废水生物处理技术
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• 反硝化细菌包括假单胞菌属、反硝化杆菌属、螺旋菌 属和无色杆菌属等
• 反硝化过程产生的碱度：3.47 gCaCO3/gNO3-N
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Founded in 1895
生物脱氮工艺
• a: 有机物的氧化和 硝化反应在两个构筑 物中完成，为单独硝 化工艺或分级硝化工 艺
• b&c: 含碳有机物去 除与硝化反应在同一 反应器中完成，为碳 氧化-硝化联合处理 工艺
• 内部储存糖原是保持微生物体内的氧化还原电位平衡以利于 厌氧摄取多种有机物的关键
• 部分聚磷菌可利用硝酸盐氮作为电子受体 • 非聚磷糖原微生物代谢途径与聚磷菌类似，唯一区别是前者
厌氧代谢基质时，利用体内储存糖原为唯一能源 • 现有的形态学及生理学资料表明聚磷菌与非聚磷糖原微生物
是不同的微生物
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Fra Baidu bibliotek入无机相
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Founded in 1895
生物除磷工艺要点
• 设置厌氧区，供聚磷菌吸收基质，产生选择性增殖 • 多数污水除磷工艺构造基于硝化和反硝化的考虑，使
系统在硝化的情况下保证良好除磷 • 主流除磷工艺：Bardenpho，A/O，SBR等，同时
具有除磷脱氮功能 • 测流除磷工艺：Phostrip工艺为代表，厌氧池不在
• 微生物在好氧区和厌氧区之间循环，废水自厌氧区进 入系统，聚磷菌在此系统中具有选择优势
• 聚磷菌（PAOs）在厌氧区从废水中摄取碳源并将其 以聚羟基烷酸盐的形式储存，同时降解体内的聚磷释 放正磷酸盐；在好氧区利用储存的聚羟基烷酸盐作为 碳源和能源，摄取正磷酸盐将其转化为聚磷酸盐
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Founded in 1895
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Founded in 1895
除磷技术的发展
• 20世纪50、60年代，发现生物超量吸磷现象 • 证明了除磷作用的生物学本质和生物诱导化学沉淀的
辅助作用 • 好氧区之前设置厌氧接触区，污泥进行厌氧-好氧交
替循环，开发生物除磷工艺流程，应用于工程 • 阻止缺氧或好氧性电子受体（硝态氮或溶解氧）进入
Founded in 1895
生物处理过程除磷小结
• 超量除磷是生物作用的结果，但生物超量除磷不能完 全解释某些条件下出现的除磷性能
• 生物诱导的化学除磷可能是生物除磷的补充 • 生物除磷系统中可能的磷的去除途径
– 生物超量除磷，污泥含磷量3%-7% – 正常磷的同化作用，微生物合成消耗磷 – 正常液相沉淀，pH、离子浓度、沉淀剂等作用 – 加速液相沉淀，厌氧条件下高磷浓度，加速化学沉淀 – 生物膜沉淀，细菌反硝化作用，膜内pH升高，磷从液相进
EBPR系统中磷的循环与累积模式
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Founded in 1895
生物除磷过程中的生物代谢
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Founded in 1895
EBPR脱磷的生物学及生物化学性质
• 不动菌属不是起脱磷作用的优势菌种，系统中的生物群体是 多样的
• 形成聚羟基烷酸盐的还原能主要来自内部储存的糖原的降解， 可能部分来自于三羧酸循环
Founded in 1895
概述
• 生物处理是废水处理中应用最广泛的技术 • 活性污泥法于1913年在英国成功应用
生物处理革新技术举例
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Founded in 1895
1 生物脱氮
• 废水中氮的主要形式为蛋白质、氨基酸和氨氮，有机氮可以 通过氨化作用转化为氨氮
• 生物脱氮由硝化和反硝化组成
• 硝化反应：自养好氧微生物将氨氮氧化为硝酸盐
厌氧区，优化工艺技术和运行技术 • 加入低分子量基质，定量化模拟和优化生物除磷技术 • 建立污水生物除磷的数学模式
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Founded in 1895
生物强化除磷工艺
• 生物强化除磷工艺（Enhanced biological phosphate removal process, EBPR），指微生物以聚磷酸盐的 形式超量储存磷
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Founded in 1895
2 生物除磷
