城市污水氮磷去除的工藝及流程
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城市污水氮磷去除的工藝及流程
廢水中的氮以有機(jī)氮、氨氮、亞硝酸氮和硝酸氮四種形式存在，在生活污水中，主要含有有機(jī)氮和氨態(tài)氮，它們均來源于人們食物中的蛋白質(zhì)，新鮮生活污水含氮中有機(jī)氮約占總氮的60％，氨氮約占40％，當(dāng)污水中的有機(jī)物被生物降解氧化時(shí)，其中的有機(jī)氮被轉(zhuǎn)化為氨氮，經(jīng)活性污泥法處理的污水有相當(dāng)數(shù)量的氨氮排入水體，可導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化，水體若為水源，將增加給水處理的難度和成本，因此二級(jí)處理的出水有時(shí)需進(jìn)行脫氮處理。今天就由河南開碧源
聚合硫酸鐵廠家為大家詳細(xì)介紹一下城市污水氮磷去除的工藝及流程。
化學(xué)法除氮常用于去除氨氮的方法有吹脫法、折點(diǎn)加氯法和離子交換法，它們主要用于工廠內(nèi)部的治理，對(duì)于城市污水處理廠很少采用。
(1)吹脫法
廢水的氨氮可以氣態(tài)吹脫，廢水中，NH3與NH4+以如下的平衡狀態(tài)共存：NH3+H2O=NH4++OH-這一平衡受pH值的影響，pH為10.5～11.5時(shí)，因廢水中的氨呈飽和狀態(tài)而逸出，所以吹脫法常需加石灰，吹脫過程包括將廢水的pH值提高至10.5～11.5，然后曝氣，這一過程在吹脫塔中進(jìn)行城市污水的深度處理---氮磷的去除）。
生物法脫氮(1)生物脫氮機(jī)理 生物脫氮是在微生物的作用下，將有機(jī)氮和氨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為N2和N20氣體的過程，其中包括硝化和反硝化兩個(gè)反應(yīng)過程，硝化反應(yīng)是在好氧條件下，將NH4+轉(zhuǎn)化為NO2-和NO3-的過程，此作用是由亞硝酸菌和硝酸菌兩種菌共同完成的，這兩種菌屬于化能自養(yǎng)型微生物，其反應(yīng)如下：NH4++2O2=NO3-+2H++H2O硝化細(xì)菌是化能自養(yǎng)菌，生長(zhǎng)率低，對(duì)環(huán)境條件變化較為敏感，溫度，溶解氧，污泥齡，pH，有機(jī)負(fù)荷等都會(huì)對(duì)它產(chǎn)生影響，硝化反應(yīng)的適宜溫度為20℃～30℃，低于15℃時(shí)，反應(yīng)速度迅速下降，5℃時(shí)反應(yīng)幾乎完全停止。
由于硝化菌是自養(yǎng)菌，若水中BOD5值過高，將有助于異氧菌的迅速增殖，微生物中的硝化菌的比例下降，硝化菌的生長(zhǎng)世代周期較長(zhǎng)，為了保證硝化作用的進(jìn)行，泥齡應(yīng)取大于硝化菌世代時(shí)間兩倍以上。
硝化反應(yīng)對(duì)溶解氧有較高的要求，處理系統(tǒng)中的溶解氧量保持在2mg/L以上，另外，在硝化反應(yīng)過程中，有H+釋放出來，使pH值下降，硝化菌受pH 值的影響很敏感，為了保持適宜的pH值7—8，應(yīng)在廢水中保持足夠的堿度，以調(diào)節(jié)pH值的變化，1g氨態(tài)氮(以N計(jì))完全硝化，需堿度(以CaCO3 計(jì))7.1g。
反硝化反應(yīng)是指在無(wú)氧條件下，反硝化菌將硝酸鹽氮(NO3-)和亞硝酸鹽氮NO2-)還原為氮?dú)獾倪^程，反應(yīng)如下：6NO3-+5CH3OH=5CO2+3N2+7H2O+6OH-
反硝化菌屬異養(yǎng)型兼性厭氧菌，在有氧存在時(shí)，它會(huì)以O(shè)2為電子受體進(jìn)行好氧呼吸；在無(wú)氧而有O3-或N02-存在時(shí)，則以N03-或N02-為電子受體，以有機(jī)碳為電子供體和營(yíng)養(yǎng)源進(jìn)行反硝化反應(yīng)。
在反硝化菌代謝活動(dòng)的同時(shí)，伴隨著反硝化菌的生長(zhǎng)繁殖，即菌體合成過程，在反硝化反應(yīng)中，問題就是污水中可用于反硝化的有機(jī)碳的多少及其可生化程度，當(dāng)污水中BOD5/TKN>3～5時(shí)，可認(rèn)為碳源充足，不同的有機(jī)碳將導(dǎo)致反硝化速率的不同，碳源按其來源可分為三類：①外加碳源，多采用甲醇，因?yàn)榧状急环纸夂蟮漠a(chǎn)物為CO2，H20，不產(chǎn)生其它難降解的中間產(chǎn)物，但其費(fèi)用較高；②原水中含有的有機(jī)碳；③內(nèi)源呼吸碳源——細(xì)菌體內(nèi)的原生物質(zhì)及其貯存的有機(jī)物。
反硝化反應(yīng)的適宜pH值為6.5～7.5，pH值高于8或低于6時(shí)，反硝化速率將迅速下降，反硝化反應(yīng)的溫度范圍較寬，在5℃～40℃范圍內(nèi)都可以進(jìn)行，但溫度低于15℃時(shí)，反硝化速率明顯下降。
