废水生物脱氮除磷2(xuesheng )
废水的生物脱氮除磷
废水的生物脱氮除磷生物脱氮的理论污水中氮的存在形态：有机氮、氨氮、硝态氮和亚硝态氮。
生活污水中：有机氮约占60%，氨氮约占40%。
二级处理进水中：TN为20-50mg/L。
N为植物营养物质水体富营养化污水脱氮的目的和方法：防治水体富营养化及对水生生物的毒害。
化学法、生物法。
污水传统生物脱氮的原理：在微生物作用下，将有机氮和氨态氮转化为N2的过程。
96%的硝态氮经异化过程还原成N2，有4%经同化合成微生物体。
硝化过程中亚硝化是限制性步骤。
亚硝化是指将氨氮氧化为亚硝酸盐的反应，通常由亚硝化细菌完成。
亚硝化反应速率较慢，主要取决于亚硝化细菌的活性和数量。
亚硝化细菌对环境条件比较敏感，例如温度、pH值、氧含量等都会对其活性产生影响。
当这些条件不稳定或不适宜时，亚硝化细菌的活性受到限制，导致亚硝化反应缓慢进行，成为硝化过程的瓶颈。
相比之下，硝化是将亚硝酸盐进一步氧化为硝酸盐的反应，通常由硝化细菌完成。
相对于亚硝化反应，硝化反应的速率较快，且硝化细菌相对较耐受环境变化。
因此，在硝化过程中，亚硝化反应往往是限制性步骤，决定整个硝化过程的效率和速度。
总凯氏氮（total kjeldahl nitrogen）是有机氮和氨氮之和。
常被用来判断污水好氧生物处理时氮素的量是否适宜，根据C:N:P=100:5:1的比例，若氮的比例偏低则要补氮，反之则要脱氮。
污水生物脱氮工艺的控制条件：硝化和反硝化的控制条件BOD5/TKN =1-3时，生物相中硝化菌的比例为8.3-21%，而大部分污泥中的此比例远小于8.3%；BOD5/TKN >5时，可看作碳化和硝化相结合的过程。
理论上C/N比为2.86时，反硝化1mg的硝酸盐氮理论消耗2.87mg的COD。
一般AO脱氮工艺的C/N比控制在4-6之间。
当BOD5/TKN <3时，应补充碳源：外加碳源（甲醇）；原水中含有的碳；内源呼吸碳源。
An/O工艺：优势：流程简单；基建投资大大减少；不需要外加碳源；运行费用降低，可实现碱度内部补充。
脱氮除磷
脱氮除磷技术前面我们学习了污水的一级和二级处理，城市污水和工业废水通过常规的二级处理后，大部分杂质和污染物得以去除，但仍有许多污染物是常规一、二级处理无法去除或去除甚少的，其中对环境影响很大且普遍存在的两类污染物是氮和磷。
我们知道，水体中的氮磷元素过多时，会消耗水中的溶解氧，造成水体富营养化，影响饮用水水源。
因此，去除污水中的氮和磷是水处理中至关重要的一步。
一、脱氮技术1.1 氮在水中的存在形态废水中的氮一般以有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮等4种形态存在，在二级处理水中，氮则是以氨态氮、亚硝酸氮和硝酸氮形式存在的。
如前所述，二级处理技术对氮的去除率比较低。
它仅为微生物的生理功能所用。
1.2 物理化学脱氮技术采用物理化学工艺去除城市污水中氮的常用方法主要有吹脱法、折点氯化法和选择性离子交换法。
物理化学脱氮方法不包括有机氮转化为氨氮和氨氮氧化为硝酸盐的过程，只能够去除污水中的NH3-N。
1.2.1 碱性吹脱法污水中的氨氮是以氨离子（NH4+）和游离氨（NH3）两种形式保持平衡状态而存在：NH3+H2O==NH4++OH−将pH值保持在11.5左右(投加一定量的碱)，让污水流过吹脱塔，使NH3逸出，以达脱氮目的。
首先投加石灰调pH值至11.5以促使NH4+—N向NH3-N转化。