• 废水中磷的存在形态常为磷酸盐、聚磷酸盐和有机磷 • 有机物的生物降解伴随着微生物菌体的合成，活性污
泥含磷量一般为干重的1.5%-2.3%，通过剩余污泥排 放可以获得10%-30%的除磷效果 • 污水生物除磷就是利用微生物吸收的磷量超过微生物 正常生长所需要的磷量的现象，使细胞含磷量高的菌 体取得优势 • 污水生物除磷工艺中，剩余污泥的含磷量可达干重的 3%-7%，出水含磷量明显下降
生物脱氮工艺的三种基本类型
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Founded in 1895
• 单独硝化系统和联合氧化-硝化处理工艺都可以采用微生物悬 浮型生长构筑物、附着生长型构筑物或复合生长构筑物
两种硝化工艺特性的比较
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Founded in 1895
多级生物脱氮工艺流程
• 反硝化单元进水含碳有机物浓度较低，需补充甲醇 • 硝化过程中pH下降，需补充碱度
• 反硝化反应：异养微生物在无分子氧条件下将硝酸盐 和亚硝酸盐还原为氮气
– NO3-+1.08CH3OH+0.24H2CO3→0.47N2↑+1.68H2O +HCO3-+0.056C5H7O2N
– NO2-+0.67CH3OH+0.53H2CO3→0.48N2↑+1.23H2O + HCO3-+0.04C5H7O2N
污水的主流方向上，大部分磷通过化学沉淀去除
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Founded in 1895
3 几种典型的脱氮除磷工艺
• 改良Ludzack-Ettinger（MLE）工艺 • 厌氧/好氧（A/O）工艺 • Phostrip工艺 • A2/O脱氮除磷工艺 • UTC脱氮除磷工艺 • VIP脱氮除磷工艺 • Bardenpho脱氮除磷工艺
总反应式： NH4++1.86O2+1.982HCO3- →0.982NO3-
+1.004H2O+0.021C5H7O2N
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Founded in 1895
亚硝化菌和硝化菌的特征
• 亚硝化菌包括亚硝酸盐单胞菌属和亚硝酸盐球菌属 • 硝化菌包括硝酸盐杆菌属、螺旋菌属和球菌属
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Founded in 1895
– 亚硝化细菌将氨氮转化为亚硝酸盐
NH4++1.382O2+1.982HCO3-→0.982NO2+1.036H2O+1.891H2CO3+0.018C5H7O2N
– 硝化菌将亚硝酸盐转化为硝酸盐
NO2-+0.488O2+0.01HCO3-+0.003NH4+→NO3+0.008H2O+0.003C5H7O2N
• 反硝化过程产生的碱度：3.47 gCaCO3/gNO3-N
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生物脱氮工艺
• a: 有机物的氧化和 硝化反应在两个构筑 物中完成，为单独硝 化工艺或分级硝化工 艺
• b&c: 含碳有机物去 除与硝化反应在同一 反应器中完成，为碳 氧化-硝化联合处理 工艺
• 内部储存糖原是保持微生物体内的氧化还原电位平衡以利于 厌氧摄取多种有机物的关键
• 部分聚磷菌可利用硝酸盐氮作为电子受体 • 非聚磷糖原微生物代谢途径与聚磷菌类似，唯一区别是前者
厌氧代谢基质时，利用体内储存糖原为唯一能源 • 现有的形态学及生理学资料表明聚磷菌与非聚磷糖原微生物
是不同的微生物
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生物除磷工艺要点
• 设置厌氧区，供聚磷菌吸收基质，产生选择性增殖 • 多数污水除磷工艺构造基于硝化和反硝化的考虑，使
系统在硝化的情况下保证良好除磷 • 主流除磷工艺：Bardenpho，A/O，SBR等，同时
具有除磷脱氮功能 • 测流除磷工艺：Phostrip工艺为代表，厌氧池不在
• 微生物在好氧区和厌氧区之间循环，废水自厌氧区进 入系统，聚磷菌在此系统中具有选择优势
• 聚磷菌（PAOs）在厌氧区从废水中摄取碳源并将其 以聚羟基烷酸盐的形式储存，同时降解体内的聚磷释 放正磷酸盐；在好氧区利用储存的聚羟基烷酸盐作为 碳源和能源，摄取正磷酸盐将其转化为聚磷酸盐
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除磷技术的发展
• 20世纪50、60年代，发现生物超量吸磷现象 • 证明了除磷作用的生物学本质和生物诱导化学沉淀的
辅助作用 • 好氧区之前设置厌氧接触区，污泥进行厌氧-好氧交
替循环，开发生物除磷工艺流程，应用于工程 • 阻止缺氧或好氧性电子受体（硝态氮或溶解氧）进入
Founded in 1895
生物处理过程除磷小结