(2)生物脫氮工藝
生物脫氮技術(shù)的開發(fā)是在30年代發(fā)現(xiàn)生物濾床中的硝化、反硝化反應(yīng)開始的，但其應(yīng)用還是在1969年美國(guó)的Barth提出三段生物脫氮工藝后，現(xiàn)對(duì)幾種典型的生物脫氮工藝進(jìn)行討論。
①三段生物脫氮工藝
該工藝是將有機(jī)物氧化，硝化及反硝化段獨(dú)立開來，每一部分都有其自己的沉淀池和各自獨(dú)立的污泥回流系統(tǒng)，使除碳，硝化和反硝化在各自的反應(yīng)器中進(jìn)行，并分別控制在適宜的條件下運(yùn)行，處理效率高。
由于反硝化段設(shè)置在有機(jī)物氧化和硝化段之后，主要靠?jī)?nèi)源呼吸碳源進(jìn)行反硝化，效率很低，所以必須在反硝化段投加外加碳源來保證穩(wěn)定的反硝化反應(yīng)，隨著對(duì)硝化反應(yīng)機(jī)理認(rèn)識(shí)的加深，將有機(jī)物氧化和硝化合并成一個(gè)系統(tǒng)以簡(jiǎn)化工藝，從而形成二段生物脫氮工藝成為現(xiàn)實(shí)，各段同樣有其自己的沉淀及污泥回流系統(tǒng)，除碳和硝化作用在一個(gè)反應(yīng)器中進(jìn)行時(shí)，設(shè)計(jì)的污泥負(fù)荷率要低，水力停留時(shí)間和泥齡要長(zhǎng)，否則，硝化作用要降低，在反硝化段仍需要外加碳源來維持反硝化的順利進(jìn)行。
城市污水中的磷主要有三個(gè)來源：糞便、洗滌劑和某些工業(yè)廢水，污水中的磷以正磷酸鹽、聚磷酸鹽和有機(jī)磷等形式溶解于水中，一般僅能通過物理、化學(xué)或生物方法使溶解的磷化合物轉(zhuǎn)化為固體形態(tài)后予以分離，除磷的方法主要分為物理法，化學(xué)法及生物法三大類，物理法因成本過高、技術(shù)復(fù)雜而很少應(yīng)用。
下面主要介紹化學(xué)法及生物法。
1化學(xué)法除磷
化學(xué)法是采用的一種除磷方法，它是以磷酸鹽能和某些化學(xué)物質(zhì)如鋁鹽、鐵鹽、石灰等反應(yīng)生成不溶的沉淀物為基礎(chǔ)進(jìn)行的。
化學(xué)法的特點(diǎn)是磷的去除率較高，處理結(jié)果穩(wěn)定，污泥在處理和處置過程中不會(huì)重新釋放磷而造成二次污染，但污泥的產(chǎn)量比較大。
2生物法除磷
生物法除磷是新工藝，近二十年來受到了廣泛的重視和研究，它是利用微生物在好氧條件下對(duì)污水中溶解性磷酸鹽的過量吸收作用，然后沉淀分離而除磷，含有過量磷的污泥部分以剩余污泥的形式排出系統(tǒng)，大部分和污水一起進(jìn)入?yún)捬鯛顟B(tài)，此時(shí)污水中的有機(jī)物在厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸菌的作用下轉(zhuǎn)化為乙酸苷；而活性污泥中的聚磷菌在厭氧的不利狀態(tài)下，將體內(nèi)積聚的聚磷分解，分解產(chǎn)生的能量部分供聚磷菌生存，另一部分能量供聚磷菌主動(dòng)吸收乙酸苷轉(zhuǎn)化為PHB的形態(tài)儲(chǔ)藏于體內(nèi)，聚磷分解形成的無(wú)機(jī)磷釋放回污水中，這就是厭氧放磷，進(jìn)入好氧狀態(tài)后，聚磷菌將儲(chǔ)存于體內(nèi)的PHB進(jìn)行好氧分解并釋出大量能量供聚磷菌增殖，部分供其主動(dòng)吸收污水中的磷酸鹽，以聚磷的形式積聚于體內(nèi)，這就是好氧吸磷，由于活性污泥在運(yùn)行中不斷增殖，為了系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，必須從系統(tǒng)中排除和增殖量相當(dāng)?shù)幕钚晕勰�，也就是剩余污泥，剩余污泥中包含過量吸收磷的聚磷菌，也就是從污水中去除的含磷物質(zhì)，這就是厭氧和好氧交替的生物處理系統(tǒng)除磷的本質(zhì)。
從以上論述可知，在厭氧狀態(tài)下放磷愈多，合成的PHB愈多，則在好氧狀態(tài)下合成的聚磷量愈多，除磷的效果也就愈好，合成PHB的量和碳源的性質(zhì)密切相關(guān)，乙酸等低級(jí)脂肪酸易被聚磷菌吸收轉(zhuǎn)化為PHB，因而在厭氧區(qū)加入消化池上清液可提高放磷速率，硝酸鹽對(duì)厭氧放磷不利，它有助于反硝化菌的增長(zhǎng)，從而和聚磷菌爭(zhēng)奪碳源，抑制其生長(zhǎng)和放磷，溫度對(duì)放磷也有重要的影響，當(dāng)溫度從10℃上升到30℃時(shí)，放磷速率可提高5倍。
生物除磷的基本類型有二種：A/O法城市污水的深度處理---氮磷的去除和Phostrip工藝城市污水的深度處理---氮磷的去除。
以上由河南開碧源
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