Ⅰ 利用好氧和厌氧组合来进行生物脱氮和除磷的原理 利用好氧和厌氧组合来进行生物脱
(一)生物脱氮机理概述
污水生物脱氮的基本原理是在好氧条件下通过硝化反应先将氨氮氧化为硝酸盐,再通过缺氧条件下(溶解氧不存在或浓度很低)的反硝化反应将硝酸盐异化还原成气态氮从水中除去。因此所有的生物脱氮工艺都包含缺氧段(池)和好氧段(池)。
生物脱氮的反应过程是:
1、氨化与硝化
在未经处理的新鲜废水中,含氮化合物存在的主要形式有:
①有机氮:如蛋白质、氨基酸、尿素、胺类化合物、硝基化合物等;
②氨态氮(NH3、NH4+),一般以前者为主。
含氮化合物在微生物作用下,相继产生下列反应:
(1)氨化反应
有机氮化合物,在氨化菌的作用下,分解、转化为氨态氮,这一过程称之为“氨化反应”。
(2)硝化反应
在硝化菌的作用下,氨态氮进一步分解氧化,就此分两个阶段进行,首先在硝化菌的作用下,使氨(NH4)转化为亚硝酸氨,反应式为
NH4++3/2O2 NO2-+H2O——2H+-ΔF (ΔF=278.42KJ)
继之,亚硝酸氨在硝酸菌的作用下,进一步转化为硝酸氨,其反应式为:
NO2-+1/2O2 NO3--ΔF (ΔF=72.27KJ)
硝化反应的总反应式为:
NH4++2O2 NO3-+H2O+2H+-ΔF (ΔF=351KJ)
2、反硝化反应
反硝化反应是指硝酸氮(NO3-N)和亚硝酸氮(NO2-N)在反硝化菌的作用下,被还原为气态氮(N2)的过程。
反硝化菌是属于异养型兼性厌氧菌的细菌。在厌氧菌(缺氧)条件下,以硝酸氮(NO3-N)为电子受体,以有机物(有机碳)为电子供体。在反硝化过程中,硝酸氮通过反硝化菌的代谢活动,可能有两种转化途径,一种途径是同化反硝化(合成),最终形成有机氮化合物,成为菌体的组成部分,另一种途径是异化反硝化(分解),最终产物是气态氮。
(二)生物除磷机理概述
在常规二级生物处理系统中, 磷作为活性污泥微生物正常生长所需求的元素也成为生物污泥的组分, 从而引起磷的去除, 活性污泥含磷量一般为干重的1.5%—2.3%, 通过剩余污泥的排放仅能获得10%-30%的除磷效果。
在污水生物除磷工艺中, 通过厌氧段和好氧段的交替操作, 利用活性污泥的超量磷吸收现象, 使细胞含磷量相当高的细菌群体能在处理系统的基质竞争中取得优势, 剩余污泥的含磷量可达到3%-7%, 进入剩余污泥的总磷量增大, 处理出水的磷浓度明显降低。
生物除磷的反应过程如下:
1、厌氧区
发酵作用:在没有溶解氧和硝态氧存在的厌氧状态下,兼性细菌将溶解性BOD转化为VFAS(低分子发酵产物);
生物贮磷菌(或称除磷菌)获得VFA:这些细菌吸收厌氧区产生的或来自原污水的VFA,并将其运送到细胞内,同化成胞内碳能源存贮物(PHB/PHV),所需的能量来源于聚磷的水解以及细胞内糖的酵解,并导致磷酸盐的释放。
2、好氧区
磷的吸收:细菌以聚磷的形式存贮超出生长需求的磷量,通过PHB/PHV的氧化代谢产生能量,用于磷的吸收和聚磷的合成,能量以聚磷酸高能键的形式捕积存贮,磷酸盐从液相去除;
全成新的贮磷菌细胞,产生富磷污泥,在某些条件下,贮磷菌合成和存贮细胞内糖。
3、除磷系统
剩余污泥排放:通过剩余污泥排放,将磷从系统中除去。
