生物脱氮除磷原理及工艺
生物脱氮除磷工艺
生物脱氮除磷工艺生物脱氮除磷工艺是一种通过微生物代谢作用来减少废水中氮和磷的浓度的工艺。
该工艺逐渐被广泛应用于城市污水处理、农业生产、工业废水处理等领域。
生物脱氮除磷工艺涉及多个过程，包括生物脱氮池、一/二级沉淀池、生物滤池、化学除磷装置等。
其中生物脱氮池和生物滤池是主要的过程单元。
生物脱氮池是一个特殊的好氧反应器，主要是使用异养菌为营养基础，利用硝化反应将氨氮和有机氮转化为硝态氮，然后通过反硝化反应将硝态氮还原为氮气排出。
为了使池内的好氧环境被保持，池内需要提供足够的氧气。
生物滤池是一个非常重要的污水处理单位，它是通过微生物群落代谢作用，利用吸附作用来吸附废水中的氮和磷元素。
微生物生长在滤料表面，铺设在水平或者竖直的格栅上，滤料可以是沙砾、玄武岩等物质。
滤料的特殊结构、表面特性和自备的微生物群落成为生物滤池内的去除污染物的主要手段。
废水在流经滤料层时，氮和磷元素在滤料表面被吸附，吸附到细胞表面的氮被异养菌氧化为氮气，磷元素则随着污泥浓度增加，在池内逐步沉积。
生物脱氮除磷工艺的优点在于原理简单，适用范围广泛，处理效率高，成本较低，不需要大量的化学物质，并且不会产生二次污染。
然而，这种工艺也存在一些缺陷。
例如，处理后的产物含有大量的氮和磷，商业利用它们困难，造成浪费；污水中如果有过多的脂肪和油脂，可能会对生物脱氮除磷工艺产生影响，导致工艺失效。
总之，生物脱氮除磷工艺是一种受到广泛关注的废水处理方案。
未来，随着社会对环境保护意识的不断提高，生物脱氮除磷工艺势必会在更多的领域得到应用，成为减少污染物排放的重要手段。
生物脱氮除磷的原理与工艺设计
生物脱氮除磷的原理与工艺设计生物脱氮除磷是一种通过生物转化过程，将废水中的氮和磷去除掉的方法。
生物脱氮除磷工艺的基本原理是利用特定微生物（硝化细菌、反硝化细菌和磷积累菌）的活性，分别将废水中的氨氮和亚硝酸氮氧化为亚硝酸盐和硝酸盐，然后利用反硝化微生物将硝酸盐还原为氮气；同时，磷酸盐通过生物转化过程被吸附于生物体内，从而实现废水中氮、磷的去除。
1.污水处理系统的设计：包括进水口、沉淀池（或消化池）、氧化池、沉砂池（或沉淀池）、出水口等。
不同的生物脱氮除磷工艺，需要设计不同的系统结构，以确保废水能够顺利流动，并进行相应的生物转化过程。
2.微生物的引进和培养：选择适当的微生物菌种，引进到废水处理系统中。
常见的微生物菌种包括：硝化细菌（如亚硝化细菌、硝化细菌等）、反硝化细菌和磷积累菌。
培养好的微生物菌种，能够提高废水处理系统的处理效果。
3.溶解氧供应：废水中的生物脱氮除磷过程需要一定的溶解氧供应，以维持微生物的正常活性。
通过增加氧气供应、搅拌设备等方式，提高溶解氧浓度，促进微生物的生长和代谢。
4.碳源的添加：废水处理过程需要适量的有机碳源（如甲烷、乙酸等）供给微生物菌种进行生长和代谢。
通过添加碳源，可以提高微生物的活性，增强废水中氮、磷的去除效果。
5.控制系统的建立：根据不同的废水处理系统要求，建立相应的监测和控制系统。
通过监测废水中氨氮、亚硝酸氮、硝酸盐和磷酸盐等指标的含量，调整废水处理过程中的操作参数，实现最佳的脱氮除磷效果。
6.污泥的处理和回用：生物脱氮除磷过程中会产生大量的污泥。
合理处理和回用污泥，可以降低处理成本，并减少对环境的污染。
通过科学的生物脱氮除磷工艺设计，可以高效地去除废水中的氮、磷污染物，实现废水的净化和资源化利用。
然而，不同的废水特性和处理需求可能需要不同的工艺设计，因此，需要根据实际情况进行具体的工艺优化和改进。
利用好氧和厌氧组合来进行生物脱氮和除磷的原理
利用好氧和厌氧组合来进行生物脱氮和除磷的原理生物脱氮和除磷是现代污水处理过程中常用的处理方法，利用好氧和厌氧组合来进行生物脱氮和除磷可以有效去除废水中的氮和磷，使得废水达到排放标准。
生物脱氮的原理是通过好氧和厌氧综合作用，将废水中的氨氮和硝态氮转化为氮气释放到大气中，从而达到去除氮的目的。
该过程分为两个阶段：厌氧阶段和好氧阶段。
在厌氧阶段，通过加入硝化抑制剂来抑制硝化菌的生长，同时利用厌氧条件下的反硝化菌将废水中的硝态氮还原成氮气。
反硝化菌利用废水中的有机物作为电子供体，将硝态氮还原成氮气，并释放到大气中。