• 超量除磷是生物作用的结果，但生物超量除磷不能完 全解释某些条件下出现的除磷性能
• 生物诱导的化学除磷可能是生物除磷的补充 • 生物除磷系统中可能的磷的去除途径
– 生物超量除磷，污泥含磷量3%-7% – 正常磷的同化作用，微生物合成消耗磷 – 正常液相沉淀，pH、离子浓度、沉淀剂等作用 – 加速液相沉淀，厌氧条件下高磷浓度，加速化学沉淀 – 生物膜沉淀，细菌反硝化作用，膜内pH升高，磷从液相进
EBPR系统中磷的循环与累积模式
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生物除磷过程中的生物代谢
12/57
Founded in 1895
EBPR脱磷的生物学及生物化学性质
• 不动菌属不是起脱磷作用的优势菌种，系统中的生物群体是 多样的
• 形成聚羟基烷酸盐的还原能主要来自内部储存的糖原的降解， 可能部分来自于三羧酸循环
Founded in 1895
概述
• 生物处理是废水处理中应用最广泛的技术 • 活性污泥法于1913年在英国成功应用
生物处理革新技术举例
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Founded in 1895
1 生物脱氮
• 废水中氮的主要形式为蛋白质、氨基酸和氨氮，有机氮可以 通过氨化作用转化为氨氮
• 生物脱氮由硝化和反硝化组成
• 硝化反应：自养好氧微生物将氨氮氧化为硝酸盐
厌氧区，优化工艺技术和运行技术 • 加入低分子量基质，定量化模拟和优化生物除磷技术 • 建立污水生物除磷的数学模式
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Founded in 1895
生物强化除磷工艺
• 生物强化除磷工艺（Enhanced biological phosphate removal process, EBPR），指微生物以聚磷酸盐的 形式超量储存磷
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Founded in 1895
2 生物除磷
• 废水中磷的存在形态常为磷酸盐、聚磷酸盐和有机磷 • 有机物的生物降解伴随着微生物菌体的合成，活性污
泥含磷量一般为干重的1.5%-2.3%，通过剩余污泥排 放可以获得10%-30%的除磷效果 • 污水生物除磷就是利用微生物吸收的磷量超过微生物 正常生长所需要的磷量的现象，使细胞含磷量高的菌 体取得优势 • 污水生物除磷工艺中，剩余污泥的含磷量可达干重的 3%-7%，出水含磷量明显下降
生物脱氮工艺的三种基本类型
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Founded in 1895
• 单独硝化系统和联合氧化-硝化处理工艺都可以采用微生物悬 浮型生长构筑物、附着生长型构筑物或复合生长构筑物
两种硝化工艺特性的比较
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Founded in 1895
多级生物脱氮工艺流程
• 反硝化单元进水含碳有机物浓度较低，需补充甲醇 • 硝化过程中pH下降，需补充碱度
• 反硝化反应：异养微生物在无分子氧条件下将硝酸盐 和亚硝酸盐还原为氮气
– NO3-+1.08CH3OH+0.24H2CO3→0.47N2↑+1.68H2O +HCO3-+0.056C5H7O2N
– NO2-+0.67CH3OH+0.53H2CO3→0.48N2↑+1.23H2O + HCO3-+0.04C5H7O2N
污水的主流方向上，大部分磷通过化学沉淀去除
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Founded in 1895
3 几种典型的脱氮除磷工艺
• 改良Ludzack-Ettinger（MLE）工艺 • 厌氧/好氧（A/O）工艺 • Phostrip工艺 • A2/O脱氮除磷工艺 • UTC脱氮除磷工艺 • VIP脱氮除磷工艺 • Bardenpho脱氮除磷工艺
总反应式： NH4++1.86O2+1.982HCO3- →0.982NO3-
+1.004H2O+0.021C5H7O2N
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Founded in 1895
亚硝化菌和硝化菌的特征
• 亚硝化菌包括亚硝酸盐单胞菌属和亚硝酸盐球菌属 • 硝化菌包括硝酸盐杆菌属、螺旋菌属和球菌属
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Founded in 1895
– 亚硝化细菌将氨氮转化为亚硝酸盐
NH4++1.382O2+1.982HCO3-→0.982NO2+1.036H2O+1.891H2CO3+0.018C5H7O2N
– 硝化菌将亚硝酸盐转化为硝酸盐
NO2-+0.488O2+0.01HCO3-+0.003NH4+→NO3+0.008H2O+0.003C5H7O2N