此在高溫度條件下(圖中為35℃)通

5、過(guò)控制泥齡,可將長(zhǎng)泥齡的硝化菌清洗出系統(tǒng),保證硝化過(guò)程停留在半硝化(ＮＯ-2)階段。除磷脫氮DOKHAVEN污水處理廠在它1987年投入運(yùn)行后已升級(jí)多次。除經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)動(dòng)外，主要是因?yàn)榄h(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高。出水對(duì)磷的限制早在1995年便已非常嚴(yán)格，要求出水磷的濃度最高標(biāo)準(zhǔn)為1mgP/L。這意味著原始設(shè)計(jì)不能滿足排放要求，處理工藝必須升級(jí)。因受場(chǎng)地限制，一種精心設(shè)計(jì)的化學(xué)方法被選擇在A段曝氣池進(jìn)行除磷，這是因?yàn)槿粼贐段曝氣池實(shí)施化學(xué)除磷會(huì)影響硝化過(guò)程。一種鐵鹽、一種混凝劑、一種絮凝劑被結(jié)合在一起用于化學(xué)除磷，這種方法稱為“三藥劑”

6、方法。這種特殊的方法比傳統(tǒng)化學(xué)方法能節(jié)省40%的運(yùn)行費(fèi)用。因此，可做到環(huán)境與經(jīng)濟(jì)效益上的雙贏。[KG)]從2006年起對(duì)出水氮的限制將由現(xiàn)在的TKN改為總氮控制。顯然，原始設(shè)計(jì)不能滿足新的要求，不得不尋求適合該處理廠特點(diǎn)的新方法。SHARON和ANAMMOX這兩項(xiàng)最新的現(xiàn)代技術(shù)因此成了單獨(dú)處理污泥消化液的首選。根據(jù)SHARON技術(shù)原理，帶余溫的污泥硝化液剛好滿足中溫亞硝化對(duì)溫度的需要。SHARON技術(shù)除節(jié)省1/4供氧量的特點(diǎn)外，還具有低的投資費(fèi)用、低的運(yùn)行費(fèi)用、不產(chǎn)生化學(xué)副產(chǎn)品、運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單、啟動(dòng)容易、對(duì)高進(jìn)水SS濃度不敏感、

7、無(wú)異味等運(yùn)行優(yōu)勢(shì)。圖3為一SHARON工藝的現(xiàn)場(chǎng)圖片。圖3SHARON工藝實(shí)際構(gòu)筑物SHARON反應(yīng)器使一半的氨氮氧化至亞硝酸氮（無(wú)需控制pH），剩余一半氨氮與轉(zhuǎn)化而來(lái)的亞硝酸氮（進(jìn)水總氨氮的一半）剛好形成1∶1ANAMMOX所需的摩爾關(guān)系，使氨氮和亞硝酸氮自養(yǎng)直接轉(zhuǎn)化為氮?dú)?。與傳統(tǒng)的硝化/反硝化過(guò)程相比，SHARON/ANAMMOX過(guò)程可使運(yùn)行費(fèi)用減少90%，CO2排放量減少88%，不產(chǎn)生N2O有害氣體，無(wú)需有機(jī)物，不產(chǎn)生剩余污泥，節(jié)省占地50%，具有顯著的可持續(xù)性與經(jīng)濟(jì)效益特點(diǎn)。圖4顯示了氣體循環(huán)ANAMMOX反應(yīng)塔現(xiàn)場(chǎng)實(shí)

8、物圖片（利用一廢棄濃縮池改建而成）。經(jīng)SHARON/ANAMMOX對(duì)污泥消化液?jiǎn)为?dú)進(jìn)行脫氮處理可使整個(gè)處理廠出水氮濃度下降至少5mgN/L，與原始設(shè)計(jì)相比出水剛好能滿足未來(lái)出水標(biāo)準(zhǔn)。SHARON反應(yīng)器使一半的氨氮氧化至亞硝酸氮（無(wú)需控制pH），剩余一半氨氮與轉(zhuǎn)化而來(lái)的亞硝酸氮