物理除磷基本原理
物理除磷基本原理 目前被研究人员普遍认同得生物除磷理论为:在厌氧/好氧条件下培养出得聚磷微生物,在经过厌氧段得释磷后,能够在好氧段超其生理需要得吸收磷,并将其以聚合磷得形式储存在体内,形成聚磷污泥,并最终通过污泥得排放达到从污水中除磷得目得。
AAO工艺(Anoxic-Aerobic Oxic Process)是一种常用的生物脱磷工艺,用于处理含有高浓度磷酸盐的废水。它基于细菌的生物吸附和释放磷酸盐的能力,通过有氧和无氧的环境切换来实现磷的去除。
AAO工艺的除磷原理如下:
1. 无氧环境(Anoxic):在无氧环境下,废水中的有机物质被细菌利用为能源,同时释放出磷酸盐。这些细菌被称为磷酸盐吸附菌(PAOs,Phosphorus Accumulating Organisms)。在无氧环境中,PAOs吸附和储存磷酸盐。
2. 好氧环境(Aerobic):在好氧环境下,废水中的有机物质被其他细菌利用为能源,同时PAOs释放出之前吸附的磷酸盐。这些细菌被称为磷酸盐释放菌(PAOs,Phosphorus Releasing Organisms)。在好氧环境中,PAOs释放储存的磷酸盐。
通过有氧和无氧环境的切换,AAO工艺可以实现磷酸盐的吸附和释放循环,从而达到高效的磷去除效果。此外,AAO工艺还可以结合其他工艺单元,如沉淀池和滤池等,进一步提高废水中磷的去除效率。
需要注意的是,AAO工艺是一种复杂的废水处理工艺,需要严格控制操作条件和细菌群落的平衡。在实际应用中,根据废水的特性和要求,可能需要对AAO工艺进行优化和调整。因此,在设计和运行AAO工艺时,建议依靠专业的工程师和技术人员进行指导和支持。
微电解中的铁离子与正磷酸跟、偏磷酸跟等形成络合物,沉淀去除
1.生物除磷的基本原理
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。 2.生物除磷的影响因素
⑴有机物负荷及其性质
⑵温度
温度对除磷效果的影响不如对生物脱氮过程的影响那么明显,在一定温度范围内,温度变化不是十分大时,生物除磷都能成功运行。试验表明,生物除磷的温度宜大于10℃,因为聚磷菌在低温时生长速度会减慢。
⑶溶解氧
由于磷是在厌氧条件下被释放、好氧条件下被吸收而被去除,因此,溶解氧对磷的去除速率和去除量影响很大。溶解氧的影响体现在厌氧区和好氧区两个方面。
⑷厌氧区的硝态氮
在生物除磷工艺中,硝酸盐的去除是除磷的先决条件。进入生物除磷系统厌氧区的硝态氮会降低除磷能力。
⑸泥龄
由于生物脱磷系统主要是通过排除剩余污泥去除磷的,因此,处理系统中泥龄的长短对污泥摄磷作用及剩余污泥的排放量有直接的影响,从而决定系统的脱磷效果,以除磷为目的的污水处理系统的污泥龄一般控制在3.5~7d。
⑹pH值
生物除磷系统合适的pH值范围与常规生物处理相同,为中性和弱碱性。较高的pH值会导致磷酸钙的沉积,堵塞管道,影响污水厂的正常运行。
2.生物除磷的典型工艺
典型工艺为A/O除磷工艺,由活性污泥反应池和二沉池构成。活性污泥反应池分为厌氧区和好氧区,污水和污泥顺次经厌氧和好氧交替循环流动。回流污泥进入厌氧池,微生物在厌氧条件下吸收去除一部分有机物,并释放出大量的.磷,然后进入好氧池并在好氧条件下摄取比在厌氧条件下所释放的更多的磷,同时废水中有机物得到好氧降解,部分富磷污泥以剩余污泥的形式排出处理系统,实现磷的去除。同时生物脱氮除磷典型工艺
在厌氧-缺氧的工艺基础上为了能达到同时脱氮除磷的目的,增设了一个缺氧区,并使好氧区中的混合液回流至缺氧区,使其进行反硝化脱氮,也就是将生物脱氮与生物除磷工艺进行组合。
污水首先进入厌氧池,可生物降解的大分子有机物在兼性厌氧的发酵细菌作用下转化为挥发性的脂肪酸。随后污水进入缺氧池,反硝化细菌利用好氧区中经混合液回流而带来的硝态氮作为底物,同时利用污水中的有机碳源进行反硝化,达到同时降低有机物和脱氮的目的。接下来,污水进入好氧池,聚磷菌在此除了吸收和利用污水中残留的可生物降解的有机物外,主要是分解体内贮存的PHB。
该工艺的特点是:通过厌氧、缺氧、好氧交替运行,具有同步脱氮除磷的功能,基本上不存在污泥膨胀问题;工艺流程简单,总水力停留时间短,不需外加碳源。缺点是因受到污泥龄、回流污泥中挟带的溶解氧和硝酸盐氮的限制,除磷效果不可能十分理想。
生物除磷就是利用聚磷菌,在厌氧状态释放磷,在好氧状态从外部摄取磷,并将其以聚合形态储藏在体内,形成高磷污泥,排出系统,达到从废水中除磷的效果。
生物脱氮是利用自然界氮的循环原理,采用人工方法予以控制,首先,污水中的含氮有机物转化成氨氮,而后在好氧条件下,由硝化菌左右变成硝酸盐氮,这阶段称为好氧硝化。随后在缺氧条件下,由反硝化菌作用,并有外加碳源提供能量,使硝酸盐氮变成氮气逸出,这阶段称为缺氧反硝化。整个生物脱氮过程就是氮的分解还原反应,反应能量从有机物中获取。
