Ⅰ 利用好氧和厭氧組合來進行生物脫氮和除磷的原理 利用好氧和厭氧組合來進行生物脫
(一)生物脫氮機理概述
污水生物脫氮的基本原理是在好氧條件下通過硝化反應先將氨氮氧化為硝酸鹽,再通過缺氧條件下(溶解氧不存在或濃度很低)的反硝化反應將硝酸鹽異化還原成氣態氮從水中除去。因此所有的生物脫氮工藝都包含缺氧段(池)和好氧段(池)。
生物脫氮的反應過程是:
1、氨化與硝化
在未經處理的新鮮廢水中,含氮化合物存在的主要形式有:
①有機氮:如蛋白質、氨基酸、尿素、胺類化合物、硝基化合物等;
②氨態氮(NH3、NH4+),一般以前者為主。
含氮化合物在微生物作用下,相繼產生下列反應:
(1)氨化反應
有機氮化合物,在氨化菌的作用下,分解、轉化為氨態氮,這一過程稱之為「氨化反應」。
(2)硝化反應
在硝化菌的作用下,氨態氮進一步分解氧化,就此分兩個階段進行,首先在硝化菌的作用下,使氨(NH4)轉化為亞硝酸氨,反應式為
NH4++3/2O2 NO2-+H2O——2H+-ΔF (ΔF=278.42KJ)
繼之,亞硝酸氨在硝酸菌的作用下,進一步轉化為硝酸氨,其反應式為:
NO2-+1/2O2 NO3--ΔF (ΔF=72.27KJ)
硝化反應的總反應式為:
NH4++2O2 NO3-+H2O+2H+-ΔF (ΔF=351KJ)
2、反硝化反應
反硝化反應是指硝酸氮(NO3-N)和亞硝酸氮(NO2-N)在反硝化菌的作用下,被還原為氣態氮(N2)的過程。
反硝化菌是屬於異養型兼性厭氧菌的細菌。在厭氧菌(缺氧)條件下,以硝酸氮(NO3-N)為電子受體,以有機物(有機碳)為電子供體。在反硝化過程中,硝酸氮通過反硝化菌的代謝活動,可能有兩種轉化途徑,一種途徑是同化反硝化(合成),最終形成有機氮化合物,成為菌體的組成部分,另一種途徑是異化反硝化(分解),最終產物是氣態氮。
(二)生物除磷機理概述
在常規二級生物處理系統中, 磷作為活性污泥微生物正常生長所需求的元素也成為生物污泥的組分, 從而引起磷的去除, 活性污泥含磷量一般為乾重的1.5%—2.3%, 通過剩餘污泥的排放僅能獲得10%-30%的除磷效果。
在污水生物除磷工藝中, 通過厭氧段和好氧段的交替操作, 利用活性污泥的超量磷吸收現象, 使細胞含磷量相當高的細菌群體能在處理系統的基質競爭中取得優勢, 剩餘污泥的含磷量可達到3%-7%, 進入剩餘污泥的總磷量增大, 處理出水的磷濃度明顯降低。
生物除磷的反應過程如下:
1、厭氧區
發酵作用:在沒有溶解氧和硝態氧存在的厭氧狀態下,兼性細菌將溶解性BOD轉化為VFAS(低分子發酵產物);
生物貯磷菌(或稱除磷菌)獲得VFA:這些細菌吸收厭氧區產生的或來自原污水的VFA,並將其運送到細胞內,同化成胞內碳能源存貯物(PHB/PHV),所需的能量來源於聚磷的水解以及細胞內糖的酵解,並導致磷酸鹽的釋放。
2、好氧區
磷的吸收:細菌以聚磷的形式存貯超出生長需求的磷量,通過PHB/PHV的氧化代謝產生能量,用於磷的吸收和聚磷的合成,能量以聚磷酸高能鍵的形式捕積存貯,磷酸鹽從液相去除;
全成新的貯磷菌細胞,產生富磷污泥,在某些條件下,貯磷菌合成和存貯細胞內糖。
3、除磷系統
剩餘污泥排放:通過剩餘污泥排放,將磷從系統中除去。
