生物脱氮原理与应用
电子受体 作为最终电子受体, 有分子氧存在时,利用O2作为最终电子受体,氧 化有机物,进行呼吸; 分子氧存在时 存在时, 化有机物,进行呼吸;无分子氧存在时,利用 NOx- 进行呼吸 NOx-N进行呼吸。 呼吸。 研究表明,这种利用分子氧和NOx研究表明,这种利用分子氧和NOx-N之间的转换 表明 很容易进行, 很容易进行,即使频繁交换也不会抑制反硝化的 进行。 进行。
溶解氧:好氧回流影响缺氧环境。 溶解氧:好氧回流影响缺氧环境。
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问题与发
景
关于常规工艺中存在碳源、泥龄、硝酸盐、 关于常规工艺中存在碳源、泥龄、硝酸盐、溶解氧等问题使得系统 同时去除效果不佳, 对N、P同时去除效果不佳,近几年出现的一些该进行的单污泥系统在 、 同时去除效果不佳 针对这些问题方面有了很大的改进与创新,然而仍难免顾此失彼、 针对这些问题方面有了很大的改进与创新,然而仍难免顾此失彼、治标 不治本,有些工艺在同时解决这些矛盾时又使得工艺流程复杂、 不治本,有些工艺在同时解决这些矛盾时又使得工艺流程复杂、运行稳 定性不够、增加基建费用和运行费用。 定性不够、增加基建费用和运行费用。
反应历程
NO-3→NO-2→NO→N2O→N2 NO→ NO-3+5[H](有机电子体)→1/2N2+2H2O+OH+5[H](有机电子体) 有机电子体 NO-2+3[H](有机电子体)→1/2N2+2H2O+OH+3[H](有机电子体) 有机电子体
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生物脱氮原理—反硝化作用 生物脱氮原理 反硝化作用
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问题与发
景
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Bardenpho„¥‚“工艺 „¥‚“ 脱氮工 脱氮
第一段缺氧利用原水中的有机物作为碳源和第一好氧池回流的硝态氮进行反硝 第二段缺氧利用内源呼吸碳源进行反硝化。 化。第二段缺氧利用内源呼吸碳源进行反硝化。最后曝气池用于净化残留的有机物 吹脱污水中的氮气。脱氮效果好,除磷效果差。 ,吹脱污水中的氮气。脱氮效果好,除磷效果差。
生物脱氮原理—硝化作用 生物脱氮原理 硝化作用 硝化
重要特征
NH3的生 物氧化需 要大量的 氧 硝化过程 细胞产率 非常低 硝化过程 中产生大 量的H+
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生物脱氮原理—硝化作用 生物脱氮原理 硝化作用
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生物脱氮原理—反硝化作用 生物脱氮原理 反硝化作用
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、
缺氧 ŽÆ 缺氧-ŽÆ 氧
脱氮工 脱氮工艺
优点:反硝化产生的碱度补充硝化反应之需;利用原污水中有机物, 优点:反硝化产生的碱度补充硝化反应之需;利用原污水中有机物,无 需外加碳源;有效控制污泥膨胀;流程简单,基建费用省。 需外加碳源;有效控制污泥膨胀;流程简单,基建费用省。 缺点:出水存在一定浓度硝酸盐,二沉池若有反硝化造成污泥上浮。 缺点:出水存在一定浓度硝酸盐,二沉池若有反硝化造成污泥上浮。 之对应的后置缺氧-好氧生物脱氮工艺 反硝化速率仅为前者的1/3好氧生物脱氮工艺, 与之对应的后置缺氧 好氧生物脱氮工艺,反硝化速率仅为前者的 1/8,必要时要在后缺氧区补充碳源。 ,必要时要在后缺氧区补充碳源。
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脱氮工 脱氮工艺
这种系统的优点是有机物降解菌、硝化菌、 这种系统的优点是有机物降解菌、硝化菌、反硝化菌分别在各自反应器内生长 增殖,环境条件适宜,并具有各自的污泥回流系统,反应速度快,而且比较彻底。 增殖,环境条件适宜,并具有各自的污泥回流系统,反应速度快,而且比较彻底。但也 存在处理设备多、造价高、处理成本高、管理不够方便等缺点。 存在处理设备多、造价高、处理成本高、管理不够方便等缺点。
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生物脱氮原理—氨化作用 生物脱氮原理 氨化作用
好养 厌氧或 缺氧
• 氧化酶催化下的氧化脱氨 • 好氧菌水解酶的催化作用
