第4章 生物脱氮除磷工艺

第4章 生物脱氮除磷工艺4.1 连续流活性污泥生物脱氮生物脱氮工艺4.2 连续流活性污泥生物除磷生物除磷工艺4.3 连续流活性污泥同步生物脱氮除磷同步生物脱氮除磷工艺4.4 间歇式活性污泥生物脱氮除磷生物脱氮除磷工艺4.5 生物膜法脱氮工艺4.6 人工湿地 4.1 连续流活性污泥生物脱氮工艺Barth三段（三级）生物脱氮工艺两级硝化/反硝化（O/A）前置反硝化（A/O）生物脱氮工艺多点进水多缺氧池脱氮工艺BABE工艺短程硝化-反硝化工艺厌氧氨氧化工艺（1）Barth三段（三级）生物脱氮工艺（2）O/A两级活性污泥法脱氮工艺（3）A/O（缺氧好氧）（工艺）又称“前置式反硝化生物脱氮系统”（4）多点进水多缺氧池脱氮工艺（1）沉淀多点进水回流污泥不设置内回流缺氧好氧缺氧好氧缺氧好氧缺氧好氧0.10.30.20.4（5）多点进水多缺氧池脱氮工艺（2）好氧缺氧好氧缺氧好氧缺氧沉淀多点进水回流污泥不设置内回流（6）BABE工艺BABE污泥消化曝气池提高硝化菌的浓度提高硝化菌的浓度污水厂升级改造Influent Q=43215 m3/dAnoxic tank680 m3Return sludge lineAeration tanks5320 m3EffluentSludge compartment1650 m3SettlerExcess sludgeBABERecirculation消化液消化液Aerobic500 m3Anoxic350 m3利用 BABE 工艺改造污水厂（Walcheren）4.2 连续流活性污泥生物除磷工艺A/O（厌氧-好氧）生物除磷工艺Phostrip（弗斯特利普）除磷工艺（1）A/O（厌氧-好氧）生物除磷工艺（2）Phostrip（弗斯特利普）除磷工艺4.3 连续流活性污泥生物脱氮除磷工艺 A/A/O（厌氧-缺氧-好氧）改进A/A/O 倒置A/A/O Bardenpho（巴顿甫）工艺 改进的Bardenpho工艺 UCT工艺 改良UCT工艺 VIP脱氮除磷工艺(Viginia Initiative Plant)Johannesburg脱氮除磷工艺(南非）化学强化的生物脱氮除磷工艺 氧化沟 连续流双污泥反硝化除磷系统（1）A/A/O（厌氧-缺氧-好氧）厌氧/缺氧调节厌氧缺氧好氧二沉回流污泥混合液回流10%90%进水（2）改进的A/A/O工艺 增加了一个厌氧调节池（3）倒置A/A/O工艺倒置A/A/O 在流程上的特点：只有一个回流系统：与常规A2/O 工艺相比，倒置A2/O 工艺省去了混合液内回流，适当加大了污泥回流比。（4）Bardenpho（巴顿甫）工艺巴顿甫同步脱氮除磷工艺四阶段（5）改进的Bardenpho工艺（五阶段）增加厌氧第二内循环可不设（6）UCT工艺回流污泥 好氧二沉好氧混合液回流进水回流南非开普敦大学减小NO3-对厌氧段的影响厌氧缺氧（7）改良的UCT工艺缺氧缺氧好氧二沉回流污泥混合液回流2进水厌氧出水混合液回流1增加了一个缺氧池使NO3-对厌氧段的影响程度降到最低（8）VIP(Viginia Initiative Plant)厌氧缺氧好氧二沉进水回流混合液回流污泥回流出水每个区由多个完全混合反应器串联（9）Johannesburg(南非）缺氧缺氧好氧二沉回流污泥好氧混合液回流进水厌氧出水与改进的A/A/O相似内源反硝化，去除NO3-（10）化学强化的生物脱氮除磷工艺 化学强化的生物脱氮除磷工艺是在生物脱氮除磷优化运行的条件下以化学法进行强化除磷，该工艺可以A2O、AO法的方式运行。