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1、水污染控制工程 第四章第一节 基本概念第二节 活性污泥法的发展第三节 活性污泥法数学模型基础第四节 气体传递原理和曝气设备第五节 去除有机污染物的活性污泥法过程设计第六节 脱氮、除磷活性污泥法工艺及其设计第四章 活性污泥法水污染控制工程 第四章第六节 脱氮、除磷活性污泥法 工艺及其设计 水污染控制工程 第四章生物脱氮机理生物脱氮机理生物脱氮是在微生物的作用下，将有机氮转化为氨态氮再转化为N2和NxO气体的过程。其中包括氨化(厌氧/好氧)、硝化(好氧)和反硝化作用(缺氧)三个反应过程。氨化氨化硝化硝化反硝化反硝化水污染控制工程 第四章生物脱氮机理生物脱氮机理水污染控制工程 第四章生物除磷机理生物
2、除磷机理生物除磷：是利用聚磷菌具有厌氧释磷及好氧(或缺氧)超量吸磷的特性，使好氧或缺氧段中混合液磷的浓度大量降低，最终通过排放含有大量富磷污泥而达到从污水中除磷的目的。厌氧：污水中的有机物在厌氧发酵产酸菌的作用下转化为乙酸苷；而活性污泥中的聚磷菌在厌氧的不利状态下，将体内积聚的聚磷分解，分解产生的能量一部分供聚磷菌生存，另一部分能量供聚磷菌主动吸收乙酸苷转化为PHB(聚-羟基丁酸)的形态储藏于体内。好氧：进入好氧状态后，聚磷菌将储存于体内的PHB进行好氧分解并释出大量能量供聚磷菌增殖等生理活动，部分供其主动吸收污水中的磷酸盐，以聚磷的形式积聚于体内，这就是好氧吸磷。水污染控制工程 第四章生物除
3、磷机理生物除磷机理水污染控制工程 第四章1.三段生物脱氮工艺将有机物氧化、硝化以及反硝化段独立开来，每一部分都有其自己的沉淀池和各自独立的污泥回流系统。一、生物脱氮工艺水污染控制工程 第四章二段生物脱氮工艺二段生物脱氮工艺图图12-33 补充外碳源的两段生物脱氮工艺补充外碳源的两段生物脱氮工艺空气空气CH3OH水污染控制工程 第四章图1234 前置缺氧-好氧生物脱氮工艺2. 前置缺氧好氧生物脱氮工艺n该工艺将反硝化段设置在系统的前面，又称前置式反硝化生物脱氮系统。n反硝化反应以水中的有机物为碳源，曝气池中含有大量的硝酸盐的回流混合液，在缺氧池中进行反硝化脱氮。水污染控制工程 第四章图图12-3
4、5 后置缺氧反硝化工艺后置缺氧反硝化工艺3. 后置缺氧好氧生物脱氮工艺n该工艺将反硝化段设置在系统的后面，一般认为仅是前置式反硝化生物脱氮反消化速率的1/31/8。n反硝化反应可以补充碳源，也可以利用活性污泥的内源呼吸提供电子供体还原硝酸盐。水污染控制工程 第四章4.Bardenpho生物脱氮工艺 设立两个缺氧好氧段，第一段利用原水中的有机物为碳源和第一好氧池中回流的含有硝态氮的混合液进行反硝化反应。 为进一步提高脱氮效率，废水进入第二段反硝化反应器，利用内源呼吸碳源进行反硝化。 第二曝气池用于吹脱废水中的氮气，提高污泥的沉降性能，防止在二沉池发生污泥上浮现象。水污染控制工程 第四章Barde
5、npho生物脱氮工艺水污染控制工程 第四章5. 同步消化反硝化过程（SNdN）同步消化反硝化(Simultaneous Nitrification Denitrification，简写为SNdN）过程是指没有明显独立设置缺氧区的活性污泥处理系统内总氮被大量去除的过程。指硝化与反硝化二个过程同时在反应器中进行，或硝化的同时进行反硝化反应。水污染控制工程 第四章n宏观环境解释（DO分布不均）：为充氧、混合不均，形成不同的缺氧区和好氧区，发生反硝化和硝化。n缺氧微环境理论：认为在污泥或生物膜上存在DO浓度梯度，即由好氧缺氧厌氧（或硝化反硝化）。n微生物学理论：发现了好氧反硝化菌和异氧硝化菌，打破了传
6、统的好氧条件下自养菌硝化与缺氧条件下异养菌反硝化的观点。同步消化反硝化过程（SNdN）机理解释水污染控制工程 第四章城镇污水处理厂污染物排放标准城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002基本控制项目基本控制项目一级标准一级标准二级标准二级标准三级标准三级标准A 标准标准B 标准标准化学需氧量（化学需氧量（COD）5060100120生化需氧量（生化需氧量（BOD5）10203060悬浮物（悬浮物（SS）10203050总氮总氮 （以（以N 计）计）1520氨氮（以氨氮（以N 计）计）5（8）8（15）25（30）总磷总磷（以（以P 计）计）2005 年年12 月月31 日前建设的日前
