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氮、氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮等四種形態(tài)存在。其中有機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↓↓有機氮—→氨氮—→亞硝態(tài)氮、硝態(tài)氮↓←反硝化菌氮氣生物法除磷的理論基礎(chǔ):生物除磷是利用聚磷菌一類的微生物，能夠過量地，在數(shù)量上超過其生理需要，從外部環(huán)境攝取磷，并將磷以聚合的形態(tài)儲藏在體內(nèi)，形成高磷污泥，排出系統(tǒng)外，達到從污水中除磷的效果。有機磷ADPATP無機磷無機磷ATPADP

2、有機磷釋放聚磷聚磷菌→聚磷菌合成降解溶解質(zhì)ATPADPPHBPHBADPATP無機物厭氧段好氧段聚磷菌的作用機理短程硝化反硝化、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)是通過控制環(huán)境溫度造成兩類細菌不同的增長速率,利用該動力學(xué)參數(shù)的不同造成“分選壓力”。使用無需污泥停留(以恒化器方式運行,其SRT=HRT)的單個CSTR反應(yīng)器來實現(xiàn),在較短的HRT(即SRT)和30~40℃的條件下,可有效地通過種群篩選產(chǎn)生大量的亞硝酸鹽氧化菌,并使硝化過程穩(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)勢從而控制硝化過程。圖1顯示了溫度對亞硝化菌和硝化菌的最小泥齡的影響。當(dāng)溫度高于15℃時,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、過控制泥齡,可將長泥齡的硝化菌清洗出系統(tǒng),保證硝化過程停留在半硝化(ＮＯ-2)階段。除磷脫氮DOKHAVEN污水處理廠在它1987年投入運行后已升級多次。除經(jīng)濟利益的驅(qū)動外，主要是因為環(huán)境標準的不斷提高。出水對磷的限制早在1995年便已非常嚴格，要求出水磷的濃度最高標準為1mgP/L。這意味著原始設(shè)計不能滿足排放要求，處理工藝必須升級。因受場地限制，一種精心設(shè)計的化學(xué)方法被選擇在A段曝氣池進行除磷，這是因為若在B段曝氣池實施化學(xué)除磷會影響硝化過程。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%的運行費用。因此，可做到環(huán)境與經(jīng)濟效益上的雙贏。[KG)]從2006年起對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)計不能滿足新的要求，不得不尋求適合該處理廠特點的新方法。SHARON和ANAMMOX這兩項最新的現(xiàn)代技術(shù)因此成了單獨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溫度的需要。SHARON技術(shù)除節(jié)省1/4供氧量的特點外，還具有低的投資費用、低的運行費用、不產(chǎn)生化學(xué)副產(chǎn)品、運行維護簡單、啟動容易、對高進水SS濃度不敏感、

7、無異味等運行優(yōu)勢。圖3為一SHARON工藝的現(xiàn)場圖片。圖3SHARON工藝實際構(gòu)筑物SHARON反應(yīng)器使一半的氨氮氧化至亞硝酸氮（無需控制pH），剩余一半氨氮與轉(zhuǎn)化而來的亞硝酸氮（進水總氨氮的一半）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)化為氮氣。與傳統(tǒng)的硝化/反硝化過程相比，SHARON/ANAMMOX過程可使運行費用減少90%，CO2排放量減少88%，不產(chǎn)生N2O有害氣體，無需有機物，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)濟效益特點。圖4顯示了氣體循環(huán)ANAMMOX反應(yīng)塔現(xiàn)場實

8、物圖片（利用一廢棄濃縮池改建而成）。經(jīng)SHARON/ANAMMOX對污泥消化液單獨進行脫氮處理可使整個處理廠出水氮濃度下降至少5mgN/L，與原始設(shè)計相比出水剛好能滿足未來出水標準。SHARON反應(yīng)器使一半的氨氮氧化至亞硝酸氮（無需控制pH），剩余一半氨氮與轉(zhuǎn)化而來的亞硝酸氮