在好氧阶段，通过加入缺氧条件下的硝化菌来将废水中的氨氮氧化为硝态氮。
硝化菌利用废水中的氨氮作为电子供体，同时吸收氧气，将氨氮氧化成亚硝态氮，再经过氧化反应转化为硝态氮。
硝化过程产生的亚硝酸会进一步被反硝化菌氧化为N2，释放到大气中。
除磷的原理是通过好氧条件下的磷菌将废水中的磷转化为细菌形成的磷酸盐，从而实现磷的去除。
除磷过程可分为生物吸附和矿化两个阶段。
在生物吸附阶段，废水中的有机物作为磷菌的营养源，磷菌在好氧条件下吸附废水中的磷成为细菌形成的有机磷，从而将磷去除。
在矿化阶段，废水中的磷经过好氧条件下的生物氧化反应，被磷菌转化为无机磷酸盐，并与废水中的钙、铝等金属离子结合形成不溶于水的磷酸钙或磷酸铝沉淀物。
这些沉淀物可以通过沉淀或过滤的方式去除。
好氧和厌氧组合的生物脱氮和除磷方法相辅相成，通过两者的配合可以实现高效去除废水中的氮和磷。
好氧和厌氧条件下的细菌互相依赖，在厌氧阶段，反硝化菌利用废水中的硝态氮作为电子供体进行反硝化作用，产生氮气；在好氧阶段，硝化菌利用废水中的氨氮作为电子供体进行硝化作用，产生硝态氮。
同时，在除磷过程中，磷菌在好氧条件下吸附废水中的磷，然后通过好氧条件下的生物氧化反应转化为无机磷酸盐，形成沉淀物。
通过好氧和厌氧组合的生物脱氮和除磷方法可以实现高效的废水处理，不仅能够去除废水中的氮和磷，还能够减少能源消耗和化学药剂的使用。
简述生物脱氮和生物除磷的基本原理和过程
生物脱氮和生物除磷是水环境治理中常见的技术手段，其基本原理和过程对于水质净化具有重要意义。
下文将分别对生物脱氮和生物除磷的基本原理和过程进行简要阐述，以便更好地理解和应用这两种技术手段。
一、生物脱氮的基本原理和过程1. 基本原理：生物脱氮是指利用生物的作用将水体中的氮气态化合物转化为氮气排放出去的过程。
其主要包括硝化和反硝化两个过程。
2. 过程：1）硝化作用：首先是硝化细菌将水体中的氨氮转化为亚硝酸盐，然后再将亚硝酸盐转化为硝酸盐的过程。
这一过程主要发生在水中砷、锰等微生物和有机物贪婪性好氧微生物的作用下。
2）反硝化作用：反硝化细菌将水中的硝酸盐还原成氮气气体，从而实现氮的脱除。
这一过程主要发生在水中缺氧或厌氧条件下，反硝化细菌在有机物的作用下进行。
二、生物除磷的基本原理和过程1. 基本原理：生物除磷是指利用生物的作用将水体中的磷物质转化为无机磷沉积或有机磷的过程。
其主要包括磷的吸附和磷的沉淀两个过程。
2. 过程：1）磷的吸附：指微生物在生长过程中，通过细胞活性或胞外聚合物等结合机制，将水体中的磷物质吸附到微生物体表面或细胞内，从而减少水体中的磷含量。
这一过程主要发生在水中的底泥、生物膜等介质上。
2）磷的沉淀：指在适当的环境条件下，微生物可以促进水中磷物质的沉淀作用，将磷固定到底泥中，从而减少水体中的可溶性磷含量。
这一过程主要发生在水中的缺氧或厌氧条件下。
生物脱氮和生物除磷是通过利用微生物的作用，将水体中的氮和磷物质转化为氮气或无机磷沉积的技术手段。
其基本原理和过程涉及硝化、反硝化、微生物吸附和微生物沉淀等生物学过程，在水环境治理中具有重要的应用价值。
希望通过本文的介绍，读者对生物脱氮和生物除磷技术有更深入的了解，并能更好地应用于实际的水质净化工作中。
生物脱氮和生物除磷作为水环境治理的重要手段，对于改善水体质量、保护生态环境具有重要意义。
在实际应用中，为了更好地发挥生物脱氮和生物除磷技术的效果，需要结合具体的水体特点和环境条件，采取相应的措施和管理方式，以确保技术的有效运行和水体的稳定净化。
污水生物脱氮除磷的基本原理
污水生物脱氮除磷的基本原理
污水生物脱氮除磷是一种利用生物的代谢能力来降低污水中氮和磷的浓度的技术。
其基本原理是利用污水中的生物分解形成的氨氮，通过氨氧化、反硝化及硫酸还原这三个生物代谢过程，将氨氮转变成无害物质，并利用磷细菌将磷结合在污泥中，最终将氮和磷从污水中去除。
1、氨氧化过程
氨氧化过程是污水生物处理中脱氮的主要过程，也是把氨氮转变成无害物质的主要过程。
氨氧化的具体过程是把氨氮转变成氮气的过程，真正的氨氧化过程是由被称作氨氧化菌的细菌来承担的。
这些特殊的细菌需要降低水温、提高pH值和添加活性碳等外源物质的供给，才能进行氨氧化反应。
2、反硝化过程