好氧吸收磷的前提條件是混合液必須經過磷的厭氧釋放,在有效釋放過程中,磷的厭氧釋放可使微生物的好氧吸磷能力大大提高。好氧吸磷速度的不同是由厭氧放磷速度不同引起的。厭氧段放磷速度大,磷釋放量大,合成的PHB就多,那麼在好氧段時由於分解PHB而合成的聚酸鹽速度就較大,所以表現出來的好氧吸磷速度也就大;磷吸收對磷釋放也有影響,磷吸收完成得越徹底、聚磷量越大,相應厭氧狀態下磷的有效釋放也越有保證。
磷的有效釋放與Sbs(溶解性可快速生物降解COD)直接相關,Sbs量大小對磷的去除有決定性的影響。A、B、C類分別表示低分子有機酸、中長鏈脂肪酸和其餘類可生物降解的高分子酸類。城市污水的Sbs由SA、SB和SC的磷釋放與SA相近,可算作SA。SA可近似地用污水中的低分子量有機酸表示,SB則由Sbs減支SA求得。
SB需酸化成SA才能誘發磷的釋放,因此酸化過程是總過程的速率限制步驟,混合液中磷的厭氧釋放速度可表達成:
DP/dt = KPKPAX+(KmSn/KSB+SB)K』PX
如果所選定的停留時間內都是有效釋放的話,則好氧條件下的磷吸收能力為: Pn=KuΔP
式中 Pu——吸磷能力,mgP/L進水;
Ku——單位有效釋磷產生的吸磷能力,mgP/mgP;
ΔP——厭氧釋灰磷量mgP/L進水。
考慮到厭氧區中存在無效釋放,因此ΔP取值應適當降低,此時乘安全系數Sfp=0.8~1.0。
Ⅱ 生物除磷不是好氧階段吸磷么,那為什麼還需要厭氧
影響除磷的因素溶解氧首先必須在厭氧區控制嚴格的厭氧環境。這直接關繫到聚磷菌的生長狀況、釋磷能力及利用有機基質合成的能力。其次是必須在好氧區提供充足的溶解氧。
根據Holmers提出的活性污泥化學組成經驗式C118H170O51N17P和Sherrard提出的經驗式C60H87O23N12P估算,磷在活性污泥中的含量為2%左右,但在厭氧—好氧活性污泥中,污泥含磷量達3%~8%。
在厭氧條件下,聚磷菌在分解體內聚磷酸鹽的同時產生三磷酸腺苷(ATP),聚磷菌利用ATP以主動運輸方式將細胞外的有機物攝入細胞內,以聚β—羥基丁酸(PHB)及糖原等有機顆粒的形式儲存在細胞內。
影響污水生物除磷的因素有:
(1)厭氧/好氧條件的交替
生物除磷要求創造適合聚磷菌生長的環境,從而使聚磷菌群體增殖。在工藝上可設置厭氧、好氧交替的環境條件,使聚磷菌獲得選擇性增長。
聚磷菌在厭氧段大量吸收水中揮發性脂肪酸(VFAs),並在體內轉化為聚β—羥基丁酸,聚磷菌進入好氧段後就無需同其他異養菌爭奪水中殘留的有機物,從而成為優勢群體。
在好氧反應池中,聚磷菌一方面進行磷的吸收和聚磷的合成,以聚磷的形式在細胞內存儲磷酸鹽,以聚磷酸高能鍵的形式捕積存儲能量,將磷酸鹽從液相中去除,另一方面合成新的聚磷菌細胞和存儲細胞內糖,產生富磷污泥。
(2)硝酸鹽
硝酸鹽在厭氧階段存在時,反硝化細菌與聚磷菌競爭優先利用底物中甲酸、乙酸、丙酸等低分子有機酸,聚磷菌處於劣勢,抑制了聚磷菌的磷釋放。只有在污水中聚磷菌所需的低分子脂肪酸量足夠時,硝酸鹽的存在才可能不會影響除磷效果。
(3)pH與鹼度
污水生物除磷好氧池的適宜pH為6~8。污水中保持一定的鹼度具有緩沖作用,可使pH維持穩定,為使好氧池的pH維持在中性附近,池中剩餘總鹼度宜大於70mg/L。
Ⅲ 生物除磷的生化機制是什麼
在廢水生物除磷過程中,活性污泥在好氧、厭氧交替條件下時,在活性污泥中可產生所謂的「聚磷菌」,聚磷菌在好氧條件下可超出其生理需要而從廢水中過量攝取磷,形成多聚磷酸鹽作為貯藏物質。在生物除磷污水處理廠中,都能觀察到聚磷菌對磷的轉化過程,即厭氧釋放磷酸鹽——好氧吸收磷,也就是說,厭氧釋放磷是好氧吸收磷和最終除磷的前提條件。