在硝化和反硝化过程中,影响其脱氮效率的因素是温度、溶解氧、PH值以及碳源,生物脱氮系统中,硝化菌增长速度较缓慢,所以,要有足够的污泥泥龄。反硝化菌的生长主要是在缺氧条件下进行,并且要用充裕的碳源提供能量,才可促使反硝化作用顺利进行。
生物脱氮机理
污水生物脱氮的基本原理就是在将有机氮转化为氨态氮的基础上,先利用好氧段经硝化作用,由硝化细菌和亚硝化细菌的协同作用,将氨氮通过硝化作用转化为亚硝态氮、硝态氮,即,将 转化为 和 。在缺氧条件下通过反硝化作用将硝氮转化为氮气,即,将 (经反亚硝化)和 (经反硝化)还原为氮气,溢出水面释放到大气,参与自然界氮的循环。水中含氮物质大量减少,降低出水的潜在危险性,达到从废水中脱氮的目的。
○1硝化——短程硝化:
硝化——全程硝化(亚硝化+硝化):
○2反硝化——反硝化脱氮:
反硝化——厌氧氨氧化脱氮:
反硝化——厌氧氨反硫化脱氮:
废水中氮的去除还包括靠微生物的同化作用将氮转化为细胞原生质成分。主要过程如下:氨化作用是有机氮在氨化菌的作用下转化为氨氮。硝化作用是在硝化菌的作用下进一步转化为硝酸盐氮。其中亚硝酸菌和硝酸菌为好氧自养菌,以无机碳化合物为碳源,从 或 的氧化反应中获取能量。其中硝化的最佳温度在纯培养中为25-35℃,在土壤中为30-40℃,最佳pH值偏碱性。反硝化作用是反硝化菌(大多数是异养型兼性厌氧菌,DO<0.5mg/L)在缺氧的条件下,以硝酸盐氮为电子受体,以有机物为电子供体进行厌氧呼吸,将硝酸盐氮还原为N2或NO2-同时降解有机物。
生物除磷原理
磷在自然界以2种状态存在:可溶态或颗粒态。所谓的除磷就是把水中溶解性磷转化为颗粒性磷,达到磷水分离。废水在生物处理中,在厌氧条件下,聚磷菌的生长受到抑制,为了自身的生长便释放出其细胞中的聚磷酸盐,同时产生利用废水中简单的溶解性有机基质所需的能量,称该过程为磷的释放。进入好氧环境后,活力得到充分恢复,在充分利用基质的同时,从废水中摄取大量溶解态的正磷酸盐,从而完成聚磷的过程。将这些摄取大量磷的微生物从废水中去除,即可达到除磷的目的
三价铁、镁离子属于高价阳离子类型,废水中的低价磷离子被取代,大部分磷离子被桥接吸附到碱性磷酸盐复合物的明矾花沉淀中,Fe~(2+)吸附各种有机磷形成的氢氧化物胶体沉淀中的磷,在絮凝沉淀过程中捕获部分溶解的磷,然后通过固液分离分离磷。
氯化钙是一种由氯元素和钙元素组成的化学物质,化学式为CaCl2。微苦。它是典型的离子型卤化物,室温下为白色、硬质碎块或颗粒。氯化钙常见应用包括制冷设备所用的盐水、道路融冰剂和干燥剂,不过它在作为除磷剂时的效果很好,这是因为工业废水中的绝大多数的磷都是无机磷,而无机磷中大多数都是正磷,比如铝氧化废水,磷酸盐废水等,对于这样的废水,通过往里投加无机盐除磷剂即可。
而无机除磷剂多以铝盐、钙盐、铁盐为主,这部分无机盐在水中强碱条件下会与磷酸根形成沉淀,从而把磷去除。而钙盐的成本低,以氯化钙或者石灰为主,但是污泥比较多;铝盐的除磷能力不如铁盐,铁盐在水中会水解为氢氧化化铁胶体,具有吸附作用
1、生物法除磷 :
生物法除磷是指好氧细菌在一定条件下对有机磷或者偏磷进行硝化分解,一部分磷会被微生物吸收,从而变为微生物污泥;一部分磷被分解转化为为正磷小分子,在后续处理中,还要继续通过化学法将正磷小分子沉淀。从除磷效率来说,生物除磷法并不能把磷处理到低浓度,第一是因为微生物分解有机磷的能力有限,第二是磷残余在微生物的体内会因为新陈代谢而把磷排出。
2、化学法除磷:
化学除磷法基本原理是通过投加化学药剂形成不溶性磷酸盐沉淀物,最终通过固液分离的方法使磷从污水中被去除。其主要研究方向集中在化学药剂的优化选择上。化学沉淀法是一种实用有效的技术,其优点是:操作简单、对无机磷去除效果好、处理效率可达80%~90%,且效果稳定。
3、生物 + 化学法除磷 :
化学法除磷只能除去无机磷,对于有机磷或者多聚磷酸往往效果很差,而生物除磷却刚好相反,能够处理有机磷。因此在不少废水处理现场,往往采用生物 + 化学除磷的办法,先通过生物除磷将有机磷分解
三氯化铁、氯化亚铁、硫酸亚铁(绿矾)、硫酸铁等都可以用来除磷,常用的是三氯化铁。三氯化铁与磷酸盐的反应式如下:
FeCl3·6H2O+H2PO4-+2HCO3-=FePO4+2CO2+3Cl-+8H2O
与铝盐相似,大量三氯化铁要与碱反应生成Fe(OH)3,以此促进胶体磷酸铁的沉淀分离。磷酸铁沉淀的最佳pH值为4.5~5.0。
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