反硝化过程是把亚硝酸氮转变成氮气的过程，它是生物处理中氮的最后一步转变过程，反硝化的最后产物是氮气，也就是说它是将氮从污水中最终去除出去的转变过程。
反硝化过程受反硝化菌的影响较大，反硝化菌属于好氧细菌，反硝化条件包括高氧化性、低温度、较高的pH值等。
3、硫酸还原过程
硫酸还原过程是通过硫酸还原菌将污水中的亚硝酸氮还原成氨氮的过程，它是把水中的氮含量降低的重要手段。
硫酸还原过程还可以与氨氧化过程相结合，从而提高去除氮的效率。
污水生物脱氮除磷原理及工艺
一般用Al2(SO4)3，聚氯化铝（PAC）和铝酸钠（NaAlO2） 2）铁盐除磷：FePO4 、 Fe(OH)3
一般用FeCl2、FeSO4 或 FeCl3 、Fe2(SO4)3
3）石灰混凝除磷:
2 5Ca 2 4OH 3HPO4 Ca5 (OH )(PO4 ) 3 3H 2O
二、生物除磷过程的影响因素
①溶解氧： l厌氧池内：绝对的厌氧，即使是NO3-等也不允许存在； l好氧池内：充足的溶解氧。 ②污泥龄： l剩余污泥对脱磷效果有很大影响，泥龄短的系统产生的剩余
污泥多，可以取得较好的除磷效果；
l 有报道称：污泥龄为 30d ，除磷率为 40%；污泥龄为 17d，
除磷率为50%；而污泥龄为5d时，除磷率高达87%。
一、巴颠甫(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。 工艺复杂,反应器单元多,运行繁琐,成本高
二、A—A—O(A2/O)同步脱氮除磷工艺
工艺特点： l工艺流程比较简单；总的水力停留时间短 l厌氧、缺氧、好氧交替运行，不利于丝状菌生长，污泥膨胀 较少发生； l无需投药，两个A段只需轻缓搅拌, 只有O段供氧, 运行费用低。
3
2
2 反硝化反应的影响因素
• 碳源：
①废水中有机物，若BOD5/TKN>3~5时，即可； ②外加碳源，多为甲醇； ③内源呼吸碳源—细菌体内的原生物质及其贮存 的有机物。 • 适宜pH：6.5~7.5； • 溶解氧应控制在0.5mg/l以下；
• 适宜温度：20~40C
生物脱氮的基本原理
二、Phostrip除磷工艺——生物除磷和化学除磷相结合
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。
4.3生物脱氮除磷技术
NO3-一类的化合态氧也不允许存在，但在聚磷菌吸氧的好氧反
应器内却应保持充足的氧 (2)污泥龄 生物除磷主要是通过排除剩余污泥而去除磷的，因此剩 余活泥多少将对脱磷效果产生影响，一般污泥龄短的系统产 生的剩余污泥量较多，可以取得较高的除磷效果。有报导称 ：当污泥龄为30d时，除磷率为40％，污泥龄为17d时，除磷 率为50％，而当污泥龄降至5d时，除磷率高达87％。
(3) 后置缺氧-好氧生物脱氮工艺
可以补充外来碳源，也可以利用活性污泥的 内源呼吸提供电子供体还原硝酸盐，反硝化速率 仅是前置缺氧反硝化速率的1/3-1/8，需较长停留 时间。
进水 二沉池 出水
好氧/ 硝化
缺氧
回流污泥 污泥
二、生物除磷工艺
1.概述 来源：人体排泄物以及合成洗涤剂、牲畜饲养场 及含磷工业废水 危害：促进藻类等浮游生物的繁殖，破坏水体耗 氧和复氧平衡；水质恶化，危害水资源。 包括：有机磷(磷酸甘油酸、磷肌酸)和无机磷( 磷酸盐，聚合磷酸盐) 去除方法： 常规活性污泥法的微生物同化和吸附； 生物强化除磷； 投加化学药剂除磷。
二、生物除磷工艺
72年开创，生物除磷和化学 曝气池：含磷污水进入，还有由除 沉淀池(I)：泥水分离， 4.生物除磷工艺 磷池回流的已经释放磷但含有聚磷 除磷相结合，除磷效果好. 含磷污泥沉淀，已除磷的 (2)弗斯特利普除磷工艺（Phostrip）： 菌的污泥。使聚磷菌过量摄取磷， 上清液作为处理水排放。 去除有机物（BOD和COD）, 可能还 有一定的硝化作用。
聚磷分解形成的无机磷释放回污水中—厌氧释磷。
好氧环境：进入好氧状态后，聚磷菌将贮存于体
内的PHB进行好氧分解并释放出大量能量供聚磷菌增
殖等生理活动，部分供其主动吸收污水中的磷酸盐，
污水生物脱氮除磷的基本原理
污水生物脱氮除磷的基本原理1.生物脱氮废水中存在着有机氮、NH3-N、NxO--N等形式的氮, 而其中以NH3-N和有机氮为主要形式。