在除氮塔内，空气自下向上吹入塔内，水自上而下喷淋，析出的NH3进入空气中，其去除率可达85%，水得以净化后再回流至格栅前，而除氮塔出来的空气再进入硫酸淋洗塔生成(NH4)2SO4，可作肥料或工业原料。
碱性吹脱法操作简便易控，除氨效果稳定；但也存在问题：pH值过高易生成水垢, 在吹脱塔的填料上沉积，可使塔板完全堵塞；当水温降低时,水中氨的溶解度增加,氨的吹脱率降低，环境温度低于0℃时，氨吹脱塔实际上无法工作；游离氨逸散造成二次污染；吹脱塔的投资很高等。
1.2.2 折点加氯法折点加氯法脱氮是将氯气或次氯酸钠投入污水，将污水中NH4-N氧化成N2的化学脱氮工艺。
污水脱氮除磷技术介绍
污水脱氮除磷技术介绍污水脱氮除磷技术是指对污水中的氮、磷进行有效去除的技术。
磷和氮是污水中的主要污染物之一，如果不进行有效去除，会导致水体富营养化，引发藻类大量繁殖，影响水体的生态平衡。
因此，对污水中的氮、磷进行去除是保护水体环境的重要措施之一一、污水脱氮技术1.生物脱氮法：生物脱氮法是利用特定微生物将污水中的氨氮转化为氮气排放。
这种方法需要提供好氧和缺氧条件，通过调控曝气和停氧时间，使特定微生物发挥作用。
目前常用的生物脱氮方法有硝化-反硝化法和厌氧氨氧化-硝化法两种。
2.化学脱氮法：化学脱氮法是指通过加入化学药剂使污水中的氮污染物发生化学反应，将氮污染物转化为氮气排放。
常用的化学药剂有硫酸铁、硫酸铝等。
这种方法操作简单，但药剂投入量大，处理成本较高。
3.膜法脱氮：膜法脱氮是利用气液界面上的气流驱动气体分子穿透膜，并利用膜的选择性透过性，选择性去除污水中的氮气。
膜法脱氮技术通常包括反渗透法(RO)、气体渗透法(GO)、气体渗透双极渗透法(GPD)等。
二、污水除磷技术1.化学除磷法：化学除磷法是通过加入化学药剂与污水中的磷形成沉淀物，将磷从污水中去除。
常用的化学药剂有氢氧化钙(Ca(OH)2)、氢氧化铝(Al(OH)3)等。
这种方法操作简单，但药剂投入量大，处理成本较高。
2.生物除磷法：生物除磷法是通过调控好氧-缺氧情况下特定微生物的生长环境，促使其在缺氧条件下吸收和积累磷。
常用的生物除磷方法有反硝化除磷法、AO法、高效耐磷生物工艺等。
3.吸附除磷法：吸附除磷法是通过将特定材料引入污水中，利用材料对磷的吸附性能，将污水中的磷吸附到材料表面。
常用的吸附材料有Fe3O4、氧化铝、活性炭等。
4.膜法除磷:膜法除磷是利用膜的选择性透过性，选择性去除污水中的磷。
常见的膜法除磷技术有微滤膜法(MF)、超滤膜法(UF)、纳滤膜法(NF)、反渗透膜法(RO)等。
需要注意的是，不同的工业场所的污水特性各异，其处理过程、工艺选择也会有所不同。
生物脱氮除磷(2)
PO4 GLY PHA GLY PHA
Biomass
GLY
正常细胞的磷含量：1%~3%； 聚磷菌吸磷后磷含量：可达12%。
2.5 反硝化除磷
• 利用反硝化聚磷菌 近年来研究者在对除磷脱氮系统的研究过程 中发现，活性污泥中的一部分聚磷菌能以NO3作为电子受体，在反硝化的同时完成过量吸磷， 是一类兼有反硝化作用和除磷作用“兼性厌氧 反硝化除磷菌（DPB），该类细菌能利用O2或 NO3-作为电子受体，通过胞内PHB和糖原质的 生物代谢作用来过量吸收磷，其代谢作用与 PAO相似。
Poly-P
Settling phase Effluent
PHA
Poly-P
PHA
O2 (NO3) Return sluge Waste sluge Anaerobic Aerobic / Anoxic Settling phase
Bulk liquid
PO4
HAc PHA Poly-P
PO4 Poly-P