污水生物除磷是利用聚磷菌的超量磷吸收現象。聚磷菌在厭氧條件下,會釋放出在好氧條件下吸收的磷。進入好氧區後,聚磷菌可將積貯的PHB好氧分解,釋放出的大量能量可供聚磷菌生長繁殖。微生物在好氧條件下吸收的磷大大超過在厭氧條件下釋放的磷。由於系統經常排放剩餘污泥,被細菌過量攝取的磷也將隨之排出系統,因而可獲得較好的除磷效果。
影響除磷的因素
溶解氧
首先必須在厭氧區控制嚴格的厭氧環境。這直接關繫到聚磷菌的生長狀況、釋磷能力及利用有機基質合成PBH的能力。
其次是必須在好氧區提供充足的溶解氧。以滿足聚磷菌對儲存的PHB進行降解,釋放足夠的能量供其過量攝磷之用,以便有效的吸收廢水中的磷。
硝酸鹽含量
硝態氮的存在也會消耗有機基質而抑制聚磷菌對磷的釋放,進而影響好氧條件下聚磷菌對磷的吸收。另外,硝態氮的存在會被部分聚磷菌作為電子受體進行反硝化,從而影響其以發酵產物作為電子受體進行發酵產酸、抑制聚磷菌的釋磷和攝磷能力及PBH的合成能力。
溫度
一般來說,在五到三十度范圍內,都可以收到較好的除磷效果
PH值
PH值在中性左右時,磷的釋放比較穩定
BOD負荷和有機物性質
一般認為,進水BOD5/TP大於15,才可以獲得理想的除磷效果。為此,可以採用部分進水和跨越初沉池的方法,獲得除磷所需的BOD量。
泥齡
一般以除磷為目的的生物處理系統的泥齡要控制在三到七小時
污水生物除磷工藝
除磷工藝流程可分為主流程除磷工藝和側流程除磷工藝兩類。
主流除磷工藝的厭氧段在處理污水的水流方向上,其代表工藝有A/O、A2/O、Bardenpho 工藝、Phoredox 工藝、UCT、改良型UCT、SBR以及氧化溝工藝。
測流除磷工藝的厭氧段不在水流方向上,而是在迴流污泥的測流上。比如 Phostrip 工藝。
生物除磷工藝優點:表現出除磷效果好,並能改進污泥沉降性能,減少活性污泥膨脹現象等。下面列舉幾個常用工藝,更多種類除磷劑資料請至http://www.chulinji.com/望採納。
Ⅳ 求問厭氧生物處理對象是什麼可達到什麼目的
厭氧生物處理對象主要為:(1)有機污泥;(2)高濃度有機廢水;(3)生物質。通過厭氧處理後,(1)可達到殺菌滅卵、防蠅除臭的作用(2)可去除污泥、廢水中大量有機物,防止對水體的污染。(3)在厭氧發酵的同時可獲得可觀的生物能-沼氣(4)通過厭氧發
迴流系統
進水
二沉池
出水
迴流系統
稱為A-A-O系統厭氧:反硝化氨化釋放磷
;
第一缺氧:脫氮
;
第一好氧:去除BOD、硝化、吸收磷;
第二缺氧:反硝化、脫氮;第二好氧:吸收磷,酵,固體量可減少約1/2,並可提高污泥的脫水性能。
Ⅳ 厭氧-好氧法除磷,厭氧釋放磷是為了好氧吸收磷厭氧池的聚磷菌會流到好氧池么
釋放了磷的聚磷菌是要流向好氧池的。
厭氧-好氧生化除磷工藝流程:二沉池活性污泥中的聚磷菌首先迴流到厭氧池,並與原水混合進行釋磷反應,然後流入好氧池,在好氧池超量吸收磷,水中的磷就被固定在細胞內了,再流到二沉池進行泥水分離,隨著剩餘污泥排出系統,水中的磷就被去除了。
所以BAF工藝不可能實現生物除磷的功能,只能和化學除磷結合實現除磷功能。
Ⅵ 請問水處理中厭氧池脫氮除磷的原理,比如污水中的氨氮是通過怎樣的反應去除的,反應的方程式是什麼