生物脱氮是在微生物的作用下, 将有机氮和NH3-N转化为N2和NxO气体的过程。
进行生物脱氮可分为氨化－硝化－反硝化三个步骤。
由于氨化反应速度很快, 在一般废水处理设施中均能完成, 故生物脱氮的关键在于硝化和反硝化。
1.1.氨化作用氨化作用是指将有机氮化合物转化为NH3-N的过程, 也称为矿化作用。
参与氨化作用的细菌称为氨化细菌。
在好氧条件下, 主要有两种降解方式, 一是氧化酶催化下的氧化脱氨。
另一是某些好氧菌, 在水解酶的催化作用下能水解脱氮反应在厌氧或缺氧的条件下, 厌氧微生物和兼性厌氧微生物对有机氮化合物进行还原脱氨、水解脱氨和脱水脱氨三种途径的氨化反应。
RCH（NH2）COOH→RCH2COOH+NH1CH3CH（NH2）COOH→CH3CH（OH）COOH+NH3CH2（OH）CH（NH2）COOH→CH3COCOOH+NH31.2.硝化作用硝化作用是指将NH3-N氧化为NxO--N的生物化学反应, 这个过程由亚硝酸菌和硝酸菌共同完成, 包括亚硝化反应和硝化反应两个步骤。
亚硝酸菌和硝酸菌统称为硝化菌。
发生硝化反应时细菌分别从氧化NH3-N和N2O--N 的过程中获得能量, 碳源来自无机碳化合物, 如CO2-3.HCO-、CO2等。
硝化过程的三个重要特征:⑴NH3的生物氧化需要大量的氧, 大约每去除1g的NH3-N需要4.2gO2；⑵硝化过程细胞产率非常低, 难以维持较高物质浓度, 特别是在低温的冬季；⑶硝化过程中产生大量的质子（H+）, 为了使反应能顺利进行, 需要大量的碱中和, 理论上大约为每氧化需要碱度5.57g(以NaCO3计)。
1.3.反硝化作用反硝化作用是指在厌氧或缺氧（DO<0.3-0.5mg/L）条件下, NOx－-N及其它氮氧化物被用作电子受体被还原为氮气或氮的其它气态氧化物的生物学反应, 这个过程由反硝化菌完成[3--4]。
生物脱氮除磷原理及工艺
生物脱氮除磷原理及工艺生物脱氮的原理主要是利用微生物中的硝化和反硝化过程。
首先，硝化细菌通过氧化氨将氨氮转化为亚硝酸盐，然后亚硝酸盐进一步被亚硝酸盐脱氢酶转化为硝酸盐。
这个过程被称为硝化作用。
反硝化过程是指在缺氧或低氧条件下，反硝化细菌通过还原硝酸盐来释放出氮气。
生物脱磷的原理主要是利用微生物中的磷酸盐积累和释放过程。
一些细菌和藻类能够以有机物的形式从水中吸收和积累磷酸盐，并在一定条件下释放出来。
这个过程被称为磷酸盐吸收和释放作用。
通过调节水体中的氧气、有机负荷和pH值等条件，可以促进微生物的磷酸盐吸收和释放过程，从而实现生物脱磷。
非曝气法主要是在低氧或缺氧条件下进行处理。
这种方法的优点是能够节省能源和减少氧气需求，适用于中小型处理单位。
常见的非曝气法包括：厌氧氨氧化-硝化还原法（Anammox-Detritus-Anoxia法）、系统内侧流间歇式处理法（SCT法）和单球状厌氧硝化反硝化法等。
曝气法主要是通过加氧来提供充足的氧气供给，促进硝化和反硝化过程。
这种方法的优点是处理效果稳定可靠，适用于大型处理装置。
常见的曝气法包括：AO法（活性污泥法）、A2/O法（改良后的活性污泥法）和SBR法（顺序批处理法）等。
在实际的生物脱氮除磷工程中，通常会采用多级处理工艺。
例如，可以将生物脱氮和生物除磷结合起来，构建生物反硝化除磷工艺（SND）。
这种工艺可以同时去除水体中的氮和磷，效果较好。
总的来说，生物脱氮除磷通过利用微生物的生长和代谢活动，可以有效地降低水体中的氮和磷浓度，改善水质，保护生态系统。
不同的工艺可以根据具体情况选择和组合，以达到最佳的去除效果。
污水生物脱氮除磷原理及工艺
二、生物除磷过程的影响因素
①溶解氧： l厌氧池内：绝对的厌氧，即使是NO3-等也不允许存在； l好氧池内：充足的溶解氧。 ②污泥龄： l剩余污泥对脱磷效果有很大影响，泥龄短的系统产生的剩余
污泥多，可以取得较好的除磷效果；
l 有报道称：污泥龄为 30d ，除磷率为 40%；污泥龄为 17d，
除磷率为50%；而污泥龄为5d时，除磷率高达87%。
减弱了。
⑦氧化还原电位： l好氧区的ORP: + 40~50mV；缺氧区的ORP: -160~ 5mV