——亚硝酸菌净比增殖速度。
由公式
c
1
g
得：
1 c N Kd
硝化反应的动力学常数（20℃）
常数 最大比增 长速度 符号 μNmax 单位
数值 亚硝酸菌
0.6~0.8
硝酸菌
0.6~1.0
总
0.6~0.8
d-1
饱和常数 产率系数
自身分解 系数
KSN YN Kd
gNH4+-N/m3 gVSS/gN d-1
有机物为供氢体
NO3-＋2H→ NO2-＋H2O NO2-＋3H→ 1/2N2＋H2O＋OH－ 总： NO3-＋5H→ 1/2N2＋2H2O＋OH－
NO3 BOD N 2 CO2 H 2 O OH 新细胞
废水脱氮除磷工艺
废水脱氮除磷工艺
废水脱氮除磷工艺是一种用于处理含有高浓度氮和磷的废水的技术，旨在减少这些有害污染物的排放，以满足环保标准。
以下是常见的废水脱氮除磷工艺：
1.生物脱氮除磷工艺：
生物脱氮（BNR）：生物脱氮是通过在废水处理系统中引入一些特定的微生物，将废水中的氮转化为氮气的过程。
这通常包括硝化和反硝化两个阶段，其中氨氮首先被氧化成亚硝酸盐，然后转化为氮气。
生物除磷（BPR）：生物除磷是通过引入能够吸附磷的微生物，将废水中的磷物质吸附并沉淀出来的过程。
2.化学脱氮除磷工艺：
化学沉淀：添加化学药剂，如氧化铁、氧化铝等，与废水中的磷形成沉淀物，从而实现除磷的效果。
这一过程通常被称为磷酸盐的化学沉淀。
硝化-脱硝：使用化学方法将废水中的氨氮氧化成硝酸盐，然后再还原成氮气。
3.物理化学脱氮除磷工艺：
生物物理化学一体化工艺：将生物处理、物理处理和化学处理结合在一起，以提高脱氮除磷效果。
膜分离技术：利用膜过滤技术，如超滤、反渗透等，从废水中去除氮和磷。
4.湿地处理：
人工湿地：利用植物和微生物的协同作用，通过湿地过程去除废水中的氮和磷。
自然湿地模拟：模仿自然湿地的生态系统，利用湿地中的植物和微生物去除废水中的有机和无机污染物。
生物脱氮除磷
反硝化反应可使有机物得到分解氧化，实际是利用了硝 酸盐中的氧，每还原1gNO3--N所利用的氧量约2.6g。
反硝化-2
当缺乏有机物时，则无机物如氢、Na2S等也可作为反硝 化反应的电子供体 （1）反硝化菌属于异养型兼性厌氧菌，在缺氧条件下， 进行厌氧呼吸，以NO3-—O为电子受体，以有机物的氢为电子 供体。
亚硝酸氮，控制氨根离子与亚硝酸根离子比例为1：1，然后通 过厌氧氨氧化作为反硝化实现脱氮的目的。全过程为自养的好
氧亚硝化反应结合自养的厌氧氨氧化反应．无需有机碳源，对 氧的消耗比传统硝化/反硝化减少62.5%，同时减少碱消耗量和 污泥生成量。
二、硝化—反硝化过程影响因素
1．温度 硝化反应的适宜温度范围是30～35℃，温度不但影响硝化茵的比 增长速率，而且影响硝化菌的活性，在5～35℃的范围内，硝化反应 速率随温度的升高而加快，仅超过30℃时增加幅度减少，当温度低于 5℃时，硝化细菌的生命活动几乎停止。对于同时去除有机物和进行 硝化反应的系统，温度低于15℃即发现硝化速率迅速降低，低温对硝 酸菌的抑制作用更为强烈，因此在低温12～14℃时常出现亚硝酸盐的 积累。在30～35℃较高温度下，亚硝酸菌的最小倍增时间要小于硝酸 菌，因此，通过控制温度和污泥龄，也可控制反应器中亚硝酸菌的绝 对优势。 反硝化反应的最佳温度范围为35～45℃，温度对硝化菌的影响比 反硝化菌大。
6.2.1 生物脱氮除磷