好氧吸收磷的前提条件是混合液必须经过磷的厌氧释放,在有效释放过程中,磷的厌氧释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厌氧放磷速度不同引起的。厌氧段放磷速度大,磷释放量大,合成的PHB就多,那么在好氧段时由于分解PHB而合成的聚酸盐速度就较大,所以表现出来的好氧吸磷速度也就大;磷吸收对磷释放也有影响,磷吸收完成得越彻底、聚磷量越大,相应厌氧状态下磷的有效释放也越有保证。
磷的有效释放与Sbs(溶解性可快速生物降解COD)直接相关,Sbs量大小对磷的去除有决定性的影响。A、B、C类分别表示低分子有机酸、中长链脂肪酸和其余类可生物降解的高分子酸类。城市污水的Sbs由SA、SB和SC的磷释放与SA相近,可算作SA。SA可近似地用污水中的低分子量有机酸表示,SB则由Sbs减支SA求得。
SB需酸化成SA才能诱发磷的释放,因此酸化过程是总过程的速率限制步骤,混合液中磷的厌氧释放速度可表达成:
DP/dt = KPKPAX+(KmSn/KSB+SB)K’PX
如果所选定的停留时间内都是有效释放的话,则好氧条件下的磷吸收能力为: Pn=KuΔP
式中 Pu——吸磷能力,mgP/L进水;
Ku——单位有效释磷产生的吸磷能力,mgP/mgP;
ΔP——厌氧释灰磷量mgP/L进水。
考虑到厌氧区中存在无效释放,因此ΔP取值应适当降低,此时乘安全系数Sfp=0.8~1.0。
Ⅱ 生物除磷不是好氧阶段吸磷么,那为什么还需要厌氧
影响除磷的因素溶解氧首先必须在厌氧区控制严格的厌氧环境。这直接关系到聚磷菌的生长状况、释磷能力及利用有机基质合成的能力。其次是必须在好氧区提供充足的溶解氧。
根据Holmers提出的活性污泥化学组成经验式C118H170O51N17P和Sherrard提出的经验式C60H87O23N12P估算,磷在活性污泥中的含量为2%左右,但在厌氧—好氧活性污泥中,污泥含磷量达3%~8%。
在厌氧条件下,聚磷菌在分解体内聚磷酸盐的同时产生三磷酸腺苷(ATP),聚磷菌利用ATP以主动运输方式将细胞外的有机物摄入细胞内,以聚β—羟基丁酸(PHB)及糖原等有机颗粒的形式储存在细胞内。
影响污水生物除磷的因素有:
(1)厌氧/好氧条件的交替
生物除磷要求创造适合聚磷菌生长的环境,从而使聚磷菌群体增殖。在工艺上可设置厌氧、好氧交替的环境条件,使聚磷菌获得选择性增长。
聚磷菌在厌氧段大量吸收水中挥发性脂肪酸(VFAs),并在体内转化为聚β—羟基丁酸,聚磷菌进入好氧段后就无需同其他异养菌争夺水中残留的有机物,从而成为优势群体。
在好氧反应池中,聚磷菌一方面进行磷的吸收和聚磷的合成,以聚磷的形式在细胞内存储磷酸盐,以聚磷酸高能键的形式捕积存储能量,将磷酸盐从液相中去除,另一方面合成新的聚磷菌细胞和存储细胞内糖,产生富磷污泥。
(2)硝酸盐
硝酸盐在厌氧阶段存在时,反硝化细菌与聚磷菌竞争优先利用底物中甲酸、乙酸、丙酸等低分子有机酸,聚磷菌处于劣势,抑制了聚磷菌的磷释放。只有在污水中聚磷菌所需的低分子脂肪酸量足够时,硝酸盐的存在才可能不会影响除磷效果。
(3)pH与碱度
污水生物除磷好氧池的适宜pH为6~8。污水中保持一定的碱度具有缓冲作用,可使pH维持稳定,为使好氧池的pH维持在中性附近,池中剩余总碱度宜大于70mg/L。
Ⅲ 生物除磷的生化机制是什么