第四节 废水生物脱氮工艺与技术
一、活性污泥法脱氮传统工艺 二、缺氧 — 好氧活性污泥法生物脱氮系统（ A—O 工 艺） 三、氧化沟生物脱氮工艺 四、生物转盘生物脱氮工艺
一、活性污泥法脱氮传统工艺
NH3或N2
出水
三、除磷的物化法（混凝沉淀法）
1）铝盐除磷:
Al
3
PO
3 4
AlPO
4
一般用Al2(SO4)3，聚氯化铝（PAC）和铝酸钠（NaAlO2） 2）铁盐除磷：FePO4 、 Fe(OH)3
一般用FeCl2、FeSO4 或 FeCl3 、Fe2(SO4)3
3）石灰混凝除磷:
5 Ca
生物脱氮的基本原理
好氧或厌氧条件 碱度增大，pH值升高 O2或无氧 异养细菌 绝对好氧条件 碱度下降，pH值降低 O2 氨氧化细菌 （自养型） 亚硝化作用 绝对好氧条件 碱度和pH值无变化 O2 硝化细菌 -N （自养型） NO -N
3
有机氮
NH4+-N
NO2
①氨化作用
硝化作用
②硝化作用
碱度增大，pH值升高 缺氧条件 有机物 有机物
2
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。
脱氮除磷原理及过程
脱氮除磷原理及过程脱氮除磷是指将水中的氮和磷等营养盐去除，以达到净化水体的目的。
其原理和过程如下：脱氮原理：脱氮主要是通过微生物的作用来实现的。
在水体中，氮主要以氨氮、硝态氮和有机氮的形式存在。
在底泥和有机物的分解过程中，产生的氨氮（NH3）被硝化细菌氧化成亚硝酸盐（NO2-），然后再被另一类硝化细菌氧化成硝酸盐（NO3-）。
硝酸盐是稳定的氮化合物，不易向大气中释放。
但通过特定条件下的反硝化作用，脱氮可以发生。
反硝化是一种厌氧细菌作用，将水中的硝酸盐还原成氮气（N2），释放到大气中，从而实现去除氮的目的。
脱磷原理：脱磷主要是通过化学沉淀和吸附等方式来实现的。
在水体中，磷主要以无机磷（溶解态磷）和有机磷（悬浮态磷、溶解态磷）的形式存在。
添加化学物质如铝盐、铁盐等能与磷发生反应生成固体沉淀，从而将磷从水中去除。
此外，还可以使用一些吸附性材料，如活性炭等，将水中的磷物质吸附到材料表面，实现去除磷的目的。
脱氮过程：脱氮过程通常涉及两个主要步骤：硝化和反硝化。
在硝化过程中，氨氮被氧化成亚硝酸盐和硝酸盐，通过微生物的作用完成。
然后，在反硝化过程中，硝酸盐被厌氧细菌还原成氮气，从而从水体中去除氮。
脱磷过程：脱磷过程通常包括化学沉淀和吸附等步骤。
在化学沉淀中，将适当的化学物质添加到水体中，与磷发生反应生成固体沉淀，从而将磷从水中去除。
而在吸附过程中，将具有较强吸附性的材料，如活性炭，放入水体中，吸附水中的磷，实现脱磷的目的。
总的来说，脱氮除磷是通过微生物的作用（硝化和反硝化）和化学物质的处理（化学沉淀和吸附）来实现的。
这些过程能有效去除水体中的氮和磷，从而净化水体。
生物膜法脱氮除磷原理
生物膜法脱氮除磷原理
生物膜法脱氮除磷是一种相对较新的处理废水的技术，将生物膜巧妙地应用在废水处理过程中，可以除去有害物质，保护环境。
生物膜法脱氮除磷是一种有效的方法，它将具有污染物质的废水经过生物技术处理后，可以彻底把有害物质（主要是氮和磷类物质）移除，达到净水的效果。
生物膜法脱氮除磷是由一层生物活性物质夹层叠加和穿孔生物膜而形成的。
穿孔生物膜可以阻滞胞外污染物，而生物活性物质夹层在形成生物膜夹层的同时，也可以吸附污染物并将其阻滞。
由于水分子和有机物分子的大小穿过穿孔生物膜的比例不同，水分子的穿过速度往往快于有机物分子，有机分子则得不到有效的清除。
同时，由于生物夹层上表面能位的存在，可以有效的吸附污染物，进一步减少污染物的浓度。
生物膜法脱氮除磷不但占用空间少，耗能量低，而且可以有效的除去氮和磷类物质，不会造成二次污染。
随着环境保护意识的增强，人们对污染物处理技术提出了更高的要求。
生物膜法脱氮除磷技术能够有效地去除水中的污染物，在废水处理领域有着崭新而有效地技术。
生物脱氮除磷原理及工艺
硝化过程
反硝化过程
硝化
反硝化
生物脱氮过程是一个化反应则需要缺氧条件和较短 污泥龄的反硝化菌 在大量有机 物存在时 硝化菌对氧气和营养 物质的竞争不如好氧异养菌 不 利于硝化反应 而反硝化菌需要 有机物作为电子供体来完成脱 氮的过程 解决这些矛盾将会提 高生物脱氮工艺的高效性和稳 定性
