总氮和总磷的关系(值得你关注)

2018/11/09
总氮和总磷的关系(值得你关注)

总氮和总磷的关系(值得你关注)

水体富营养化是水体衰老的现象,氮、磷元素的大量排放会造成水体的富营养化,因此我国将总氮和总磷作为评价污水厂处理效果的重要考核指标。随着"水十条"的颁布,总氮和总磷指标开始引起重视。

今天我们一起来了解下总氮和总磷。


一、总氮和总磷定义

总氮

水中各种形态无机和有机氮的总量,包括NO₃⁻、NO₂⁻和NH₄⁺等无机氮和蛋白质、氨基酸和有机胺等有机氮。

总磷

正磷酸盐、缩合硫酸盐、焦磷酸盐、偏磷酸盐和有机团结合的磷酸盐等形式的总称。其主要来源于生活污水、化肥、有机磷农药及近代洗涤剂所用的磷酸盐增洁剂等。水体中的磷是藻类生长需要的一种关键元素,过量磷是造成水体污秽异臭,使湖泊发生富营养化和海湾出现赤潮的主要原因


二、总氮与总磷的关系

简单来说,总氮和总磷都是反映水体富营养化的主要指标,同种废水中,总氮和总磷都需要处理到一个比较低的浓度。防治水体富营养化首要控制指标就是总磷和总氮。


三、标准限值

我国《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)规定总磷总氮允许值如下(单位mg/L):

分类项目

Ⅰ类

Ⅱ类

Ⅲ类

Ⅳ类

Ⅴ类

总磷(以P计)

0.02

0.1

0.2

0.3

0.4

总氮(湖库,以N计)

0.2

0.5

1.0

1.5

2.0


四、总氮总磷超标原因

污水总磷超标的原因

  1. 好氧段的聚磷菌,不能大量摄取溶解性磷;

  2. 排泥不畅,沉淀效果不理想;

  3. 因二沉池增大还原,电位增高,造成磷释放,就会产生总磷超标。

污水总氮超标的原因

  1. 内、外回流比——生物反硝化系统外回流比较单纯生物硝化系统要小。

  2. 反硝化系统污泥沉速较快。缺氧区溶解氧DO过高。

  3. 温度调控不当——当低于15℃时,反硝化速率将明显降低,至5℃时,反硝化将趋于停止。

  4. BOD₅/TKN——因为反硝化细菌是在分解有机物的过程中进行反硝化脱氮的,所以进入缺氧区的污水中必须有充足的有机物,才能保证反硝化的顺利进行。

  5. 污泥负荷与污泥龄——由于生物硝化是生物反硝化的前提,只有良好的硝化,才能获得高效而稳定的反硝化。因而,脱氮系统也必须采用低负荷或超低负荷,并采用高污泥龄


五、如何有效处理总氮和总磷

对于总磷:

1. 后端投加除磷剂解决。

经过生化后,磷一般都以正磷酸盐形态存在,铁盐、铝盐对磷都有很好的去除效果。(PS:除磷剂是针对总磷中的无机磷的,对有机磷无效,所以使用效果不一,需根据实际情况判断。)

2. 化学法除总磷。

向含磷污水中投加石灰,污水中的磷与石灰中的钙发生反应生成沉淀,反应式如下:

5Ca2++7OH−+3H2​PO4−​=Ca5​(OH)(PO4​)3​+3H2​O

3. 活性炭吸附:

利用活性炭巨大的比表面积,充分吸附废水中残余的磷,处理效果更佳;或者在混凝剂的作用下,使废水中的胶体和细微悬浮物聚成絮凝体,然后予以分离除去的水处理方法。

4. 通过调节微生物营养比例、DO值、污泥浓度等因素,调整生化处理效果,提高生化去除率;

5. 添加污水处理工艺设备,进一步对总磷进行处理。

对于总氮:

目前有采用离子交换、膜渗透、吸附以及生物脱氮的方法。

1. 化学法去除总氮:

先测试总氮的浓度,如果浓度差值不大,建议直接用氨氮去除剂处理,这样氨氮处理下来了,总氮也会随之降低。(PS:氨氮去除剂只适用于去除总氮中的氨氮,而总氮和氨氮的比例会根据水质不一样而有所不同,所以使用的处理效果不一,也根据实际情况判断。)

2. 污水厂内的生物脱氮反应是一个两段式反应过程,在每一段进行合理的工艺控制,从而使出水总氮合格达标。这也是总氮的控制难点,在污水厂中实现总氮的控制达标,首先要了解生物脱氮的反应机理,然后有选择地进行工艺管控。比较常见的就是AO工艺,还有增加了除磷的AAO工艺,也有SBR工艺及其变种,还有各类氧化沟工艺,利用时间和空间上的交替实现的总氮处理。


九江市美景水处理科技有限公司是集水处理药剂销售、环保咨询、设计、研发、设备生产、工程总包(EPC)、运营管理(O&M)及环保工程建造于一体的综合性环保高新技术企业……(企业简介略)


江西中跃环保科技有限公司(位于江西九江,主营一体化污水处理设备)在承接总氮总磷达标项目时,可根据原水TN/TP浓度、出水标准(地表水Ⅰ~Ⅴ类/一级A/一级B)及客户预算,灵活选用生物脱氮+生物除磷+化学除磷+深度处理的组合工艺,提供从工艺设计、设备成套到调试达标、运营维护的全流程解决方案:

一、总氮总磷排放标准速查表

标准/类别

TN限值(mg/L)

TP限值(mg/L)