在废水生物除磷过程中,活性污泥在好氧、厌氧交替条件下时,在活性污泥中可产生所谓的“聚磷菌”,聚磷菌在好氧条件下可超出其生理需要而从废水中过量摄取磷,形成多聚磷酸盐作为贮藏物质。在生物除磷污水处理厂中,都能观察到聚磷菌对磷的转化过程,即厌氧释放磷酸盐——好氧吸收磷,也就是说,厌氧释放磷是好氧吸收磷和最终除磷的前提条件。
污水生物除磷是利用聚磷菌的超量磷吸收现象。聚磷菌在厌氧条件下,会释放出在好氧条件下吸收的磷。进入好氧区后,聚磷菌可将积贮的PHB好氧分解,释放出的大量能量可供聚磷菌生长繁殖。微生物在好氧条件下吸收的磷大大超过在厌氧条件下释放的磷。由于系统经常排放剩余污泥,被细菌过量摄取的磷也将随之排出系统,因而可获得较好的除磷效果。
影响除磷的因素
溶解氧
首先必须在厌氧区控制严格的厌氧环境。这直接关系到聚磷菌的生长状况、释磷能力及利用有机基质合成PBH的能力。
其次是必须在好氧区提供充足的溶解氧。以满足聚磷菌对储存的PHB进行降解,释放足够的能量供其过量摄磷之用,以便有效的吸收废水中的磷。
硝酸盐含量
硝态氮的存在也会消耗有机基质而抑制聚磷菌对磷的释放,进而影响好氧条件下聚磷菌对磷的吸收。另外,硝态氮的存在会被部分聚磷菌作为电子受体进行反硝化,从而影响其以发酵产物作为电子受体进行发酵产酸、抑制聚磷菌的释磷和摄磷能力及PBH的合成能力。
温度
一般来说,在五到三十度范围内,都可以收到较好的除磷效果
PH值
PH值在中性左右时,磷的释放比较稳定
BOD负荷和有机物性质
一般认为,进水BOD5/TP大于15,才可以获得理想的除磷效果。为此,可以采用部分进水和跨越初沉池的方法,获得除磷所需的BOD量。
泥龄
一般以除磷为目的的生物处理系统的泥龄要控制在三到七小时
污水生物除磷工艺
除磷工艺流程可分为主流程除磷工艺和侧流程除磷工艺两类。
主流除磷工艺的厌氧段在处理污水的水流方向上,其代表工艺有A/O、A2/O、Bardenpho 工艺、Phoredox 工艺、UCT、改良型UCT、SBR以及氧化沟工艺。
测流除磷工艺的厌氧段不在水流方向上,而是在回流污泥的测流上。比如 Phostrip 工艺。
生物除磷工艺优点:表现出除磷效果好,并能改进污泥沉降性能,减少活性污泥膨胀现象等。下面列举几个常用工艺,更多种类除磷剂资料请至http://www.chulinji.com/望采纳。
Ⅳ 求问厌氧生物处理对象是什么可达到什么目的
厌氧生物处理对象主要为:(1)有机污泥;(2)高浓度有机废水;(3)生物质。通过厌氧处理后,(1)可达到杀菌灭卵、防蝇除臭的作用(2)可去除污泥、废水中大量有机物,防止对水体的污染。(3)在厌氧发酵的同时可获得可观的生物能-沼气(4)通过厌氧发
回流系统
进水
二沉池
出水
回流系统
称为A-A-O系统厌氧:反硝化氨化释放磷
;
第一缺氧:脱氮
;
第一好氧:去除BOD、硝化、吸收磷;
第二缺氧:反硝化、脱氮;第二好氧:吸收磷,酵,固体量可减少约1/2,并可提高污泥的脱水性能。
Ⅳ 厌氧-好氧法除磷,厌氧释放磷是为了好氧吸收磷厌氧池的聚磷菌会流到好氧池么
释放了磷的聚磷菌是要流向好氧池的。
厌氧-好氧生化除磷工艺流程:二沉池活性污泥中的聚磷菌首先回流到厌氧池,并与原水混合进行释磷反应,然后流入好氧池,在好氧池超量吸收磷,水中的磷就被固定在细胞内了,再流到二沉池进行泥水分离,随着剩余污泥排出系统,水中的磷就被去除了。
所以BAF工艺不可能实现生物除磷的功能,只能和化学除磷结合实现除磷功能。
Ⅵ 请问水处理中厌氧池脱氮除磷的原理,比如污水中的氨氮是通过怎样的反应去除的,反应的方程式是什么