改进的Bardenpho工艺流程图
生物脱氮的运行控制
DO的控制
温度T的控制
pH的控制
碳氮比的控制
污泥龄的控制 混合液回流比的控制 有毒有害物质的控制
DO的控制
温度T的控制
pH的控制
碳氮比的控制
污泥龄的控制
混合液回流比的控制
有毒有害物质的控制
废水生物除磷的运行控制
S K DN
S0 S K S0 S0
生物除磷的原理
生物除磷动力学
厌氧条件下，PAO对有机物降解和磷的释放：
3 4
2C2 H4O2 HPO3 H2O (C2 H4O2 ) PO 3H
好氧条件下，PAO对有机物的降解和对磷的过量摄 取：
C2 H 4O2 0.16 NH 1.2O2 0.2 PO 0.16C5 H 7 NO2 1.2CO2 0.2 HPO3 0.44OH 1.44 H 2O
UTC工艺流程图
改良型UCT工艺----MUCT
与 A2/O
工艺相比，在适当的 COD/TKN 比例下，缺 氧区的反硝化可使厌氧区回流污泥中硝酸盐含量接 近于0。 当进水 COD/TKN 较高时，缺氧区无法实现 完全的脱氮，仍有部分硝酸盐进入厌氧区，因此又 产生改进UCT 工艺（MUCT） MUCT 工艺有两个缺氧池，前一个接受二沉池回流 污泥，后一个接受好氧区硝化混合液，使污泥的脱 氮与混合液的脱氮分开，进一步减少硝酸盐进入厌 氧区的可能。
生物脱氮除磷原理
生物脱氮除磷原理 It was last revised on January 2, 2021生物脱氮除磷原理国外从六十年代开始系统地进行了脱氮除磷的物理处理方法研究，结果认为物理法的缺点是耗药量大、污泥多、运行费用高等。
因此，城市污水处理厂一般不推荐采用。
从七十年代以来，国外开始研究并逐步采用活性污泥法生物脱氮除磷。
我国从八十年代开始研究生物脱氮除磷技术，在八十年代后期逐步实现工业化流程。
目前，常用的生物脱氮除磷工艺有A2/O法、SBR法、氧化沟法等。
生物脱氮原理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。
由此可见，生物脱氮系统中硝化与反硝化反应需要具备如下条件：（1）硝化阶段：足够的的溶解氧，DO值在2mg/L以上，合适的温度，最好在20℃，不能低于10℃，，足够长的污泥泥龄，合适的PH条件。
（2）反硝化阶段：硝酸盐的存在，缺氧条件DO值在L左右，充足碳源（能源），合适的PH条件。
生物除磷原理磷常以磷酸盐（H2PO4-、HPO42-和H2PO43-)、聚磷酸盐和有机磷的形式存在于废水中，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。
生物除磷主要是通过排出剩余污泥而去除磷的，因此，剩余污泥多少将对除磷效果产生影响，一般污泥龄短的系统产生的剩余污泥量较多，可以取得较高的除磷效果。
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（2）反应过程 （3）反硝化反应的控制指标
①碳源
污水中的碳源，BOD5/T—N>3-5时，勿需外加 外加碳源，CH3OH（反硝化速率高生成CO2+H2O），
②PH值
当BOD5/T—N<3-5时
适当的PH值（6.5-7.5） ——主要的影响因素
PH>8，或PH<6，反硝化速率下降
8
同化反硝化
+4H
+4H
缓慢搅拌池
沉淀池
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三、 生物除磷原理
霍米尔（Holmers）提出活性污泥的化学式 C118H170O51N17P 或C：N：P=46：8：1
※ 生物除磷——就是利用聚磷菌一类的的微生物，能够过量 的，在数量上超过其生理需要，从外部摄取磷，并将磷以聚合 形式贮藏在菌体内，形成高磷污泥，排出系统外，达到从废水 中除磷的效果。
设内循环
产生碱度,3.75mg碱度/mgNO3—N 勿需建后曝气池
回流水含有NO3—N（沉淀池污泥反硝化生成）
要提高脱氮率，要增加回流比
（2）影响因素与主要工艺参数
