污水的生物脱氮除磷工艺章节重点梳理

污水的生物脱氮除磷工艺章节重点梳理
1、简述生物脱氮机理。

污水处理中氨的转化包括同化、氨化、硝化和反硝化作用。

(1)同化作用：－少部分氮被同化成微生物细胞的组分，并最终可以在二沉池中以剩余污泥的形式得以去除。

(2)氨化作用：有机氮化合物在氨化菌的作用下分解转化为氨氮。

RCHNH2COOH+O2→RCOOH+CO2+NH3
(3)硝化作用：氨氮首先由亚硝化单胞菌氧化为亚硝酸氮，再由硝化杆菌氧化为硝酸氮。

NH4+-N+3/2O2→NO2--N+H2O+2H+
NO2--N+1/2O2→NO3--N
NH4+-N+2O2→NO3--N+H2O+2H+
(4)反硝化反应：在缺氧（不存在分子态游离溶解氧）条件下，将亚硝酸氮和硝酸氮还原为氮气或者N2O、NO。

2、简述影响硝化反硝化的因素。

（1）影响硝化反应的因素（硝化菌多为化能自养菌，以二氧化碳为碳源）
①温度：4～45℃，最佳温度约30℃
②溶解氧：好氧条件，一般DO浓度大于2mg/L
③碱度和pH：亚硝化菌最适pH值7.7～8.1，硝化菌最适pH值7.0～7.8
④世代时间：[θc]N＞2（θc）N min世代期，（θc）N min一般为3d，故[θc]N≥6d
⑤C/N比：BOD负荷小于0.15gBOD5/(gMLSS.d)
⑥有毒物质：重金属，高浓度NH4+-N、NO x-N，高浓度有机物，络合阳离子（2）影响反硝化反应的因素（反硝化菌多为化能自养菌，以二氧化碳为碳源）
①温度：20～40℃
②溶解氧：DO≤0.5mg/L。

反硝化菌利用NO2-或NO3-中的氧进行呼吸，使硝酸盐还原；另一方面某些酶需要在有氧的条件下才能合成，故反硝化宜在好氧、厌氧交替下进行。

③pH：最适pH值为7.0～7.5
④C/N比：BOD5/TN≥3～5
⑤有毒物质：与一般好氧异氧菌相同
3、简述三段活性污泥生物脱氮工艺流程，并分析其设置的合理性。

工艺流程：三个生化反应过程分别在三个不同的反应器中进行。

第一级曝气池，主要是去除有机污染物，同时将有机氮转化为氨氮;第二级硝化曝气池，主要是发生硝化作用，将氨氮转化为硝态氮;第三级缺氧池，主要发生反硝化作用，将硝态氮还原为氮气，最终达到将氮从水中去除的目的。

设置的合理性：该工艺的优点是好氧菌、硝化菌和反硝化菌分别生长在不同的构筑物中，均可在各自最适宜的环境中生长繁殖，运行效果较好。

但是该工艺处理构筑物较多，设备较多，所以造价较高，管理复杂，是一种经典的原理意义上的生物脱氮原理反应器，实际上设置并不合理。

4、简述生物除磷机理及影响因素。

生物除磷机理：生物除磷利用聚磷菌一类的细菌，过量地超出其生理需要的从外部摄取磷，并将其以聚合形态贮藏在体内，形成高磷污泥，排出系统，达到除磷目的。

（1）好氧吸磷：在好氧条件下，聚磷菌营有氧呼吸，不断从外部摄取有
机物，加以氧化分解，并产生能量，能量为ADP所获得，并结合H3PO4合成ATP，
即ADP+H3PO4+能→ATP+H2O。

从外部环境摄入的H3PO4，一部分用于合成ATP，一部分用于合成磷酸盐。

（2）厌氧释磷：厌氧条件下（DO=O，NO x-=0）聚磷菌内ATP进行水解，摄取H3PO4产生能量，另一部作用合成磷酸盐。

ATP+H2O→ADP+H3PO4＋能。

影响因素：
1DO：释磷需在绝氧条件下进行，聚磷在好氧条件下实现。

2SRT：缩短SRT，污泥多，除磷效果好
3温度：适宜温度范围为5-30℃；
4pH：适宜pH范围为6-8
5BOD负荷：BOD负荷增加，生物除磷要求BOD5/TP≥20或（溶解性BOD5）/（溶解性P）=12-15。