1、生物脫氮
反硝化細菌在缺氧條件下,還原硝酸鹽,釋放出分子態氮(N2)或一氧化二氮(N2O)的過程。微生物和植物吸收利用硝酸鹽有兩種完全不同的用途,一是利用其中的氮作為氮源,稱為同化性硝酸還原作用:NO3-→NH4+→有機態氮。許多細菌、放線菌和黴菌能利用硝酸鹽做為氮素營養。另一用途是利用NO2-和NO3-為呼吸作用的最終電子受體,把硝酸還原成氮(N2),稱為反硝化作用或脫氮作用:NO3-→NO2-→N2↑。能進行反硝化作用的只有少數細菌,這個生理群稱為反硝化菌。大部分反硝化細菌是異養菌,例如脫氮小球菌、反硝化假單胞菌等,它們以有機物為氮源和能源,進行無氧呼吸,其生化過程可用下式表示:
C6H12O6+12NO3-→6H2O+6CO2+12NO2-+能量
CH3COOH+8NO3-→6H2O+10CO2+4N2+8OH-+能量
少數反硝化細菌為自養菌,如脫氮硫桿菌,它們氧化硫或硝酸鹽獲得能量,同化二氧化碳,以硝酸鹽為呼吸作用的最終電子受體。可進行以下反應:
5S+6KNO3+2H2O→3N2+K2SO4+4KHSO4
反硝化作用使硝酸鹽還原成氮氣,從而降低了土壤中氮素營養的含量,對農業生產不利。農業上常進行中耕鬆土,以防止反硝化作用。反硝化作用是氮素循環中不可缺少的環節,可使土壤中因淋溶而流入河流、海洋中的NO3-減少,消除因硝酸積累對生物的毒害作用。
2.生物除磷
1)生物除磷只要由一類統稱為聚磷菌的微生物完成,由於聚磷菌能在厭氧狀態下同化發酵產物,使得聚磷菌在生物除磷系統中具備了競爭的優勢。
2)在厭氧狀態下,兼性菌將溶解性有機物轉化成揮發性脂肪酸;聚磷菌把細胞內聚磷水解為正酸鹽,並從中獲得能量,吸收污水中的易講解的COD,同化成細胞內碳能源存貯物聚β-羥基丁酸或β-羥基戊酸等
3)在好氧或缺氧條件下,聚磷菌以分子氧或化合態氧作為電子受體,氧化代謝內貯物質PHB或PHV等,並產生能量,過量地從無水中攝取磷酸鹽,能量以高能物質ATP的形式存貯,其中一部分有轉化為聚磷,作為能量貯於胞內,通過剩餘污泥的排放實現高效生物除磷目的
Ⅶ 污水中生物除磷的原理
生物除磷原理:利用聚磷菌分別在厭氧(放磷)條件下和好氧(吸磷)條件下發生的作用,最終通過排泥作用將磷(鹽)除去 過程利用就是AAO生物反應工藝。
水處理除磷劑:主要用於去除無機磷、有機磷等水體中的總磷,有效解決水體富營養化,用於電鍍、線路板、化工、生活污水等廢水處理中。具有吸附、架橋、混凝、共沉澱、網捕、置換、離子交換等作用機理,在強化去除重金屬離子、COD、氨氮、色度、懸浮物等方面具有明顯的優勢。
(7)厭氧生物處理磷變成什麼擴展閱讀:
生物除磷的基本過程
1、除磷菌的過量攝取磷
好氧條件下,除磷菌利用廢水中的BOD5或體內貯存的聚b-羥基丁酸的氧化分解所釋放的能量來攝取廢水中的磷,一部分磷被用來合成ATP,另外絕大部分的磷則被合成為聚磷酸鹽而貯存在細胞體內。
2、除磷菌的磷釋放
在厭氧條件下,除磷菌能分解體內的聚磷酸鹽而產生ATP,並利用ATP將廢水中的有機物攝入細胞內,以聚b-羥基丁酸等有機顆粒的形式貯存於細胞內,同時還將分解聚磷酸鹽所產生的磷酸排出體外。
3、富磷污泥的排放
在好氧條件下所攝取的磷比在厭氧條件下所釋放的磷多,廢水生物除磷工藝是利用除磷菌的這一過程,將多餘剩餘污泥排出系統而達到除磷的目的。