水力停留时间：3 ：1； 循环比：200%； MLSS值：大于3000mg/l; 污泥龄：30d; N/MLSS负荷率：0.03gN/gMLSS.d 进水总氮浓度：小于30mg/l。
活性污泥法的传统功能——去除水中溶解性有机物
1、同化作用
污水生物处理中，一部分氮备同化微生物细胞的 组分。按细胞干重计算，微生物中氮的含量约为 12.5%
4
2、氨化反应 与硝化反应 （1）氨化反应
RCHNH2COOH+O2氨化菌 RCOOH+CO2+NH3
3、硝化反应
（1）硝化过程
5
NH4++3/2O2 亚硝化菌NO2-+H2O+2H+-△（△F=278.42kj）
（2）除磷效果影响因素
pH值，如P<1mg/l，二级出水 PH>9.5；原污水 PH>11
磷的形式
正磷酸盐（PO4） 聚磷酸盐（焦磷酸盐(P2O74-)<三磷酸盐(P3O105- ) <偏磷酸盐(PO3-)）（去除难易程度） 原水中Ca2+的浓度
（3）石灰混凝沉淀除磷处理流程
由以下三部分组成：
快速搅拌池
3、其他 生活污水中的含磷量：10-15mg/l，70%为可溶性； 经过二级处理进水中，90%左右的磷以磷酸盐存在。
磷---不同于氮，不能形成氧化体和还原体，但有固态和溶解态转 化的特点。
4、去除方法 ➢ 化学除磷法-----混凝沉淀和晶析法除磷 ➢ 生物除磷法——设想是由Greenburyg于1955年提出的，60年 代人们对上述方法广泛应用。
CM=2.47N0（初始NO3—N浓度）+1.53N(初始NO2—N浓 度)+0.87D（初始DO浓度）
（2）优缺点
去除效果好 各类菌类环境条件好 设备多，造价高，能耗大
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（3）改进的二级生物脱氮系统 BOD去除和硝化两个反应合并
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2、缺氧—好氧活性污泥法 A/O工艺
（1）工艺特征 80年代开创,前置反硝化——不加碳源,外加碱度,降低负荷
2、氮的存在形式
（1）有机氮 （2）氨态氮（NH3—N、NH4+—N） （3） NO2—N、NO3—N （4） N2
凯式氮
3、二级处理技术的局限性
※合成代谢对氮磷的去处率低，水中氮磷过剩
nCxHyOz+nNH3+n(x+y/4-z/2-5)O2 (C5H7NO2)n+n(x-5)CO2+n/2(y-4)H2O2
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N2
原污水
内循环（硝化液循环） 碱
反硝化反应器 （缺氧）
BOD去除,硝 化反应反应器 （好氧）
沉淀池 处理水
回流污泥
剩余污泥
分建式缺氧-好氧活性污泥脱氮系统
16
17
13.7.2 除磷技术
一、 概述 1、富营养化的限制因素
（1）P>0.5mg/l，促进富营养化； （2）P<0.5mg/l，能控制藻类的过度生长； （3）P低于0.05mg/l时，藻类几乎停止生长。
化学法除磷：使用Al盐注意事项 注意PH值，介于5-7之间无影响，无需调整 PH降低，应注意排放水对PH的要求 沉淀污泥回流，污泥中有Al(OH)3，能提高对磷的去除率
（2）铁盐除磷
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2、石灰混凝除磷
（1）石灰与磷的反应
5Ca2++7OH-+3H2PO4 -
Ca5(OH)(PO4)3+6H2O
PH升高，P的含量下降，（对数降低的趋势)
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二、化学除磷
1、金属盐混凝沉淀
（1）铝盐除磷 Al3++PO43-（正磷酸离子） AlPO4（难溶）
PH值上升，溶解度上升 Al2(SO4)3+2PO43- 2AlPO4+3SO42Al2(SO4)3+6HCO3- 2Al(OH)3+6CO2+3SO42聚氯化铝（PAC），反应相同与Al2(SO4)3，但pH值不下降； 铝酸钠（NaAlO2）
生物脱氮除磷原理及工艺
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活性污泥的脱氮除磷原理及应用