（11）连续流双污泥反硝化除磷系统Wanner在1992年率先开发出第一个利用双泥生物系统及反硝化除磷菌进行脱氮除磷的新工艺（Dephanox），4.4 间歇式活性污泥生物脱氮除磷工艺（1）SBR（2）CASS（3）ICEAS工艺（4）UNITANK（5）MSBR工艺（6）双污泥反硝化脱氮除磷系统（5）MSBR工艺（Modified Sequencing Batch Reactor）M SBR 工艺实质上是SBR 和A/A/O 工艺的组合,M SBR 是一种介于连续流和序批式反应之间的工艺模型。污水和脱氮后的活性污泥一并进入厌氧区,泥水混合液交替进入缺氧区、好氧区和SBR池,出水由空气堰排出。厌氧区有机物充足,硝酸盐含量低,这为聚磷菌的释磷提供了良好的环境。1 SBR池 2 污泥浓缩池 3 污泥缺氧池 4 污水厌氧池 5 缺氧池 6 好氧池 7 SBR池SBR池好氧池SBR池缺氧池厌氧池缺氧池浓缩池时段(min)单元1单元2单元3单元4单元5单元6单元71(40)搅拌浓缩搅拌搅拌搅拌曝气沉淀2(50)曝气浓缩搅拌搅拌搅拌曝气沉淀3(30)预沉浓缩搅拌搅拌搅拌曝气沉淀4(40)沉淀浓缩搅拌搅拌搅拌曝气搅拌5(50)沉淀浓缩搅拌搅拌搅拌曝气曝气6(30)沉淀浓缩搅拌搅拌搅拌曝气预沉1 SBR池 2 污泥浓缩池 3 污泥缺氧池 4 污水厌氧池 5 缺氧池 6 好氧池 7SBR池（6）间歇式双污泥反硝化脱氮除磷系统结晶法除磷技术的发展及应用结晶法除磷原理形成难溶的磷酸铵镁（MAP）磷酸铵镁晶体（分子式：MgNH4PO4.6H2O）又称鸟粪石（struvite），是一种白色结晶，比重为1.7，在碱性条件下呈高度不溶性。反应式如下：PO43-+Mg2+NH4+6H2O MgNH4PO4.6H2O PO43-Mg2+NH4+=K1 按溶度积原理，当离子浓度积 K1 KSP1（KSP1为磷酸铵镁标准溶度积），则磷酸铵镁晶体析出；对于MAP结晶来说，主要依赖两个参数：（1）反应器中PO43-、Mg2+、NH4+的浓度和比例；（2）反应器中污水的pH。在污水中，存在着复杂的离子平衡体系，溶解性磷酸盐可能以PO43-、H PO42-、H2 PO4-、H3PO4等形式共同存在，各部分所占比例与pH有关。当pH升高，PO43-所占比例增大，而PO43-才是有效离子。因此，提高pH是结晶法除磷的关键因素之一。提高 pH的方法 一般通过加碱或曝气的方法来提高污水的PH值。曝气法：向水中通空气将CO2从水中解析出来以提高PH，可以达到结晶除磷的目的，对厌氧消化污泥上清液，通过曝气可以使PH从7.9升高到8.38.6。一般可提高到8.28.6之间。污水中结晶的形成可以分成两步，即晶核形成（成核）与晶体生长。成核就是在水中产生晶体析出，生长就是离子不断传输到晶核表面定向成晶格而使晶体不断长大（称为造粒）。离子浓度及其比例的影响 对于MAP结晶，NH4+、Mg2+、PO43-的去除按化学计量关系为1:1:1，但为了达到较高的除磷效率，NH4+、Mg2+需要过剩，因此，除了PH外，NH4+浓度、Mg与P的摩尔比对除磷效率具有决定性影响。按Mg与P的摩尔比为1.3投加Mg盐，同时控制PH 在8.59.0范围，当进水P=61mg/L，去除率达94%，晶体中struvite占90%以上。反应时间、水力条件对晶体形成的影响 试验发现，在曝气搅动的反应器内，结晶在一分钟内能迅速成核，晶体尺寸为0.1mm，曝气60min 长到0.8mm，曝气180min晶体长到3mm，反应时间越长，则结晶体生长越大。在无搅动的静止条件下，MAP 结晶的自然形成需几天时间，而在有空气搅动或循环搅动的条件下，成核可在瞬间完成。反应器中的流化条件利于结晶聚结。投加晶种对结晶的影响在反应器中投加晶种可以加快晶体成核速度，使其结晶于晶种表面，同时有利于晶体与水的分离，减少因晶粒微细所造成地随出水流失，以提高除 P效率与回收率。作为晶种的材料一般选择细石英砂、氧化镁等矿物颗粒、晶体破碎后的颗粒。可持续的脱氮除磷