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1、废水生物脱氮除磷论文废水生物脱氮除磷论文安全与环境工程学院 环本1002班 姓名:周维 学号:10601540203 摘要:自20世纪70和80年代以来，随着水体富营养化问题日渐突现，水质指标体系不断严格化的趋势使废水脱氮除磷问题成为水污染控制中广泛关注的热点。随着研究工作的进行，对脱氮除磷的生物学原理的深入，诞生了多种生物脱氮除磷新技术。控制污水中氮和磷的排放，对于防治水体富营养化是十分重要的。针对常规生物脱氮除磷技术和工艺中存在的问题，研究开发出从不同类型污水中去除氮和磷的生物膜与活性污泥结合工艺、亚硝酸型脱氮技术、新型膜生物反应器以及同步生物脱氮除磷工艺等等。 关键词:污水处理 生物脱氮

2、 生物除磷 同步脱氮除磷 氮素物质对水体环境和人类都具有很大的危害，主要表现在以下几个方面: 氨氮会消耗水体中的溶解氧; 氨氮会与氯反应生成氯胺或氮气，增加氯的用量; 含氮化合物对人和其它生物有毒害作用:? 氨氮对鱼类有毒害作用;? , ,NO和NO可被转化为亚硝胺一种“三致”物质;? 水中NO高，可导323致婴儿患变性血色蛋白症“Bluebaby”; 加速水体的“富营养化”过程;所谓“富营养化”就是指水中的藻类大量繁殖而引起水质恶化，其主要因子是N和P(尤其是P);解决的办法主要就是要严格控制污染源，降低排入水环境的废水中的N、P含量;对于城市废水来说，利用传统的活性污泥法进行处理，对N的去

3、除率一般只有40%左右，对磷的去除率一般只有2030%。 污水脱氮除磷的技术可分为物理法、化学法和生物法。相对而言，生物脱氮除磷技术投资少、运行操作简单、无二次污染而被广泛应用。常用的生物脱氮除磷工艺有:缺氧-好氧脱氮工艺;厌氧-好氧除磷工艺;厌氧-缺氧-好氧生物脱氮除磷工艺等。但是，在常规的生物脱氮除磷工艺中，污泥在厌氧、缺氧和好氧段之间往复循环。该污泥由硝化菌、反硝化菌、除磷菌以及其它多种微生物组成，由于不同菌的最佳生长环境不同，脱氮与除磷之间存在着矛盾。实际应用中经常出现脱氮效果好时除磷效果较差，而除磷效果好时脱氮效果不佳。因此，常规生物脱氮除磷工艺流程存在着影响该工艺有效运行的相互影响

4、和制约的因素，主要表现为:?厌氧与缺氧段污泥量的分配比影响磷释放或硝态氮反硝化的效果，厌氧段污泥量比例大则磷释放效果好，但反硝化效果差;反之，则反硝化效果好，而磷释放效果差;?原污水经厌氧段进入缺氧段，磷释放与硝态氮反硝化争夺碳源，当原水中碳源不足时，磷释放或反硝化不完全;?硝化菌世代繁殖时间长，要求较长的污泥龄，但磷从系统中被去除主要是通过剩余污泥的排放，因此要提高除磷效率则要求短污泥龄。对于某些含高浓度氨氮的工业废水，由于碳源不足，总氮的去除率较低。随着污染状况的加剧、科学技术的进步和环境标准的不断严格，生物脱氮除磷技术不断发展。下面就是有关生物脱氮除磷的工艺及其原理: 一、生物脱氮除磷原

5、理 生物脱氮过程通过氨化、硝化和反硝化三步骤完成。硝化和反硝化反应可用下式表示: (1) +-NH+ 3/2 O NO + HO + H 4222(2) -NO+ 1/2 O NO 223(3) -NO+ 2H(氢供给体有机物)NO + HO 322(4) -NO+ 3H(氢供给体有机物)0.5N + 2HO + OH 222生物除磷是利用除磷菌从外部环境超量地摄取磷，并将磷以聚合的形态储藏在菌体内，形成高磷污泥，排出系统，达到从污水中除磷。 二、废水生物脱氮工艺与技术 (一)活性污泥法脱氮传统工艺 (二)缺氧好氧活性污泥法生物脱氮系统(AO工艺) (三) 氧化沟生物脱氮工艺 (四) 生物转盘

6、生物脱氮工艺 活性污泥法脱氮传统工艺 (1)三级活性污泥法流程: 由Barth首先开创; 三级各自具有独立的污泥系统; 优点: 氨化、硝化、反硝化是在各自的反应器中进行，反应速率快且较彻底; 缺点: 处理设备多，造价高，运行管理较为复杂。 (2)两级活性污泥法脱氮工艺 a.缺氧好氧活性污泥脱氮系统(AO工艺) 又称“前置式反硝化生物脱氮系统” 在反硝化反应过程中产生的碱度可补偿硝化反应消耗的碱度的一半左右; 硝化曝气池在后，使反硝化残留的有机物得以进一步去除，无需增建后曝气池。 (3)氧化沟生物脱氮工艺 (4)生物转盘硝化脱氮工艺 三、废水生物除磷工艺与技术 厌氧好氧生物除磷工艺 生物法与化学