13.7.1脱氮原理与工艺技术
1、氮污染的危害 （1）富营养化——N、P引起，藻类问题（滇池，太湖）； （2） 提高制水成本——应用水，污水消毒时，增加投氯量； （3）污水回用填塞管道——NH3－N可促进设备中微生物的繁殖； （4） 农业灌溉——TN不大于1mg/l，否则对农作物有影响。
一、 氮的吹脱去除
1、原理
（1）NH3+H2O
NH4++OH-
PH=7时，以NH4+存在
PH=11时，90%NH3存在
PH升高，去除NH3上升
T上升，去除NH3上升
（2）脱氮塔
脱氮塔技术的特点 除氮的效果稳定 操作简便，容易控制 NH3二次污染（可回 收） 使用CaO易结垢（改 用NaOH） 水温下降时，效果差
反硝化
异养型细菌
有机物 NO3- NO20—0.5mg/l 还原1mgNO3--N,N02--N生成3.57g
碱度 分解1mg有机物(COD)需要NO3N 0.35mg, N02-N0.58mg，以提
供化合态的氧 6—8
34—37℃ θ=1.06—1.15 好氧分解的 1/2 —1/2.5
2—8mg NO3-—N/(gMLSS·h) 16% CH3OH/gC5H7O2N8
（3）温度
℃
其影响不如生物脱氮过程明显，5—30 的范围内效果均可；
（4）pH值
6---8范围内比较稳定；
（5）BOD5/TP BOD/TP要大于15，才能保证聚磷菌有足够的基质需求；
3
（3）脱氮塔工作影响因素与设计参数 ①PH值——PH升高到10.5以上，去除率增加缓慢 ②水温——水温升高，效率升高 ③布水状态——滴状下落最好，膜状下落，效果大减 ④布水负荷率——填料6m高以上时，其值不超过180m³/m².d ⑤气液比——填料6m高以上时，2200-2300以下为好。
二、 污水生物脱氮原理
16% CH3OH/gC5H702
N
硝化
亚硝化
硝化
Nitrosomonas 自养型细菌
Nitrobacter 自养型细菌兼性菌
化学能
化学能
O2 2mg/l以上 氧化1mg NH4+-N 需要7.14mg的碱度
O2 2mg/l以上 没有变化
氧化1mg NH4+- N 氧化1mgNO2--N 需
需氧3.43mg
NO2-+1/2O2 硝化菌 NO3- -△F（△F=72.27kj ) NH4++2O2 NO3-+H2O+2H+-△F（△F=351kj） 硝化菌的特点
①硝化菌——亚硝酸菌和硝酸菌的统称; ②硝化菌属于——化能自养菌，革兰氏染色阴性，可生芽孢的短
杆状细菌 .
（2）环境因素对硝化反应的影响 ※硝化菌对环境条件的变化极为敏感
聚磷 聚磷菌
溶解质 ATP
合成
降解 PHB PHB
ADP
ADP
无机物 ATP
释放的少
污泥回流
剩余污泥（高磷）
摄取的多
PHB：聚—β—羟基酸盐
生物除磷几乎全为活性污泥法，生物膜法很少
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在好氧条件下聚磷菌的积累可以简化的方式描述 如下：
C2H4O2+0.16NH+4+1.2O2+0.2PO3-4 0.61C5H7NO2+1.2CO2+0.2HPO3(聚磷)+0.44OH-
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③溶解氧
0.5mg/l以下，厌氧、好氧交替的环境，如存在氧，会抑 制反硝化菌体内硝酸盐还原酶的合成，或氧成为电子受体阻碍 硝酸氮的还原，但另一方面，某些酶系统还需有氧才能合成； ④温度
最适宜的温度是20-40℃，低于15℃时代谢速率下降； ⑤冬季低温季节
提高SRT，降低负荷率，从而提高污水的HRT 。
2、磷的存在形式
（1）有机磷酸盐——存在有机物和原生质细胞
如：葡萄糖—6—磷酸，2—磷酸—甘油，
大量胶体和颗粒状，可溶性占30%。
（2）磷酸盐——H2PO4-、HPO4-、PO43-，其中[PO43-]正磷酸盐
（3）聚磷酸盐—— 焦磷酸盐—P2O74-
三聚磷酸盐—P3O105-
偏磷酸盐—PO3-
18
氧1.14mg
7—8.5 30℃ θ=1.1
0.21—1.08
7mg NH4+- N /(gMLSSh)