《新型生物脱氮技术》课件.ppt

* * 新型生物脱氮技术 环境生物技术 新型生物脱氮技术 一、传统生物脱氮简介 1、脱氮原理 2、传统脱氮工艺 二、新型生物脱氮技术 1、半硝化工艺（SHARON） 2、厌氧氨氧化工艺（ANAMMOX） 3、半硝化-厌氧氨氧化工艺（ SHARON –ANAMMOX） 4、生物膜内自养脱氮工艺 （ CANON） 5、总结 三、其他生物脱氮新技术简介 一、传统生物脱氮简介 将废水中的有机氮转化为氨氮，通过硝化作用将氨氮转化为硝态氮，再通过反硝化作用将硝态氮还原为氮气从水中逸出，从而实现生物脱氮的目的。 有机氮 NH4+ NO2- NO3- N2 好氧或厌氧 氨化作用 硝化作用 反硝化作用 NO2- 反硝化菌 亚硝化菌 硝化菌 细菌 霉菌 异养兼性厌氧细菌，缺氧条件下反应；有机物作为电子供体，硝酸盐（亚硝酸盐）作为电子受体。 以HCO3-为碳源，自养；硝化反应消耗碱度，pH下降；耗氧4.2g/g（ NH4+- NO3-）。O2作为电子供体。 异养微生物：芽孢杆菌、节杆菌、木霉、曲霉、青霉等 硝态氮在反硝化细菌作用下还原成氮气 微生物将氨氧化成亚硝酸盐，进一步氧化成硝酸盐 有机氮通过酶和微生物作用下释放氨的过程 氨化作用 硝化作用 反硝化作用 微生物 1、脱氮原理 传统的氨氮生物脱氮途径包括硝化和反硝化两个阶段。由于硝化菌和反硝化菌对环境条件要求不同，硝化和反硝化反应往往分开进行。由此形成分级硝化、反硝化工艺。 硝化过程：O2为电子供体 NH4+ + 1.5 O2 NO2- + 2H+ + 2H2O NO2- + 0.5 O2 NO3- 反硝化过程：有机物（甲醇、乙醇、乙酸等）为电子供体 2 NO3- + 10H+ + 10e- N2 + 2OH+ + 4H2O 2 NO2- + 6H+ + 6e- N2 + 2OH+ + 4H2O 2、传统脱氮工艺 1932年，Wuhrmann利用内源反硝化建立了后置反硝化工艺。 1962年，Ludzack和Ettinger提出前置反硝化工艺。 1973年，Barnard结合前两种工艺提出A/O工艺。 后来出现的各种改进工艺，Bardenpho、A/A/O等等 以下是两种传统生物脱氮工艺： a 、传统三级生物脱氮工艺：将含碳有机物的去除和氨化、硝化及反硝化在三个池中独立进行。 曝气池 沉淀池 硝化池 二沉池 反硝化池 终沉池 甲醇 污泥回流 污泥回流 污泥回流 进水 出水 b 、A/O工艺：前置反硝化，单级活性污泥脱氮工艺。废水经缺氧池，再经过好氧池，并将好氧池出水和沉淀池污泥回流至厌氧池。 缺氧池 好氧池 沉淀池 进水 出水 回流 污泥回流 二、新型生物脱氮技术 传统的生物脱氮工艺存在着不少问题： 1、工艺流程长，占地面积大（传统工艺认为硝化、反硝化不能同时进行）。 2、硝化菌群繁殖速度慢，且难以维持较高浓度，需要较大曝气池，费用高。 3、需进行污泥和硝化液回流，动力成本高。 4、系统抗冲击能力弱，高浓度NH3-N和NO2-会抑制硝化菌生长。 5、硝化过程产酸，需投加碱中和。 近年来，许多研究表明： 硝化反应不仅由自养菌完成，某些异养菌也可以进行硝化作用； 反硝化不只在厌氧条件下进行，某些细菌也可以在好氧条件下进行； 许多好氧反硝化菌同时也是异养硝化菌（Thiosphaera pantotropha），能把NH4+氧化成NO2-后直接进行反硝化。 生物脱氮技术的发展，突破了传统理论的认识，产生了一些新型生物脱氮技术。下面几种主要的新型脱氮工艺 1、半硝化工艺（SHARON） 2、厌氧氨氧化工艺（ANAMMOX） 3、半硝化-厌氧氨氧化工艺（ SHARON –ANAMMOX） 4、生物膜内自养脱氮工艺 （ CANON） 1、半硝化工艺（SHARON） SHARON（single reactor system for high ammonia removal over nitrite)是由荷兰的Delft大学开发的一种新型生物脱氮工艺 。 该工艺可以采用CSTR（连续搅拌反应器），适用NH4+-N浓度（0.5gN/L)较高的废水生物脱氮,反应常在30~35℃内进行。 氨氮的氧化是酸化的过程，因此水体的pH是影响硝化反应的重要因子。 在碱度足够的条件下，废水中50%的NH4+-N被亚硝化细菌氧化为NO2—N。 NH4+ + HCO3- + 0.75 O2 0.5NH4+ + 0.5NO2- + CO2 + 1.5H2O 半硝化工艺除了要有足够的HCO3-碱度外，还要求较高的温度。 当温度高于25℃时： 亚硝化菌群的世代时间比硝化菌群世代时间短。为使硝化反应停留在亚硝化阶段，可以控制泥龄将硝化菌群清洗出反应器，留下亚硝化菌群。 出水对