7、法结合的除磷工艺 (1)厌氧好氧除磷工艺(AO工艺) 工艺特点: 水力停留时间为36h; 曝气池内的污泥浓度一般在27003000mg/l; 磷的去除效果好(70%)，出水中磷的含量低于1mg/l; 污泥中的磷含量约为4%，肥效好; SVI小于100，易沉淀，不易膨胀。 A/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 (2)Phostrip除磷工艺生物除磷和化学除磷相结合 工艺特点: 除磷效果好，处理出水的含磷量一般低于1mg/l; 污泥的含磷量高，一般为2.17.1%; 石灰用量较低; 污泥的SVI低于100，污泥易于沉淀、浓缩、脱水，污泥肥分高，不易膨胀。Phost

8、rip去除磷工艺流程: 同步脱氮除磷工艺 (1)Bardenpho同步脱氮除磷工艺 工艺特点: , 各项反应都反复进行两次以上，各反应单元都有其首要功能，同时又兼有二、三项辅助功能; , 脱氮除磷的效果良好。 (2)AAO同步脱氮除磷工艺 工艺特点: , 工艺流程比较简单; , 厌氧、缺氧、好氧交替运行，不利于丝状菌生长，污泥膨胀较少发生; , 无需投药，运行费用低。 (3)Phoredox同步脱氮除磷工艺 工艺特点: , 在缺氧反应器之前再加一厌氧反应器，以强化磷的释放，从而保证在好氧条件下，有更强的吸收磷的能力，提高除磷效果。 (3)UCT工艺 在前述的两种同步脱氮除磷工艺中，都是将回流污

9、泥直接回流到工艺前端的厌氧池，其中不课避免地会含有一定浓度的硝酸盐，因此会在第一级厌氧池中引起反硝化作用，反硝化细菌将与除磷菌争夺废水中的有机物而影响除磷效果，因此提出UCT(Univercity of Cape Town)工艺。UCT工艺将二沉池的回流污泥回流到缺氧池，使污泥中的硝酸盐在缺氧池中进行反硝化脱氮，同时，为弥补厌氧池中污泥的流失以及除磷效果的降低，增设从缺氧池到厌氧池的污泥回流，这样厌氧池就可以免受回流污泥中硝酸盐的干扰。 )AAO同步脱氮除磷工艺 (4AAO工艺是目前较为常见的同步脱氮除磷工艺，其工艺特点主要是:工艺流程比较简单;厌氧、缺氧、好氧交替运行，不利于丝状菌繁殖，无污

10、泥膨胀之虞;无需投药，运行费用低。 该工艺的主要设计参数可以参见下表: 厌氧反应器 0.51.0 水力停留时间缺氧反应器 0.51.0 (h) 好氧反应器 3.56.0 污泥回流比(%) 50100 混合液内循环回流比(%) 100300 混合液悬浮固体浓度(mg/l) 30005000 F/M(kgBOD/kgMLSS.d) 0.150.7 5好氧反应器内DO浓度(mg/l) ,2 BOD/P 515(以,10为宜) 5AAO同步除磷工艺流程图 四、生物脱氮除磷新技术与工艺 1(生物膜与活性污泥结合生物脱氮除磷新工艺 常规生物脱氮除磷工艺存在相互影响和制约的因素，因此脱氮和除磷效果难以同时达

11、到最佳。生物膜与活性污泥结合新工艺的特点是缺氧段采用生物膜法，反硝化菌均匀分布在整个缺氧池内，反硝化反应充分;好氧和厌氧段采用悬浮污泥法便于对污泥龄的控制，有利于硝化菌和除磷菌的生长繁殖。生物膜与活性污泥结合工艺将常规工艺中相互影响和制约的因素分解，使不同的菌类生长在各自最佳环境条件下，因而在本工艺中脱氮和除磷效果可以同时达到最佳，而且工艺的可 控性增强，工艺流程如图所示: 2(立体循环一体化氧化沟 氧化沟是一种经济而有效的污水处理技术，具有稳定的处理效果，是污水生物处理技术之一。特别是用于污水脱氮，氧化沟比其它生物脱氮工艺费用低、TN去除效率高。然而，与活性污泥法相比，氧化沟占地面积较大，在

12、土地紧张的城市或地区，氧化沟的应用受到限制。 针对常规氧化沟存在的问题，成功地研究出立体循环一体化氧化沟。其特点是:? 氧化沟采用立体循环，在循环过程中完成降解有机物和脱氮过程。与现有氧化沟相比，占地面积可减少约50%。? 沉淀区与氧化沟合建，沉淀的污泥可自动回流到氧化沟内，可节省投资和能耗。? 结构紧凑，运行操作简便。新型立体循环一体化氧化沟既保留氧化沟设备和运行操作简单等优点，又可减少占地面积 3(重力出流式膜生物反应器 膜生物反应器是近年来将生物处理技术与膜分离技术相结合而发展的水处理新技术，具有流程短、易操作、处理效率高、出水可直接回用等特点。尤其在处理效果方面，MBR对有机物、悬浮物

