废水生物脱氮除磷2(xuesheng )

聚磷菌—既能积累聚磷酸盐又能积
累聚-β-羟基丁酸盐(PHB)的细菌。包括活
性污泥中的不动杆菌属、气单胞菌属、
假单胞菌属、棒杆菌属等。
生物除磷原理: （一）聚磷菌的磷过量摄取

（二）聚磷菌的放磷
（一）聚磷菌的磷过量摄取

在好氧环境下，将进入对数生长期 的聚磷菌可从外界大量吸收可溶性磷酸 盐，合成聚磷酸盐，存积于细胞中。
（4）溶解氧： 氧是硝化反应的电子受体，反应器内的 溶解氧的高低将影响硝化反应的进程。在曝 气池内溶解氧的含量≮1mg/L

（5）混合液中有机质的含量不应过高,BOD5 应在15—20mg/L以下。
（三）反硝化作用 指污水中NO3--N和NO2—N，在无氧和低氧 条件下转化为N2的过程。
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但氧的存在对进行反硝化作用的反硝化菌是 有利的，这类菌是兼性厌氧，菌体内的某些酶系 统只有在有氧存在时才能合成。


（5）ORP—氧化还原电位 对于生物脱氮除磷技术，DO难以描述缺氧
段和厌氧段的概念，因为理论上缺氧段和厌氧段
的溶解氧均为零。

厌氧段ORP值一般在-160mV—- 200mV之间；
（三）同步脱氮除磷工艺 1、A—A—O同步脱氮除磷(A2/O)

原水
厌氧 N2 缺氧 含磷污泥回流 内循环2Q 好氧
如何完成去碳、脱氮、除磷？
废水进入厌氧区，兼性厌氧细菌将大分
子有机物质转化为小分子物质，且聚磷菌分解
聚磷酸盐，释放能量维持生存，并吸收小分子 物质以PHB形式贮存。 当进入缺氧区后，反硝化细菌利用好氧区 回流的硝酸盐，以及废水中的 可生物降解有机 物进行反硝化，同时达到去碳和脱氮的作用。

（3）硝化菌在反应器内的停留时间（污泥龄）
微生物在最适温度（20—30℃）、PH （8.0—8.4）、溶解氧、底物浓度条件下 具有最大净生长速率。 最小世代时间：最大净生长速率的倒数为 该微生物的最小世代时间。（最小的微生 物逗留时间）


停留时间（污泥龄）应大于菌体的最小世代时 间，否则硝化菌流失，安全系数为2倍最小世代时 间。可采用固着生长体系。
（3）温度：
反硝化最适的温度为20℃—35 ℃，低 于15 ℃反硝化速度明显降低。 有研究表明，温度对反硝化速度影响 的大小与硝化设备的类型（微生物悬浮型 或固着型）、硝酸盐负荷有关。




（4）溶解氧（DO）
氧对脱氮有抑制作用。 在反硝化过程中，溶解氧浓度过高时，反硝 化菌将利用溶解氧作为电子受体，竞争性的阻碍 了硝酸盐的还原，影响硝态氮的去除率。
细菌存在状态 膜法固着生长 单级：去碳、硝化、反硝化结合 级数 多级：去碳、硝化、反硝化分隔， 污泥互不相混，各自回流
（一）Bardenpho脱氮工艺 1.流程

碱 原水 曝 气 池 沉淀池 硝 化 池
CH3OH N2
沉淀池 反硝 化反 应器
沉淀池 出 水
污泥回流
污泥回流
剩余污泥
污泥回流
剩余污泥
1/2O2 R—CHCOOH NH2
R—RCOCOOH+NH3 R—CHO HCOOH+NH3 R—CH2COOH+NH3
+H2O
+2H
（二）硝化反应 生物硝化指NH3氧化成Nox-的过程。 由自养型硝化细菌（硝酸盐细菌和亚硝酸 盐细菌）参与。它们生活时不需要有机物 作为养料，而是通过氧化无机氮,以化学能 为能量。

（五）生物膜脱氮系统
对于硝化、脱氮来说，生物膜法具
有更大的优势。生物膜法适合世代时间
长的硝化菌生长，同时微生物呈固着状，
硝化菌和反硝化菌有其各自适合的生存
环境。
第三节 生物除磷与同步脱氮除磷技术
1.化学法除磷

通过投加铝盐、铁盐、石灰等化学药剂反应生成不溶的沉淀 物。
2.生物法（强化）除磷
好氧ORP值一般在+180mV左右；
缺氧段一般在-50mV—-110mV之间，
（6）毒物 镍浓度大于0.5mg/l抑制反硝化作用； 盐度高于0.63%影响反硝化作用； NO2—N浓度超过30 mg/L抑制反硝化 作用； 硫酸盐浓度高也影响反硝化作用。