氮和磷的排放会加速导致水体的富营养化，其次是氨 氮的好氧特性会使水体的溶解氧降低，此外，某些含氮化 合物对人和其他生物有毒害作用。因此，国内外对氮磷的 排放标准越来越严格。本章阐述生物脱氮除磷技术。生物 脱氮除磷技术是近20年发展起来的，一般来说比化学法和 物理化学法去除氮磷经济，尤其是能有效地利用常规的二 级生物处理工艺流程进行改造达到生物脱氮除磷的目的， 是日前应用广泛和最有前途的氮磷处理方法。
第八章废水的微生物脱氮除磷
第八章废水的微生物脱氮除磷第一节概述氮、磷是藻类生长的限制因子，水体中氮、磷浓度增高会导致水体的富营养化。
事实上，现在水体富营养化问题越来越严重，据报道，1991年我国共发生赤潮38次，1992年增加至50次，造成鱼类和其他生物大量死亡，对海洋渔业资源造成极大的破坏。
氨态氮排入水体还会因硝化作用而耗去水体中大量的氧造成水体溶解氧下降。
此外，饮用水中硝态氮超过10mg／L会引起婴儿的高铁血红蛋白症。
为此，对于水体中氮、磷的去除已越来越受到重视，许多国家对废水处理厂出水氮、磷都制订了严格的排放标准。
常规的活性污泥法主要去除废水中含碳化合物，而对氮、磷的去除率很低。
鉴于此情况，废水的脱氮除磷技术近年来得到迅速发展。
微生物脱氮除磷技术由于具有处理效果好，处理过程稳定可靠、处理成本低、操作管理方便等优点而得到广泛运用，为水体中氮、磷的去除提供了有效手段。
今后，微生物脱氮除磷技术的发展方向就目前看主要有以下几个方面：1．开发、研制和采用成本低廉，效果稳定的新工艺。
2．微生物除磷工艺如果同时具有脱氮能力将比单纯的除磷工艺具有更大的市场。
脱氮需要较长的停留时间，使系统达到硝化，但系统中NO3－的存在将影响积磷菌的厌氧放磷，泥龄长也会降低除磷效果，所以在一个系统中如何兼顾脱氮除磷，使系统同时达到较好的脱氮除磷效果是一个值得研究的问题。
3．利用微生物技术强化脱氮除磷过程，提高处理效果。
生物脱氮系统中由于硝化细菌世代时间长，容易从系统中流失，受低温等不利的环境条件影响较大，所以常常达不到良好的硝化效果而影响系统的脱氮效率，除了使用生物膜系统外，在活性污泥系统中使用投菌法，即在需要时或定期向系统投加硝化细菌也是一条有效途径。
目前已有研究者在研究硝化菌的大量培养技术。
在生物除磷系统中也可以通过投加积磷菌制剂来提高或保持系统的除磷效果。
第二节微生物脱氮一、发展历程1930年Wuhrmann首先发现，在生物滤池的深处，氮的浓度减小，他还通过试验证明，在生物滤池和曝气池中均可存在硝化作用和反硝化作用，并提出以微生物细胞内物质作为脱氮菌还原硝酸盐的供氢体的微生物脱氮法。
论述利用微生物脱氮除磷的原理
论述利用微生物脱氮除磷的原理引言：环境污染是当今世界面临的一个严重问题，其中水污染是其中之一。
氮和磷是水体中主要的营养盐，但过量的氮和磷会导致水体富营养化，引发一系列环境问题。
为了解决水体中氮和磷的过量问题，科学家们发现利用微生物进行脱氮除磷是一种有效的方法。
本文将详细论述利用微生物脱氮除磷的原理。
一、氮和磷的来源及危害水体中的氮和磷主要来自人类活动，如农业农药、化肥的使用、工业废水排放以及城市污水处理厂的排放等。
这些氮和磷的过量输入会导致水体富营养化，引发水华、藻类繁殖、鱼类大量死亡等问题，破坏水生态系统的平衡。
二、微生物脱氮除磷的原理微生物脱氮除磷是利用一些特定的微生物来将水体中的氮和磷转化为微生物体内的有机物或无机盐，从而达到降低水体中氮和磷浓度的目的。
1. 脱氮原理：微生物脱氮的主要机制有硝化和反硝化。
在水体中，氨氮首先通过氨氧化细菌（AOB）转化为亚硝酸盐，然后亚硝酸盐通过亚硝酸盐氧化细菌（NOB）进一步氧化为硝酸盐。
在反硝化过程中，硝酸盐还原为氮气，并释放到大气中。
通过这两个过程，微生物可以将水体中的氮气转化为氮气，从而实现脱氮。
