污水脱氮除磷机理

污水脱氮除磷机理

LG GROUP system office room 【LGA16H-LGYY-LGUA8Q8-LGA162】

浅谈生活污水脱氮除磷研究

摘要：介绍了污水中氮磷的来源和危害，污水脱氮除磷的机理以及几种常用的生活污水脱氮除磷工艺，分析了其优缺点，并介绍了相关污水脱氮除磷的研究。

关键词：生活污水脱氮除磷

1 前言

氮和磷是生物重要营养源。随着人口的持续增长和人们生活水平的不断提高，生活污水人均排放量持续增加，加之洗涤剂的普遍使用，以及二级生化处理城市污水出水中氮磷含量较高，排入水体后使受纳水体中氮、磷含量增加，蓝、绿藻大量繁殖，水体缺氧并产生毒素，水质恶化。我国淮河流域、太湖、巢湖、滇池等水体富营养化严重，近海岸每年发生的十多起大面积的赤潮，严重影响水生生物和人体健康。

大量氮、磷化合物进入水体后加速水体的富营养化进程，降低了水体的经济价值和美学价值，破坏水体生态环境，影响供水水质等；消耗水体中的溶解氧，不利于水体质量的改善以及鱼类的生存；降低氯的消毒效率，大大增加氯的消耗量，同时对人类的健康存在着潜在的危害。

因此，解决氮磷污染问题对解决我国水环境污染问题具有重大意义。

2 污水脱氮除磷机理

污水中氮的存在形式主要有氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮，可通过物理法、化学法和生物法去除。常用的物化方法有氨吹脱法、化学沉淀法、折点加氯法、选择性离子交换法和催化氧化法。污水中磷的存在形态主要是磷酸盐、聚磷酸盐和有机磷，其去除方法主要有混凝沉淀法、结晶法和生物法。由于生物脱氮除磷被公认为是一种经济、有效和最有发展前途的方法，且生活污水的可生化性好，因此，目前污水脱氮除磷大多采用生物法。

生物脱氮机理

污水生物处理脱氮过程主要是氮的转化，即同化、氨化、硝化和反硝化。

（1）同化作用在生物处理过程中，污水中的一部分氮（氨氮或有机氮）被同化成微生物细胞的组成成分。同化作用的氨氮去除率一般为8%～20%。

（2）氨化作用污水中的含氮有机物（一般动物、植物和微生物残体以及它们的排泄物、代谢产物所含的有机氮化合物，主要包括蛋白质、核酸、尿素、尿酸、几丁酸质、卵磷脂等含氮有机物）在氨化菌的作用下，分解、转化并释放出氨。

（3）硝化作用氨氮在有氧存在的情况下经亚硝酸细菌和硝酸细菌的作用转化为硝酸盐的过程称为生物硝化过程。好氧菌亚硝酸单胞菌属（Nitrosomonas）、亚硝酸球菌属（Nitrosococcus）及亚硝酸螺菌属（Nitrosospira）、亚硝酸叶菌属（Nitrosolobus）和亚硝酸弧菌（Nitrosovibrio）等将氨氮转化为亚硝酸盐，硝化杆菌属（Nitrobacter）、硝化球菌属（Nitrococcus）将亚硝酸盐进一步氧化为硝酸盐[1]。

（4）反硝化作用在厌氧的条件下，施氏假单胞菌（Pseudomonas）、脱氮假单胞菌（）、荧光假单胞菌（）、紫色杆菌（Chormobacterium violaceum）、脱氮色杆菌（）等反硝化细菌利用各种有机质（如甲醇等）作为电子供体，利用硝化过程中产

