清华大学《水处理工程2》—第十二讲12

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1、第四章营养元素的生物去除―生物脱氮除磷原理与工艺4-1概述一、营养元素的危害•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，增加氯的川量；含氮化合物对人和其它生物有毒害作用：①氨氮对鱼类有毒害作用；②NO3-和NO?•可被转化为亚硝胺种“三致”物质；③水中NO3•高，可导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，其主要因了是N和P(尤•其是P)：——控制污染源，降低废水中的N、P含量；——对城市废

2、水，传统的活性污泥法，对N的去除率只有40%左右，对磷的去除率只有20〜30%。二、脱氮的物化法1)氨氮的吹脱法：NH'+HQoNH：+OH进水:石灰或石灰乳调节pH值沉淀池排泥吹脱法脱氮处理流程2)折点加氯法去除姐氮：NH：4-HOClTNH2Cl+H卜+H2()2NH、Cl+HOClTN,+3CT+H、O+3H‘■■■每mgNH4+-N被氧化为氮气，至少需要7.5mg的氯。3)选择性离了交换法去除氨氮：采用斜发沸石作为除爼的离子交换体。折点加氯法脱氮处理工艺流程NaOCl[贮fll]活性炭吸附塔

3、旦濟或L污水岀水nh3«n：或麹涪滾离子交喪迭卿处理工艺流程子交按床三、除磷的物化法(混凝沉淀法)1)铝盐除磷Al3++POl+TAlPOq一般用A以SO』3，聚氯化铝(PAC)和铝酸钠(NaA102)2)铁盐除磷：FePO4Fe(OH)3一般用FeCb、FeSO4或FeCl3Fe2(SO4)33)石灰混凝除磷5Ca2++4OH~+3HPO；~->Ca5(OH)(PO4)y+3H2O向含P污水投加石灰，由于形成OHS污水的pH值上升，P与Ca?+反应，生成胫磷灰石。4-2生物脱氮技术4-1-1生物脱

4、氮原理一、定义：确化细菌N((成确化作用》m反^s低氧••无氧条件①污水中的含氮冇机物，在生物处理过程屮被异养微生物氧化分解为爼氮一一爼化；②由H养型的硝化菌将姐氮转化为NO2-和NO<——硝化；③再由反硝化菌将NCK和NO3-还原转化为N,——反硝化。NH；-N•—■NO；-N・•#*•■JUfPCTF用2WtM少祓度增大y八z好氧或厌心件好罠条件生物脱氮过程示意图_二、硝化反应(Nitrification)分为两步：①NH：—NO；；②NO；->NO；山两组自养型硝化菌分步完成：①亚硝酸盐细菌(

5、Nibosomonas)；②硝酸盐细菌(Nilrobacler)•都是革兰氏染色阴性、不生芽砲的短杆菌和球菌；强烈好氧，不能在酸性条件下生长；无需有机物，以氧化无机含氮化合物获得能量，以无机C(CO?或HCOJ为碳源；化能自养型；生长缓慢，吐代时间长。(1)硝化反应过程及反应方程式：①亚硝化反应：NH：+1.50?TNO；+H?0+2H*加上合成，贝IJ：55^//；+76O2+109^C()；->C5H7O2N+54NO；+57H2()+]04H2COi•亚硝酸盐细菌的产率是：0」46g/gNH4

6、+-N(113/55/14)；•氧化ImgNH/-N为NORN,需氧3.16mg(76x32/55/14)；•氧化ImgNH4+-N为NO2'-N,需消耗7.08mg碱度(以CaCO3计)(109x50/55/14)②硝化反应：N0；+0.50?TNO；加上合成，贝0：400NO；+NH；+4H2CO3+HC0~+19502->C.H.O^+3/7,0+400^0；•硝酸盐细菌的产率是：0.02g/gN02-N(113/400/14)•氧化ImgNO2-N为NO3—N,需氧l.llmg(195*32

7、/40()/14)•儿乎不消耗碱度③总反应：NH：+2O2tNO；+H20+2H卜加上合成，贝ij：NH^+1.860,+1.98//CO；->(0.0181+0.0025)CS//7O2^+1.()4//2O+0.98NO；+1.88/72CO3•总的细菌产率是：0.02g/gNC)2—N(l13/400/14)；•氧化ImgNH：-N为N0；_N，需氧4.27mg(1.86*32/14)；•氧化1mgNH；_N为NO；-N，需消耗碱度7.07mg(以CaCO3计)；—污水中必须有足够的碱度，否则

8、硝化反应会导致pH值下降，使反应速率减缓或停滞；——如果不考虑合成，贝IJ：氧化1mgNIV-N为NCVN,需氧4.57mg,其屮亚硝化反应3.43mg,硝化反应1」4mg,需消耗碱度7.14mg(以CaCCh计)⑵硝化反应的环境条件：—硝化菌对环境的变化很敏感：①好氧条件(DO不小Tlmg/1),并能保持一定的碱度以维持稳定的pH值(适宜的pH为&0-8.4)；②进水中的有机物的浓度不宜过高，一般要求BOD5在15~20mg/l以下；③硝化反应的适宜温度是20~30