2. 除磷原理：微生物除磷的主要机制是通过磷酸盐释放和磷酸盐吸附。
在水体中，某些微生物能够分泌酸性多糖物质，通过酸解磷酸盐结合物质，将磷酸盐从沉积物中释放出来，然后通过微生物体内的酸性多糖物质吸附住磷酸盐，从而实现除磷。
三、微生物脱氮除磷的优势与传统的化学方法相比，利用微生物脱氮除磷具有以下优势：1. 环境友好：微生物脱氮除磷不需要使用化学药剂，不会产生有害物质，对环境污染小。
2. 经济效益高：微生物脱氮除磷的建设和运行成本相对较低，适合大规模应用。
3. 高效稳定：微生物脱氮除磷的效率高，能够在较短时间内将水体中的氮和磷降低到安全浓度。
4. 可持续发展：微生物脱氮除磷是一种可持续发展的技术，微生物可以通过自我繁殖和生长来维持系统的稳定性。
四、微生物脱氮除磷的应用案例微生物脱氮除磷技术已经在实际应用中取得了一定的成果。
微生物在污水处理中的应用—废水的生物脱氮除磷技术
废水脱氮
1.微生物脱氮原理 2.生物脱氮的影响 因素 3.生物脱氮工艺及 应用
废水除磷
1.微生物除磷原理 2.典型的除磷工艺
同步脱 氮除磷
1.同步脱氮除磷典 型工艺 2.废水同步脱氮除 磷技术的工程应用
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1.生物脱氮除磷的原理
在生物脱氮除磷工艺中，厌氧池的主要功能是释放磷， 使污水中的磷浓度升高，溶解性的有机物被微生物细胞吸收 而是无水肿的BOD下降，另外，氨氮因细胞的合成而被去除 一部分，是水中氨氮浓度下降，但硝态氮含量没有变化。
无机氮 N.H,N.O
NH3 铵盐（NH4+） 硝酸盐
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1.3废水中氮的来源、状态
状态
污染物
有机氮 复杂蛋白质、尿 素、核酸等
无机氮 NH3、铵盐等 硝酸盐等
污染来源
生活污水、农业固体废物 （养殖粪便）和食品加工 等工业废水
农田灌溉、化肥厂等工业 废水
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1.4水中氮磷的危害
（1）过量氮、磷容易导致水体富营养化； （2）增加水处理成本、降低消毒、脱色等处理效率， （3）增加药剂药剂用量； （4）氨氮消耗水中溶解氧； （5）含氮化合物对人、生物有毒害作用。
小结
废水生物除磷原理 废水生物除磷影响因素 废水生物除磷工艺及应用
废水同步生物脱氮除磷 原理及工艺
主要内容
生物同步脱氮除磷的原理 生物同步脱氮除磷工艺及应用
随着经济的发展，大量含氮、磷物质排入环境，导致水 体污染日益加剧，给水体生态系统和人群健康造成极大的危 害，当磷大与0.01mg/l,氮大于0.1 mg/l,水体开始发生富营 养化。因此，需对废水脱氮除磷，以保护水生生态系统。
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2.生物除磷原理
因此，在好氧厌氧交替条件下，活性污泥中的聚磷 菌以“厌氧释磷”和“好氧聚磷” 的机制，将磷最终以 剩余污泥的形式排出，彻底去除水中的磷。
废水脱氮除磷原理
废水脱氮除磷原理
废水脱氮除磷是一种常用的废水处理方法，该方法通过物理、化学或生物等方式，将废水中的氮和磷去除，以达到净化废水、保护水环境的目的。
废水脱氮的原理主要通过氧化还原反应来实现。
在废水处理过程中，氧化剂（如氧气、臭氧等）被引入到废水中，与废水中的氮物质发生反应。
氧化剂可以将氮物质氧化成为更容易去除的形态，如将氨氮氧化为亚硝酸盐或硝酸盐。