13、等去除效果远优于传统生物处理法。但是目前的分体式或一体式膜生物反应器存在投资高、能耗大等问题。 新型重力出流式膜生物反应器利用反应器内液位水头、采用重力驱动出水,省去传统的出水抽吸泵及复杂的气或水反冲洗设备，低水头连续过滤出水，既保留传统一体式MBR水处理效率高等优点，又可提高膜通量。 4.厌氧氨氧化(ANAMMOX)工艺 (ANaerobic AMMonium OXidation) NO-+OH NO NHNH 2234 H 24N2H H 22N2H 2N进水 出水 SHARON (活性污泥) ANAMMOX (生物膜) +?+-+-NH NH +NO 442NH ?NO NH +NO ?

14、N 42422 5.SHARON,ANAMMOX组合工艺 SHARON,ANAMMOX组合工艺具有耗氧量少、污泥产量少、不需外加碳源等优点，是迄今为止最简捷的生物脱氮工艺，具有很好的应用前景，成为当前生物脱氮领域内的一个研究重点。 反硝化(OLAND)工艺，CANON(completely autotrophic over nitrite)工艺6.限氧自养硝化等 参数 SHARON,ANAMMOX组合工艺 传统生物脱氮工艺 +耗氧量(kgO1.9 3.45 /kg NH-N) 24 反硝化过程BOD消耗量 0 1.7 + (kgBOD/ kg NH-N) 4+ 0.08 1 污泥产量(kgVS

15、S/ kg NH-N) 4结论:水体富营养化是世界性问题，大量的研究已经证明，污水中的氮和磷是导致受纳水体富营养化的主要原因之一。常规的污水处理技术主要去除有机物和悬浮固体，对氮和磷的去处效率较低。许多发达国家对排放污水中的氮和磷含量都做了限定，并要求污水处理厂达到除氮除磷的要求。生物处理是废水处理中应用最为广泛的技术。与处理其他对象如固体废弃物、废气等的生物处理技术相比研究更加深入，技术更加成熟。根据不同污水的特点，通过对上述生物脱氮除磷新技术与工艺的选择与集成，能够有效地从污水中同时去除氮、磷和有机污染物。 参考文献: 1. J.X. Liu, J.W. van Groenestijn,

16、H.J. Doddema and B.Z. Wang. Influent of the aeration brush on nitrogen removal in the oxidation ditchJ.European Water Pollution Control. 1996, 6(4): 25-30. 2. J.X. Liu, J.W. van Groenestijn, H.J. Doddema and B.Z. Wang. Removal of nitrogen and phosphorus using a new biofilm-activated sludge systemJ.W

17、ater Science and Technology. 1996, 34(12): 315-322. 3. J.X. Liu,B.Z. Wang,W.G.Li, C.J.Jin, X.D.Cao and L.Wang.Removal of nitrogen from coal gasification and coke plant waste water in A/O submerged biofilm-activated sludge (SBF-AS) hybrid systemJ.Water Science and Technology. 1996, 34(10): 17-24. 4.

18、J.X. Liu, W.G. Li, X.H. Wang, H.Y. Liu and B.Z. Wang. Removal of nitrogen from coal gasification wastewater by nitrosofication and denitrosoficationJ. Water Science and Technology. 1998, 38(1): 39-46. 5. LIU Jun-xin, J.W. van Groenestijn, H.J. Doddema, WANG Bao-zhen. Addition of anaerobic tanks to a

19、n oxidation ditch system to enhance removal of phosphorous from wastewaterJ. Journal of Environmental Sciences, 2002, 14(2):245-249 6. J.W. van Groenestijn and J.X. Liu. Biofiltration as an cost-effective treatment technology for off-gasesA. 12th World Clean Air & Environment Congress and Exhibition

20、C, Seoul of Korea: 2001. 2631 August 2001, in Seoul of Korea. 7. 刘俊新、丛丽、王宝贞、J.W. van Groenestijn、H.J. Doddema.生物膜与活性污泥结合工艺脱氮除磷的研究J.中国给水排水.2000, 16(12): 1-5. 8. 王秀蘅、刘俊新. 一体化氧化沟处理城市污水试验研究J.给水排水. 2001，27(12):31-34 9. 李琳、刘俊新. 挥发性有机废气及恶臭生物处理技术J. 环境污染治理技术与设备. 2001，2(5): 41-47. ，16，2528 10.王建龙.生物脱氮新工艺及其技术原理.中国给水排水。200011.张波,高廷耀;倒置A2/O工艺的原理与特点研究J;中国给水排水;2000年07期 12.徐洪斌,吕锡武;生物法脱氮除磷技术及其研究进展J;城市环境与城市生态;2003年06期