1、生物脱氮
反硝化细菌在缺氧条件下,还原硝酸盐,释放出分子态氮(N2)或一氧化二氮(N2O)的过程。微生物和植物吸收利用硝酸盐有两种完全不同的用途,一是利用其中的氮作为氮源,称为同化性硝酸还原作用:NO3-→NH4+→有机态氮。许多细菌、放线菌和霉菌能利用硝酸盐做为氮素营养。另一用途是利用NO2-和NO3-为呼吸作用的最终电子受体,把硝酸还原成氮(N2),称为反硝化作用或脱氮作用:NO3-→NO2-→N2↑。能进行反硝化作用的只有少数细菌,这个生理群称为反硝化菌。大部分反硝化细菌是异养菌,例如脱氮小球菌、反硝化假单胞菌等,它们以有机物为氮源和能源,进行无氧呼吸,其生化过程可用下式表示:
C6H12O6+12NO3-→6H2O+6CO2+12NO2-+能量
CH3COOH+8NO3-→6H2O+10CO2+4N2+8OH-+能量
少数反硝化细菌为自养菌,如脱氮硫杆菌,它们氧化硫或硝酸盐获得能量,同化二氧化碳,以硝酸盐为呼吸作用的最终电子受体。可进行以下反应:
5S+6KNO3+2H2O→3N2+K2SO4+4KHSO4
反硝化作用使硝酸盐还原成氮气,从而降低了土壤中氮素营养的含量,对农业生产不利。农业上常进行中耕松土,以防止反硝化作用。反硝化作用是氮素循环中不可缺少的环节,可使土壤中因淋溶而流入河流、海洋中的NO3-减少,消除因硝酸积累对生物的毒害作用。
2.生物除磷
1)生物除磷只要由一类统称为聚磷菌的微生物完成,由于聚磷菌能在厌氧状态下同化发酵产物,使得聚磷菌在生物除磷系统中具备了竞争的优势。
2)在厌氧状态下,兼性菌将溶解性有机物转化成挥发性脂肪酸;聚磷菌把细胞内聚磷水解为正酸盐,并从中获得能量,吸收污水中的易讲解的COD,同化成细胞内碳能源存贮物聚β-羟基丁酸或β-羟基戊酸等
3)在好氧或缺氧条件下,聚磷菌以分子氧或化合态氧作为电子受体,氧化代谢内贮物质PHB或PHV等,并产生能量,过量地从无水中摄取磷酸盐,能量以高能物质ATP的形式存贮,其中一部分有转化为聚磷,作为能量贮于胞内,通过剩余污泥的排放实现高效生物除磷目的
Ⅶ 污水中生物除磷的原理
生物除磷原理:利用聚磷菌分别在厌氧(放磷)条件下和好氧(吸磷)条件下发生的作用,最终通过排泥作用将磷(盐)除去 过程利用就是AAO生物反应工艺。
水处理除磷剂:主要用于去除无机磷、有机磷等水体中的总磷,有效解决水体富营养化,用于电镀、线路板、化工、生活污水等废水处理中。具有吸附、架桥、混凝、共沉淀、网捕、置换、离子交换等作用机理,在强化去除重金属离子、COD、氨氮、色度、悬浮物等方面具有明显的优势。
(7)厌氧生物处理磷变成什么扩展阅读:
生物除磷的基本过程
1、除磷菌的过量摄取磷
好氧条件下,除磷菌利用废水中的BOD5或体内贮存的聚b-羟基丁酸的氧化分解所释放的能量来摄取废水中的磷,一部分磷被用来合成ATP,另外绝大部分的磷则被合成为聚磷酸盐而贮存在细胞体内。
2、除磷菌的磷释放
在厌氧条件下,除磷菌能分解体内的聚磷酸盐而产生ATP,并利用ATP将废水中的有机物摄入细胞内,以聚b-羟基丁酸等有机颗粒的形式贮存于细胞内,同时还将分解聚磷酸盐所产生的磷酸排出体外。
3、富磷污泥的排放
在好氧条件下所摄取的磷比在厌氧条件下所释放的磷多,废水生物除磷工艺是利用除磷菌的这一过程,将多余剩余污泥排出系统而达到除磷的目的。