然后，通过一系列的反应和处理，将氧化后的产物从废水中去除。
废水除磷的原理主要是通过化学沉淀、生物吸附或沉淀和生物两种方式来实现。
化学沉淀是指向废水中加入化学药剂，使废水中的磷与药剂发生反应，形成不溶于水的沉淀物，从而达到去除磷的目的。
生物吸附是指利用微生物或植物等生物体的吸附能力，将废水中的磷物质吸附到生物体的表面或细胞内部。
沉淀和生物两种方式常常结合使用，以增加废水除磷的效果。
综上所述，废水脱氮除磷主要是通过氧化和沉淀、吸附等方式来实现的。
通过选择适当的处理方法、调整工艺参数和控制操作条件，可以高效地脱除废水中的氮和磷，保护水资源，减少污染。
生物脱氮除磷
生物脱氮除磷工艺及研究随着水体富营养化问题的日渐突出，污水综合排放标准日趋严格，污水处理技术逐渐从以单一去除有机物为目的的阶段进入既要去除有机物又要脱氮除磷的深度处理阶段。
生物脱氮除磷技术是经济' 高效的脱氮除磷技术，在污水处理领域已得到广泛的应用。
1反硝化除磷机理生物脱氮除磷主要是利用反硝化达到除磷的目的。
生物脱氮除磷是在厌氧/缺氧环境的交替运行的条件下，易富集一类兼有反硝化作用和除磷作用的兼性厌氧微生物，该微生物能利用氧气或硝酸根作为电子受体，通过他们的代谢作用同时完成过量吸磷和反硝化过程而达到除磷脱氮的目的。
对于反硝化除磷现象研究者们提出了两种假说来进行解释：(1) 两类菌属学说，即生物除磷系统中的聚磷菌(PAO)可分为两类菌属，其中一类PAO只能一氧气作为电子受体，而另一类则既能以氧气又能以硝酸盐作为电子受体，因此他们在吸磷的同时能进行反硝化；(2) 一类菌属学说，即在生物除磷系统中只存在一类PAQ他们在一定的程度上都具有反硝化能力，该能力能否表现出来关键在于厌氧/缺氧这种交替运行的环境条件是否得到了强化。
而J.Y.Hu等通过试验发现厌氧/缺氧SBR系统中存在一类能以氧气'硝态氮' 和亚硝态氮作为电子受体的聚磷微生物，因此他将厌氧/缺氧型反硝化聚磷污泥系统的两类微生物的两类微生物菌属假说扩增到三类微生物菌属；第三类就是既能够以氧气和硝酸盐氮，也能以亚硝酸盐氮作为电子受体的类聚磷微生物。
通过总结可以确立的反硝化除磷机理: 反硝化除磷菌作为兼性厌氧细菌可以通过厌氧/缺氧条件的驯化培养大量富集；在缺氧条件下能产生分别或同时利用氧气，亚硝酸盐、硝酸盐作为电子受体的DPBo并且通过胞内PHB和糖原质的生物代谢作用来过量吸收磷，其代谢作用与传统PAO相似。
DPB体内包含3类内聚物：PHB糖原和聚磷颗粒。
首先在厌氧条件下，DPBS过厌氧释放磷获取能量体内合成PHB在缺氧条件下DPB可利用3种物质作为电子受体完成磷的摄取，同时完成反硝化过程，PHB 消耗和聚磷颗粒的生长同时进行。
污水生物法脱氮除磷技术及应用
3.同时生物脱氮除磷典型工艺
混合液回流 Ri 出水 进水 厌氧池 好氧池 沉淀池
缺氧池
回流污泥 R 剩余污泥
图2-23 典型的 好氧池 二沉池 出水
剩余污泥 污泥回流 （a）流程1
混合液回流 进水 前置缺氧池 出水 厌氧池 缺氧池 好氧池 二沉池
⑥有毒物质 硝化与反硝化过程都受有毒物质的影响，硝化菌 更易受到影响。对硝化菌有抑制作用的有毒物质有 Zn、Cu、Hg、Cr、Ni、Pb、CN-、HCN等。
3)生物脱氮的典型工艺
混合液回流
进水
缺氧池
好氧池
二沉池
出水
污泥回流
空气
剩余污泥
图2-20 A/O生物脱氮工艺流程
2.污水生物除磷
1)生物除磷基本原理