7、建设的11.5352006 年年1 月月1 日日起建设的起建设的0.5135注：下列情况下按去除率指标执行：当进水COD 大于350mg/L 时，去除率应大于60%；BOD 大于 160mg/L 时，去除率应大于50%。括号外数值为水温120C 时的控制指标，括号内数值为水温120C 时的控制指标（单位: mg/L）水污染控制工程 第四章 常规活性污泥法的微生物同化和吸附； 如何去除以达到排放标准？ 生物强化除磷； 投加化学药剂除磷。二、生物除磷工艺二、生物除磷工艺水污染控制工程 第四章常规活性污泥法的微生物同化和吸附 普通活性污泥法剩余污泥中磷含量约占微生物干重的1.5%2.0%，通过同化作
8、用可去除磷5%20%。 生物强化除磷工艺可以使得系统排除的剩余污泥中磷含量占到干重5%6%。生物强化除磷工艺 如果还不能满足排放标准，就必须借助化学法除磷。水污染控制工程 第四章生物除磷机理水污染控制工程 第四章 (1) AP/O法是由厌氧池和好氧池组成的同时去除污水中有机污染物及磷的处理系统。图12-40 AP-O除磷工艺流程1.AP/O生物除磷工艺水污染控制工程 第四章2. Phostrip除磷工艺流程n生物除磷和化学除磷结合n生物除磷：废水经曝气好氧池，去除BOD5和COD，并在好氧状态下过量地摄取磷。在二沉池中，含磷污泥与水分离，回流污泥一部分回流至好氧池，另一部分回流至厌氧除磷池。而
9、高磷剩余污泥被排出系统。n化学除磷：在厌氧除磷池中，回流污泥在好氧状态时过量摄取的磷在此得到充分释放，释放磷的回流污泥回流到好氧池。而除磷池流出的富磷上清液进入混凝沉淀池，投回石灰形成Ca3（PO4）2沉淀，通过排放含磷污泥去除磷。 水污染控制工程 第四章2. Phostrip除磷工艺流程水污染控制工程 第四章三、生物脱氮除磷工艺三、生物脱氮除磷工艺1. A2/O工艺（或称AAO工艺） Anaerobic-anoxic-oxicA2/O工艺基本流程水污染控制工程 第四章A2/O工艺原理厌氧池：聚磷菌进行磷的释放使污水中P的浓度升高；同时转化易降解的有机物，BOD5浓度下降；部分含氮有机物进行氨
10、化，所以NH3-N 浓度不会下降。缺氧池：反硝化菌利用污水中的有机物作碳源，将回流混合液中带入的大量NO3-N和NO2-N还原为N2释放至空气，因此BOD5浓度继续下降， NO3-N浓度大幅度下降，但磷的变化很小。好氧池：有机物被微生物生化降解，其浓度继续下降； NH3-N被硝化，使NH3-N浓度显著下降，NO3-N浓度显著增加，而磷随着聚磷菌的过量摄取也以较快的速率下降。 水污染控制工程 第四章A2/O工艺存在问题n该工艺流程在脱氮除磷方面不能同时取得较好的效果。进入沉淀池的混合液要保持一定的DO浓度，以防止沉淀池中反硝化和厌氧释磷。但这会导致回流污泥将一定的DO和硝酸盐带回厌氧段，对聚磷菌
11、厌氧释磷过程有一定的影响。厌氧段存在硝酸盐时，污泥中的反硝化菌会以有机物为碳源进行反硝化，等脱N完全后才开始磷的厌氧释放，使得厌氧段进行磷释放的有效容积大大减少，使除磷效果。系统所排放的剩余污泥中，仅有一部分污泥经历了完整的厌氧和好氧过程，影响了污泥的充分吸磷。硝化菌的生长周期SRT长，而聚磷菌的SRT短，因此不能保证同时获得较好的脱氮除磷效果。水污染控制工程 第四章2. 改良Bardenpho工艺改良Bardenpho脱氮除磷工艺流程水污染控制工程 第四章3. UCT及改良UCT工艺University of Cape Town，南非开普敦大学研发UCT工艺流程水污染控制工程 第四章改良UC
12、T工艺改良UCT工艺流程水污染控制工程 第四章SBR工艺的基本运行模式由进水、反应、沉淀、出水和闲置五个基本过程组成，从污水流入到闲置结束构成一个周期，在每个周期里上述过程都是在一个设有曝气或搅拌装置的反应器内依次进行的。 控制反应阶段：进水后进行一定时间的搅拌，形成厌氧，聚磷菌释放磷；接着进行曝气，在好氧下进行硝化反应及吸收磷；停止曝气，并搅拌，逐渐形成缺氧进行反硝化。再静置沉淀。 进水进水 反应反应 沉淀沉淀 排水排水 闲置闲置4. SBR工艺水污染控制工程 第四章四. 生物脱氮、除磷系统的影响因素1、环境因素，如温度、pH、溶解氧。2、工艺因素，如泥龄、各反应区的水力停留时间、二沉池的沉淀效果。3、污水成分，如污水中易生物降解的有机物浓度，BOD5与N、P的比值等。