适用场景

江西中跃推荐工艺

GB 3838-2002 Ⅰ类

0.2

0.02

源头水、国家自然保护区

多级AO+MBR+UF/RO+多级消毒

GB 3838-2002 Ⅱ类

0.5

0.1

集中式饮用水源一级保护区

AO/A²/O+MBR+深度处理

GB 3838-2002 Ⅲ类

1.0

0.2

集中式饮用水源二级保护区、渔业水域

A²/O+化学除磷+深度处理

GB 3838-2002 Ⅳ类

1.5

0.3

一般工业用水、非接触娱乐用水

A/O+化学除磷+二沉池

GB 3838-2002 Ⅴ类

2.0

0.4

农业用水、一般景观

接触氧化+化学除磷

GB 18918-2002 一级A

≤15(≤12℃)

≤0.5(≤12℃)

排入Ⅲ类水域

A²/O+化学除磷+深度处理+消毒

GB 18918-2002 一级B

≤20(≤12℃)

≤1.0

排入Ⅳ、Ⅴ类水域

A/O+化学除磷+二沉池+消毒

二、总磷达标设备配套(对应原文五大处理方法)

1. 生物除磷系统(原文"调节微生物营养比例、DO值、污泥浓度")

工艺段

江西中跃可提供的配置

厌氧池(释磷)

碳钢防腐/钢筋混凝土池体,DO<0.2mg/L(严格厌氧),HRT=1~2h,低速搅拌机(功率8~12W/m³)

缺氧池(反硝化除磷)

碳钢防腐池体,DO<0.5mg/L,低速搅拌机,内回流泵(R=200%~400%)

好氧池(吸磷+硝化)

微孔刚玉/EPDM曝气器,DO=2~4mg/L,变频风机,填料可选(组合纤维/弹性填料)

二沉池

竖流式/平流式/辐流式沉淀池,表面负荷0.6~1.0m³/m²·h,配套刮吸泥机

剩余污泥排放

聚磷菌在好氧段吸磷后,通过排放剩余污泥将磷移出系统

生物除磷关键控制参数(与原文超标原因一一对应):

原文超标原因

控制措施

江西中跃配套

① 聚磷菌不能大量摄取溶解性磷

保证厌氧段DO<0.2mg/L、好氧段DO=2~4mg/L、BOD₅/TP≥20~30、SRT=3.5~7d

DO/pH/MLSS在线仪+PLC控制柜

② 排泥不畅,沉淀效果不理想

加大排泥量、提高沉淀效率

刮泥机检修/更换+污泥界面仪+电动排泥阀,泥层>1.0~1.5m自动排泥

③ 二沉池增大还原,电位增高,磷释放

防止二沉池厌氧:及时排泥、提高DO、污泥回流前曝气再生

污泥回流曝气再生槽+回流泵+DO在线监测

2. 化学除磷自动加药系统(原文"后端投加除磷剂"/"投加石灰化学法")

设备组成

江西中跃可提供的配置

除磷剂溶药/储药桶

PE材质(200~2000L),耐腐蚀,带人孔及排污口

搅拌机

顶入式,转速60~120r/min,不锈钢304轴+PP桨叶

计量泵

机械隔膜/电磁隔膜计量泵,流量可调,带冲程调节及故障报警;可与出水TP在线仪或流量计PID联动

石灰(Ca(OH)₂)加药装置(对应原文"投加石灰")

PE储罐+螺旋给料机+石灰乳搅拌罐+计量泵,pH联动控制

铁盐/铝盐加药装置(对应原文"铁盐、铝盐效果好")

PAC(聚合氯化铝)/FeCl₃(三氯化铁)/PFS(聚合硫酸铁)PE储罐+搅拌机+计量泵

PAM(助凝剂)加药装置

PE桶+低速搅拌机(30~60r/min)+计量泵,投加量0.5~2mg/L

絮凝反应池

碳钢防腐/玻璃钢池体,机械/水力搅拌,反应时间10~20min

斜管沉淀池

PP/玻璃钢斜管(Φ50~80mm)+排泥系统

pH回调系统

H₂SO₄加药装置+pH在线仪联动,将出水pH回调至6~9

除磷剂选型(与原文"铁盐、铝盐对磷都有很好的去除效果"对应):

除磷剂

反应原理

投加量参考

江西中跃建议

PAC(聚合氯化铝)

Al³⁺+PO₄³⁻→AlPO₄↓(Ksp≈9.84×10⁻²¹)

15~40mg/L(以Al₂O₃计)

★首选,适用性最广

FeCl₃(三氯化铁)

Fe³⁺+PO₄³⁻→FePO₄↓(Ksp≈1.3×10⁻²²)

10~30mg/L(以Fe³⁺计)

★效果好,但增加Cl⁻负荷和污泥量

PFS(聚合硫酸铁)

Fe³⁺+PO₄³⁻→FePO₄↓

10~25mg/L(以Fe³⁺计)

★不含Cl⁻,污泥沉降性好

Ca(OH)₂(石灰乳)(对应原文"投加石灰")

5Ca²⁺+7OH⁻+3H₂PO₄⁻→Ca₅(OH)(PO₄)₃+3H₂O

按Ca:P=5:3摩尔比,pH需调至10~11

兼具除重金属效果;需回调pH

复合除磷剂

铁-铝-钙复合配方

5~20mg/L

用量少效果好,适合高标准排放

3. 活性炭吸附系统(原文"活性炭吸附残余磷")

设备组成

江西中跃可提供的配置

活性炭吸附柱

碳钢防腐/不锈钢/PP材质,装填颗粒活性炭(GAC,碘值≥1000mg/g)或活性炭纤维(ACF,比表面积1300~2500m²/g)

反洗系统

反洗水泵+空气擦洗系统,定期反洗恢复吸附容量

活性炭再生系统(可选)

热再生炉(600~800℃)或化学再生(NaOH溶液),恢复活性炭吸附能力

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