③ pH值 硝化菌对pH值变化十分敏感，pH值在7.0～7.8时， 亚硝酸菌的活性最好；而硝酸菌在pH值为7.7～8.1时 活性最好。反硝化最适宜的pH值在7.0～7.5。 ④碳氮比 对于硝化过程，碳氮比影响活性污泥中硝化细菌所 占的比例，过高的碳氮比将降低污泥中硝化细菌的比 例。
⑤泥龄 硝化过程的泥龄一般为硝化菌最小世代时间的2 倍以上。当冬季温度低于10℃，应适当提高泥龄。
剩余污泥 污泥回流
（b）流程2
同时生物脱氮除磷A2/O的变形工艺
4、Bardenpho同步脱氮除磷工艺
工艺特点： 各项反应都反复进行两次以上，各反应单元都有其首要功 能，同时又兼有二、三项辅助功能； 脱氮除磷的效果良好。
5、UCT工艺
—含NO3-N的污泥直接回流到厌氧池，会引起反硝化作用， 反硝化菌将争夺除磷菌的有机物而影响除磷效果，因此 提出UCT（Univercity of Cape Town）工艺。
环保工程师-废水生物脱氮除磷技术
生物脱氮的基本原理及影响因素
一、生物脱氮的基本原理 二、生物脱氮的影响因素
生物脱氮的基本原理
概述 1、氨化作用（Nitrogen） 2、硝化作用（Nitrification） 3、反硝化作用（Denitrification） 4、生物脱氮的新发现
概述
废水生物脱氮技术是70年代中期美国和南 非等国的水处理专家们在对化学、催化和生 物处理方法研究的基础上，提出的一种经济 有效的处理技术。废水生物脱氮有同化脱氮 与异化脱氮。同化脱氮是指微生物的合成代 谢利用水体中的氮素合成自身物质，从而将 水体中的氮转化为细胞成分而使之从废水中 分离。通常所说的废水生物脱氮是指异化脱 氮。
（1）短程硝化反硝化作用
（2）厌氧条件下的氨氧化作用
短程硝化反硝化作用
从上面介绍的反应过程可知，在氮的微生物 转化过程中，氨被氧化成硝酸盐是由两类独 立的细菌催化完成的两个不同反应，应该可 以分开；对于反硝化菌而言，无论是NO2-还 是NO3-均可作为最终电子受体，因此整个生 物脱氮过程也可以：
NH4+ HNO2 N2这样的途径完成。
氮、磷污染的环境效应及现状
水体富营养化是继需氧型污染后我国又一 严重的水环境污染问题，尤其是在太湖、滇 池、巢湖及众多湖泊水库等缓流水体中，由 于藻类生长旺盛，严重影响了水体功能，破 坏了水生生态系统，甚至污染和危害了饮用 水水源地。
氮、磷污染的环境效应及现状
1986~1990年对我国26个大中型湖泊及水 库的调查表明，这些湖泊和水库的总氮浓度 范围为0.08~3.383mg/L，其中含量最高的是 南四湖、巢湖和蘑菇湖水库。所调查湖泊和 水库的总氮平均值为2mg/L以上。总磷含量 范围为0.018~0.4mg/L，含量最高的是镜泊湖， 其次为南四湖、太湖和呼伦湖。26个湖泊和 水库的总磷几何平均值为0.165mg/L。
污水二级生物处理除磷方案
生活污水除磷剂使用方法-美星环保城市生活污水中通常含有一定浓度的氮磷等营养物质，一部分磷能够通过二级生化处理去除，但由于生活污水中的磷浓度往往比活性污泥生长所需的浓度高2- 5倍，因此污水中仅有40%〜60%的磷能被微生物去除，在同一生物处理过程中，脱氮和除磷往往相互抑制，一般的二级生物处理较难使两者同时达到理想的去除效果，而已知的添加化学药剂的除磷方法，多采用主流加药,即将药剂加在曝气池中,往往存在动力消耗大，好氧区产泥量多等问题因此采用上流式厌氧污泥床（UASB）-接触氧化二级生物处理，使生物处理以脱氮为主,并去除大部分的CODcr和BOG,后接化学混凝除磷的处理工艺厌氧污泥床运行成本低，基本抵消了因化学除磷而增加的费用。
将生物脱氮与化学除磷相结合,能有效地改善出水水质，并有利于污水回用。