二、生物脱氮系统流程 悬浮污泥

硝化细菌
NH4++1.86O2+1.98H2CO3 （0.0181+0.0025）C5H7O2N +1.04H20 +0.98NO3-+1.88H2CO3

1、影响硝化反应的环境因素：
（1）PH值：(在碱性条件下） 硝化细菌对PH值很敏感，亚硝酸细 菌和硝酸细菌的最适PH值在7.0-7.8和7.78.1，不在此范围，其活性急剧下降。 （2）温度： 硝化反应受温度影响大，最适温度为 20℃—30 ℃ ，低于15 ℃反应下降，小于 5 ℃则停止。


3、不足之处： （1）处理水来自硝化反应器,有不利之处

（2）欲提高脱氮率，必须加大内循环回 流比,但也有不利之处

4、主要参数： 1）HRT ： 硝化的HRT≥6小时，反硝化 HRT在2小时以内。 2）混合液循环比 ：R取200%—500%好。 3）污泥回流比 ： R取50%—100% 4）SRT＞30天 5）DO DO缺＜0.2mg/L, DO好=2mg/L 6)进水的TN ＜30 mg/L
放都能增加磷的吸收。

磷的厌氧释放可分为两部分：有效 释放和无效释放。

有效释放——磷在释放的同时有机物被吸收到
细胞内并在细胞内贮存。
即磷的释放是有机
物吸收和贮存这一耗能过程的耦联过程。

无效释放——不伴随有机物的吸收和贮存，它 可能是由于内源损耗或PH改变或毒物作用引起 的磷的释放。
提问：是否厌氧时间越长，生物除磷效 果越好？ 厌氧条件下，聚磷菌最初磷是有效释放， 随着时间的延长，污水中有机物耗完，吸 收和贮存的过程已停止，但微生物为了维 持生命活动，仍不断分解聚磷酸盐释放磷。 随着厌氧时间的延长，虽然释磷总量不 断提高，但吸磷能力却随无效释放量的增 加而降低。

（三）A/O脱氮工艺（缺氧/好氧）
内循环 N2 碱
原水 反硝化
反应器 缺氧 回流污泥
BOD去除 硝化反应器 好氧
出水


2. 特征
（1）反硝化反应器在前，BOD去除、硝化两 项在后。 （2）反硝化反应以废水中有机物为碳源。 （3）硝化液回流至反硝化器，进行反硝化脱 氮。 （4）在反硝化过程中产生的碱度可补偿硝化 反应消耗碱度的一半，对城市 污水含氮不高的 废水不需另投碱。 （5）硝化曝气池在后，使反硝化产生的有机 物进一步去除。
接着进入好氧区，聚磷菌除吸收降解残余 的有机物外，主要分解PHB，放能吸收磷并转 化为聚磷酸盐。 至此，出水中的溶磷浓度低，且好氧区
BOD值下降，有利于硝化菌的生长，进行硝化
反应。

2、UCT工艺：
1-2Q 1-2Q
厌氧
缺氧
好氧
污泥回流
UCT 和A2/O工艺的不同？
1~3Q
厌氧 1~2Q
缺氧 0.5Q


第二节
废水生物脱氮技术
一、生物脱氮原理

氨化作用
（好氧或厌氧）
硝化作用
（好氧）

亚硝酸盐细菌 硝酸细菌 有机氮 NO2 NO3氨氮 （异养） （自养） 自养
氨化菌
反 硝 化 菌
N2
（反 缺硝 氧化 ）作 用
（一）氨化反应 微生物分解有机氮化合物产生氨的过程 称为氨化作用.


氨化反应无论在好氧和厌氧条件下，中 性、碱性或酸性环境中都能进行。 且

普通活性污泥法剩余污泥中磷含量约占微生物干重的1.5-2.0 ％，通过同化作用可去除磷12－20％。 生物法（强化）除磷利用好氧微生物中聚磷菌在好氧条件下 对污水中溶解性磷酸盐过量吸收作用，然后沉淀分离而除磷。 生物强化除磷工艺可以使得系统排除的剩余污泥中磷含量占 到干重5％－6％。

一、生物除磷原理


二、污水生物除磷工艺
（一）Phostrip工艺 曝气池
含磷污泥 1
脱磷水
石 灰
出水
2
含P水
脱磷污泥回流
除 磷 池
厌氧

（二）厌氧—好氧除磷工艺(A/O除磷)
原水 厌氧池 曝气池
处 理 水
含磷污泥回流
剩余污泥
该工艺的特点是速度高，水力停留
时间短，厌氧区的水力停留时间为0.5-1 小时，好氧区为1-3小时，泥龄短，泥龄 3-7天。系统达不到硝化作用，回流污泥 中不携带NO3-至厌氧区。
故UCT工艺最大限度的排除硝酸盐对除 磷的影响。

