新型生物脱氮技术省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
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1、新型生物脱氮技术新型生物脱氮技术环境生物技术第1页新型生物脱氮技术新型生物脱氮技术一、传统生物脱氮介绍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、其它生物脱氮新技术介绍第2页一、传统生物脱氮介绍将废水中有机氮转化为氨氮,经过硝化作用将氨氮转化为硝态氮,再经过反硝化作用将硝态氮还原为氮气从水中逸出,从而实现生物脱氮目标。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-有机氮经过酶和微生物作用
2、下释放氨过程微生物将氨氧化成亚硝酸盐,深入氧化成硝酸盐硝态氮在反硝化细菌作用下还原成氮气细菌霉菌亚硝化菌硝化菌反硝化菌异养微生物:芽孢杆菌、节杆菌、木霉、曲霉、青霉等以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。氨化作用硝化作用反硝化作用微生物1、脱氮原理第3页传统氨氮生物脱氮路径包含硝化和反硝化两个阶段。因为硝化菌和反硝化菌对环境条件要求不一样,硝化和反硝化反应往往分开进行。由此形成份级硝化、反硝化工艺。硝化过程:O2为电子供体NH4+1.5
3、 O2NO2-+2H+2H2ONO2-+0.5 O2NO3-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+4H2O2 NO2-+6H+6e-N2+2OH+4H2O第4页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。以后出现各种改进工艺,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
4、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第5页二、新型生物脱氮技术传统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:硝化反应不但由自养菌完成,一些异养
5、菌也能够进行硝化作用;反硝化不只在厌氧条件下进行,一些细菌也能够在好氧条件下进行;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。生物脱氮技术发展,突破了传统理论认识,产生了一些新型生物脱氮技术。下面几个主要新型脱氮工艺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)第6页1、半硝化工艺(SHARON)SHARON(single reactor system for high ammonia remo
6、val over nitrite)是由荷兰Delft大学开发一个新型生物脱氮工艺。该工艺能够采取CSTR(连续搅拌反应器),适用NH4+-N浓度(0.5gN/L)较高废水生物脱氮,反应常在3035内进行。氨氮氧化是酸化过程,所以水体pH是影响硝化反应主要因子。在碱度足够条件下,废水中50%NH4+-N被亚硝化细菌氧化为NO2N。NH4+HCO3-+0.75 O20.5NH4+0.5NO2-+CO2+1.5H2O半硝化工艺除了要有足够HCO3-碱度外,还要求较高温度。当温度高于25时:亚硝化菌群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,能够控制泥龄将硝化菌群清洗出反应器,留下亚
7、硝化菌群。出水对NH4+要求高时,可在缺氧条件下,用有机物作为电子供体,将亚硝酸盐反硝化成N2脱去。半硝化工艺硝化、反硝化代谢过程以下:第7页1-4是NH4+硝化阶段:包含亚硝化阶段,NH4+经氧化形成羟胺(NH2OH),再 经过2、3、4氧化成NO3-.5-8是反硝化阶段:NO3-经过反硝化细菌作用最终转化成N2。第8页2、厌氧氨氧化工艺(ANAMMOX)是有荷兰Delft 大学在20世纪90年代开发一个新型脱氮工艺。指在厌氧条件下,微生物直接以NH4+为电子供体,以NO3-或NO2-为电子受体,将NH4+、NO3-或NO2-转变成N2生物氧化过程。早在1977年,Broda就做出了自然界应
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