生活污水中的磷大部分是溶解状的无机化合磷,主要来自洗涤剂的正磷酸盐和稠环磷酸盐，其小部分是以溶解和非溶解状态存在的有机化合磷稠环磷酸盐〇^ )和有机化合磷(核酸)一般在生物处理中可转化为正磷酸盐[1]。
(如P3这里美星为大家讲解除磷剂应用除磷的影响因素：1、搅拌速度当除磷剂投加量为30ppm、50ppm时，对pH 6. 8,总磷 4. 39mg/L的水样,较高的搅拌速度值使TP的去除率分别提高了 21%、15%;当除磷剂投加量大于50ppm时，搅拌速度的改变对TP的去除影响不大，两种搅拌条件对TP的去除率均在90%以上这是由于除磷投加量较低时，较强的搅拌速度可以促进除磷剂的水解，增加分子间碰撞结合的机会，提高 TP的去除率;当除磷剂投加量较高时，水解过程较快且较容易与磷结合，而受搅拌条件的影响相对较小。
2、PH值除磷剂对TP的去除率随pH升高而升高，在 pH值为6. 8〜9的范围内，TP 的去除率均在90%以上,最佳的pH值在7.5左右，因为在此pH范围内，除磷剂的水解产物能有效地结合水中的磷酸根离子，并生成稳定的具有良好的吸附作用的羟基磷酸盐络合物，使TP的去除率提高。
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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
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；
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
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。
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
（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
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。
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。
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
（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。
（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。
（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
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
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。
（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
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）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。
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。
二、污水生物除磷工艺