4、Bardenpho工艺
原水
处理水
缺氧 好氧 缺氧 好氧
含磷污泥回流
（1）第一缺氧反应器功能为污泥释磷。 （2）第一好氧反应器的首要功能为去除BOD，第
二功能为硝化，该反应器内停留时间长，可达完
全硝化。第三功能为吸磷，但吸磷效果差。
（3）第二缺氧反应器以脱氮为主，反硝化形成氮
好氧 1~2Q
厌氧
缺氧
好氧

请比较和A2/O工艺的不同？
在UCT 工艺中，沉淀池的回流污泥和好 氧区的污泥混合液分别回流至缺氧区，且为 补充厌氧区的污泥流失，将缺氧区的污泥混 合液回流至厌氧区。
在废水的N/C适合的情况下，只要缺氧区 的反硝化作用完全，可以使缺氧区出水的 NO3-浓度接近零，从而使接受缺氧区混合液 回流的厌氧区的NO3-也为零，保持较为严格 的厌氧环境。


（二）二级活性污泥脱氮工艺：
碱 沉淀池
CH3OH
N2
沉淀池
原水
去除BOD
Ⅰ 硝化氨化
反硝化
反应器 回流污泥
Ⅱ
出水
回流污泥
剩余污泥
剩余污泥

特征： 1、反应器的负荷率低。


2、微生物的停留时间长，反应器的容积大。
3、采用完全混合式或推流式的流态。在推流
式的曝气池中，硝化过程出现在池的后部。

NO2-+3H（电子供给体—有机物） NO3-+5H（电子供给体—有机物）

1/2N2+H20+OH1/2N2+H20+OH-

1、影响反硝化作用的因素 （1）碳氮比：可利用的碳源有两类： 1） 废水中原有的碳源。当BOD5/TN＞ 3~5：1时，可认为碳源充足。 2）外加碳源 （2）PH值：对于反硝化反应的最适PH值为 7.0—8.5，PH高于8.5或低于6，反硝化速率 大为降低。


（四）磷的厌氧释放动力学
结论：磷的释放取决于进水的性质
而不是厌氧状态的形成。

1、基质的影响 三类基质： A类：乙酸、甲酸、丙酸等低分子有机酸 B类：乙醇、柠檬酸、甲醇、葡萄糖等 C类：丁酸、乳酸、琥珀酸等

2、硝酸盐的影响 由于有硝酸盐的存在，如同好氧一样， 除磷菌可从NOX-中获得氧进行缺氧吸磷， 因此，在缺氧段进行反硝化的同时，仍 继续吸磷，但速率慢，为好氧的1/6，抑 制细菌对磷的释放。
第四章 废水生物脱氮除磷技术
第四章 废水生物脱氮除磷技术
第一节 第二节 第三节
水体中的氮及其危害性 废水生物脱氮技术 废水生物脱氮与同步脱氮

除磷技术
第一节

水体中的氮及其危害性
1、氨氮消耗水中的溶解氧 2、氨氮与氯作用生成氯胺 3、氮化合物对人和生物有毒害作用 4、加速水体富营养化
剩余污泥

2.特征 第一级为去除碳（BOD、COD）和氨 化（转化为NH3、NH4+）； 第二级为硝化反应器，需投碱以防 PH值下降； 第三级为反硝化反应器，可采用外加 碳源或引入原水为碳源；
3 优缺点 1）优点：有机物降解菌、硝化菌、反硝 化菌在各自的适合环境中增殖，有利于 菌生长。 2）缺点： ①流程长，设备多，管理不便。在实际 中采用二级。 ②脱氮需加碳源，导致出水BOD高。 ③需加后曝气反应器。


（二）聚磷菌的放磷 当细菌处于厌氧条件时，会分解细胞
内的聚磷酸盐，同时产生ATP，利用ATP
能量将废水中的脂肪酸摄入细胞，合成 聚-β-羟基丁酸。以PHB（聚-β-羟基丁酸 盐）等形式存在于细胞内，同时将磷酸 排除体外。

（三）磷的好氧吸收和厌氧释放的关系
好氧吸收磷的前提条件是混合液经
过磷的厌氧释放。但并非所有的磷的释
气。 （4）第二好氧反应器吸磷为主要功能，并去除 BOD。且DO足够高，驱走氮气泡，避免浮渣， 避免在沉淀池厌氧放磷。

3、污泥龄：生物除磷是通过排除剩余污 泥而去磷，污泥龄短的系统产生的剩余 污泥量多，可取得较好效果。

4、温度和PH： 在5~30℃的范围内，可取得较好的 效果;在厌氧条件下，PH值越低，释放速 度和释放量越大。


5、溶解氧：
在聚磷菌放磷的厌氧反应器中，应 保持绝对厌氧条件，但在聚磷菌吸磷的 好氧反应器中应保持充足的氧。