低分子易降解有机物，诱导磷释放能力强。

6NOx--N：抑制磷释放，要求NO3--N＜2mg/L。

但COD/TKN＞10时，NO3--N的影响减弱了。

5、简述前置反硝化生物脱氮工艺(缺氧一好氧工艺)的优缺点
优点:
1反硝化作用利用原水中的有机物作为碳源，无需投加外碳源;
2反硝化消耗了一部分有机物，减轻好氧池的有机负荷，减少好氧池需氧量; 3反硝化菌可利用的碳源更广泛，对某些难降解有机物有去除效果;
4反硝化反应所产生的碱度可以补偿硝化反应消耗的部分碱度，对含氮浓度不高的废水可不必另行投碱以调节pH;
5好氧池在缺氧池后，可以进一步去除缺氧池出水中残留的有机污染物，使出水水质得以改善。

6工艺流程简单，节省基建费用，同时运行费用低，电耗低，占地面积小。

缺点：
1沉淀池可能会出现反硝化;
2为提高脱氮效率，需增加回流量;
3脱氮效率≤85%.
6、A2/0同步脱氮除磷的工艺流程中各反应器的主要功能及该工艺流程存在的主要问题，并提出改进方法。

各反应器主要功能：
厌氧池：原废水与含磷回流污泥进入厌氧池，除磷菌在这里完成释放磷和摄取有机物。

缺氧池：通过内循环由好氧池送来的硝态氮在这个反应器进行脱氮，循环的混合液量较大，一般为2倍的进水量。

曝气池：去除BOD、硝化和吸收磷等项反应的进行。

沉淀池：进行泥水分离，上清液作为处理水排放，沉淀污泥的一部分回流厌氧池，另一部分作为剩余污泥排放。

存在的问题:
1）除磷效果难于进一步提高（除磷要求SRT短，而除氮要求SRT长），特别是当P/BOD值高时更是如此;
2）脱氮效果也难于进一步提高，受到R的限制。

内循环量一般以2Q为限，不宜太高;
3）沉淀池要保持一定浓度的溶解氧，减少停留时间，防止产生厌氧状态和污泥释放磷的现象出现；但溶解氧浓度也不宜过高，以防止硝化液回流对缺氧反应器的干扰。

改进措施：
①改良A2O工艺：在A2O前增设厌氧/缺氧调节池。

此种改进A2O工艺是在厌氧段之前设置厌氧/缺氧调节池。

在调节池中,微生物利用10%进水中的有机物去除回流污泥带来的硝酸盐，停留时间为20~30min。

回流污泥与进水在调节池迅速混合产生高的基质浓度梯度，从而加快聚磷菌对有机物摄取的速度，使之在胞内贮存更多的PHB，这将有利于其在随后好氧段中对磷的过量吸收。

--N回流至厌氧段干扰磷的
②UCT工艺：解决了A2/O工艺中回流污泥中的NO
3
释放这一问题。

该工艺总氮、总磷去除率均大于70%。

③改良UCT工艺（MUCT）：克服UCT工艺二套混合液内回流交叉，导致缺氧段的水力停留时间不易控制的缺点，同时避免好氧段出流的一部分混合液中的DO经缺氧段进入厌氧段而干扰磷的释放，该工艺总氮去除率大于70%，总磷去
除率大于80%。

此外还有倒置A2O工艺：缺氧/厌氧－厌氧－好氧工艺（回流污泥反硝化生物除磷工艺）.在倒置A2O工艺中,为了保证除磷效果,必须在倒置缺氧池中去掉回流污泥中的高浓度硝态氮,这需要有大量的碳源和相当大的缺氧池容积,这两个条件都很难满足。

倒置缺氧池带来的主要问题仍然是反硝化与释磷对碳源有机物的竞争.原污水先进入缺氧池再进入厌氧池,污水中的易生物降解有机物将优先被反硝化菌利用,聚磷菌将得不到足够碳源,影响除磷效果.为了解决这个矛盾,可将原污水分配给缺氧池和厌氧池,分别为脱氮和除磷提供碳源,这导致进入缺氧池和厌氧池的可利用碳源都比一般工艺要少.脱氮效果比较差.现在基本很少使用。

7、说明厌氧一好氧除磷工艺的特点及存在的问题。

特点：工艺流程简单，不需投药也勿需考虑内循环，故建设及运行费用低，且厌氧反应器能保持良好的厌氧状态。

实际应用中水力停留时间较短，一般为3~6h；反应器(曝气池)内污泥浓度一般为2700~3000mg/L。

沉淀污泥含磷率约为4%，污泥的肥效好。

混合液的SVI 值≤100，易沉淀，不膨胀。

存在的问题：
1)除磷率难于进一步提高，因为微生物对磷的吸收，即使过量吸收，也是有一定限度，特别是当进水BOD值不高或废水中含磷量高时。

2)在沉淀池内容易产生磷的释放的现象，应注意及时排泥和回流。