• 还原脱氨 • 水解脱氨 • 脱水脱氨
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生物脱氮原理—氨化作用 生物脱氮原理 氨化作用
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问题与发
景
硝酸盐:在常规工艺中,污泥一般从好氧曝气后的二沉池回流至厌氧 硝酸盐:在常规工艺中,污泥一般从好氧曝气后的二沉池回流至厌氧 段,由于这部分污泥含有一定量的硝酸盐,回流到厌氧区后利用进水 由于这部分污泥含有一定量的硝酸盐, 中的VFA进行反硝化 从而使厌氧释磷所需碳源不足, 进行反硝化, 中的VFA进行反硝化,从而使厌氧释磷所需碳源不足,影响了系统充 分释磷;如果在厌氧段释磷不充分,则在好氧段吸磷不完全,使系统 分释磷;如果在厌氧段释磷不充分,则在好氧段吸磷不完全, 的除磷效率降低。 的除磷效率降低。
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生物脱氮原理—反硝化作用 生物脱氮原理 反硝化作用
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生物脱氮工艺
1
脱氮工 脱氮工艺
2
、
缺氧 ŽÆ 缺氧-ŽÆ 氧
脱氮工 脱氮工艺
3
Bardenpho„¥‚“工艺 „¥‚“ 脱氮工 脱氮
4
SNdN过 SNdN过 、A2O、UCT A2O、
脱氮
环工08-4‚Õ 耿 08-
与应
生物脱氮原理与应用
1
脱氮
(☆)
2
脱氮工艺 脱氮工
3
Šê‰åŠC 问题与发
景( 景(☆)
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生物脱氮原理
氨
细菌 机氮 机氮→氨氮
氨
将
‰åŽÆ 状态 氧 氧状态
将氨氮转 为
盐氮的 盐氮的生物化学反应
厌氧 氧 应
缺氧 DO<0.3-0.5mg/L) 缺氧(DO<0.3-0.5mg/L)条件 ,NOx--N•••) ,NOx- 它氮 电 还 为氮气 氮 它气态氧 学
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SNdN过 SNdN过
在没有明显独立设置缺氧区的活性污泥法处理系统 内总氮被大量去除的过程。 内总氮被大量去除的过程。
反应器DO分布不均理论
缺氧微环境理论
微生物学解释
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A2O工艺 工艺
A2/O工艺流程当脱氮效果好时,除磷效果则差,反之亦然。该工艺 工艺流程当脱氮效果好时,除磷效果则差,反之亦然。 工艺流程当脱氮效果好时 很难同时取得好的脱氮除磷的效果;另外, 很难同时取得好的脱氮除磷的效果;另外,A2/O工艺设备造成的厌 工艺设备造成的厌 氧段和缺氧段的溶解氧浓度升高, 氧段和缺氧段的溶解氧浓度升高,而导致该工艺脱氮除磷效果下降
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UCT污水处理工艺 污水处理工艺
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问题与发
景
盐
氧
脱氮 除磷
碳
污
龄
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问题与发
景
碳源:碳源主要消耗于释磷、反硝化和异氧菌正常代谢等方面。其中 碳源:碳源主要消耗于释磷、反硝化和异氧菌正常代谢等方面。 释磷和反硝化的反应速率与进水碳源中的易降解部分, 释磷和反硝化的反应速率与进水碳源中的易降解部分,尤其是挥发性 有机脂肪酸(VFA)的数量关系很大。常规的A2/O系统中 系统中, 有机脂肪酸(VFA)的数量关系很大。常规的A2/O系统中,聚磷菌 优先利用进水中的碳源, 优先利用进水中的碳源,使得在后续缺氧反硝化过程中碳源不足从而 影响脱氮效果; 影响脱氮效果;而对于一些改进工艺在优先满足反硝化所需碳源时系 统对P的效果不佳。 统对P的效果不佳。 泥龄:由于聚磷菌属于异养型微生物,繁殖速度快、生长世代周期比 泥龄:由于聚磷菌属于异养型微生物,繁殖速度快、 较短;而硝化菌属于自养型微生物,生长世代周期比较长;在常规的 较短;而硝化菌属于自养型微生物,生长世代周期比较长; 单级脱氮除磷工艺中,由于两类菌种混合培养,为了同时获得较好的 单级脱氮除磷工艺中,由于两类菌种混合培养, 释磷和硝化效果,势必会造成系统运行上的泥龄矛盾。 释磷和硝化效果,势必会造成系统运行上的泥龄矛盾。