。当污水中缺乏生的硝酸盐或亚硝酸盐作为电子受体进行缺氧呼吸，将硝酸还原为N

2

S作为反硝化的电子供体进行的内源反硝

有机物时，微生物也可以利用无机盐如Na

2

化，但由于内源反硝化使细胞原生质减少，并会有氨氮生成，污水处理中为避免此反应占主导地位而提供必要的碳源。

除磷机理

在厌氧池，在没有溶解氧和硝态氧存在的厌氧条件下，兼性细菌将溶解性BOD通过发酵作用转化为低分子可生物降解的挥发性有机酸（VFA），优势菌种聚磷菌（小型革兰氏阴性储短杆菌、假单胞菌属和气单胞菌属等）构成了活性污泥絮体的主体，利用聚磷酸盐的水解以及细胞内糖的酵解产生的能量将吸收的VFA运送到细胞内同化成细胞内碳能源储存物聚β羟基丁酸(PHB)，同时释放出磷酸盐。在好氧池中，聚磷菌所吸收的有机物被氧化分解，提供能量的同时从污水过量摄取磷，磷以聚合磷酸盐的形式储藏在菌体内而形成高磷污泥，通过排出剩余污泥统而除磷。

污水生物除磷工艺中的聚磷菌除了小型革兰式阴性短杆菌外，还有假单胞菌属和气单胞菌属，占聚磷菌数量的15%~20%，杆菌仅占1%~10%，但聚磷能力最强[2]。

3常用的生活污水脱氮除磷工艺及其比较

目前在生活污水处理流程中，主要是通过形成厌氧、缺氧和好氧环境，使聚磷菌、硝化菌和反硝化菌共存，从而有效的同时进行生物脱氮除磷。最广泛应用的同步

脱氮除磷工艺有：A2/O、氧化沟、SBR及其改型、改良Bardenpho工艺、和改良UCT工

艺等[3]。

A2/O工艺

A2/O工艺或称AAO工艺，在一个处理系统中同时具有厌氧区、缺氧区、好氧区，

能够同时做到脱氮、除磷和有机物的降解，其工艺流程见图1所示。

图1 A2/O生物脱氮除磷工艺流程

污水经格栅拦截悬浮物后进入厌氧反应区，同时进入的还有从二沉池回流的活性

污泥，池中兼性厌氧发酵菌在厌氧条件下将污水中可生化降解的大分子有机物转化为

小分子的中间发酵产物（如VFA），聚磷菌将贮存在体内的聚磷酸分解并释放出能量

供专性好氧聚磷菌在厌氧环境中生存，剩余的部分能量供聚磷菌从环境中吸收VFA等

易降解有机质，并以PHB (聚β-羟基丁酸) 的形式在体内加以贮存；出水进入缺氧

池，反硝化菌利用来自好氧池回流液中的NOx-N 及污水中的有机质进行反硝化，达到

去除水中BOD

和氮的效果；在好氧池中，聚磷菌通过分解体内的PHB进行增殖，通过5

超量摄取水中的溶解态磷将其生长所需要的磷以聚磷酸的形式贮存起来，最终通过排

除高磷污泥达到除磷的目的[4]。

该工艺流程简洁，污泥在厌氧、缺氧、好氧环境中交替运行，丝状菌不能大量繁

殖，且污泥沉降性能好。该处理系统中出水可达到GB8978-1996《污水综合排放标

准》中一级排放标准，磷浓度基本可达到1mg/L以下，氨氮也可达到8mg/L以下[5]。

氧化沟工艺

氧化沟是活性污泥法的变形，通常采用延迟曝气，结构形式采用封闭的环形沟渠

形式，污水及活性污泥混合液在氧化沟曝气池的推动下作平流运动，使得污水中形成

良好的的混合液生物絮凝体，有利于除磷脱氮。

氧化沟工艺是一种利用循环式混合曝气沟渠来处理污水的简易污水处理技术。一

般不设初沉池，通常采用延时曝气，连续进出水，结构形式采用封闭的环形沟渠形

式，污水及活性污泥混合液在氧化沟曝气池的推动下作平流运动，形成良好的的混合

液生物絮凝体，有利于除磷脱氮。所产生的微生物污泥在曝气的同时得到稳定，无需

设置污泥消化池，简化了处理设施。该工艺具有能耗少、占地面积小、耐冲击负荷

强、高效除磷的特点。

常用的氧化沟工艺类型有Carrousel 氧化沟、Orbal 氧化沟、一体化氧化沟、交

替工作式氧化沟及其改良工艺[6]。