污水脱氮除磷工艺

为减少氯的投加量，常与生物硝化联用，先硝 化再除微量的残留氨氮。
二、污水中磷的去除
有机磷 有机磷包括磷酸甘油酸、磷肌酸等
含磷化合物 无机磷
磷酸盐：正磷酸盐(PO43-)、磷酸氢盐(HPO42-) 、 磷酸二氢盐H2PO4-、偏磷酸盐(PO3-)
聚合磷酸盐：焦磷酸盐(P2O74－) 、三磷酸盐(P3O105-)、 三磷酸氢盐(HP3O92-)
（3） 生物除磷工艺
(a) A/O法（☆） 由厌氧池和好氧池组成的同时去除污水中有机 污染物及磷的处理系统。
(b) Phostrip去除磷工艺流程：
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2、化学沉淀法除磷
通过投加的化学沉淀剂能与废水中的磷酸盐生成难溶沉淀物， 可将磷分离去除，同时形成的絮凝体对磷也有吸附作用。
常用的沉淀剂：石灰、明矾、氯化铁、石灰与氯化铁的混合物
自溶和自身氧化
亚硝态氮
反硝化
（NO2-）
O2 硝化
有机碳
硝态氮
反硝化
（NO3-）
有机碳
有机氮
（净增长）
氮气
（N2）
（1）氨化反应 氨化作用：微生物分解有机氮化合物产生氨的过程。 以氨基酸为例：
RCHNH 2COOH H2O RCOHCOOH NH 3 RCHNH 2COOH O2 RCOCOOH CO 2 NH3
8（15）
1
1.5
如何去除以达到排放标准？
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。
常规活性污泥法的微生物同化和吸附
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%。
dTP dBOD
0.015
yobserve
生物强化除磷工艺
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%。
若还未满足排放标准，就必须借助化学法除磷。
1、生物强化除磷工艺
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。
（1）生物除磷机理（★）
厌氧环境 有机基质
好氧环境
产酸菌 乙酸
聚P
聚磷菌
P
❖ 富营养化（★）：
在人类活动影响下，生物所需要的N、P、K、Si等营 养元素大量流入湖泊、水库、河口和封闭的海湾等缓慢流动 水体，引起藻类及其它浮游生物大量繁殖，底层水体溶解氧 大量消耗而水质恶化，鱼类及其它水生生物大量死亡的一种 生态现象。
太湖的富营养化
第一节 污水中氮、磷的去除
一、氮的去除
BOD5、总氮、总磷的去除率分别达94.3%、91.1%、91.6%，出水磷含量仅 0.37mg/L
3. 改进的Bardenpho工艺
五段系统有厌氧、缺氧、好氧池分别用于处理磷、 氮 、碳。第二个缺氧池通过投加外碳源进行反硝化，最 后的好氧池用于处理残留外碳源并尽量减少沉淀池中 磷的释放。五段系统的 SRT 为 10~20 d，比 AAO 工艺 长，因而增加了碳氧化能力和硝化能力。
（2）生物硝化
在好氧条件下，通过亚硝酸盐菌和硝酸盐菌的 作用，将氨氮氧化成亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的过程， 称为生物硝化作用。
影响硝化过程的主要因素
a：pH值： 当pH为8.0～8.4 时(20℃)，硝化作用速度最快； b：温度： 温度高时硝化速度快，水温适宜35℃，不低于15℃； c： 污泥停留时间：硝化菌的增殖速度很小, 污泥停留时间必须
以甲醛作碳源为例，其反应式为
影响反硝化的主要因素：
（1）温度：一般，以维持20～40℃为宜； （2）pH值：7.0～8.0； （3）溶解氧：氧对反硝化脱氮有抑制作用。一般溶解氧
0.5mg/L以下（活性污泥法）或1mg/L以下（生物膜法）； （4）有机碳源：当BOD5/TN>(3～5)时，可无需外加碳源。
P
聚-β-羟丁酸
PHB
PHB
聚磷菌
聚磷菌
聚P
聚P 聚P
聚磷菌
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%，通过同化作用除磷率可以达到 12%~20%。
而具生物除磷功能的处理系统排放的剩余污泥中 含磷量可以占到干重5%~6%，去除率基本可满足排 放要求。
（2）生物除磷影响因素：
4.UCT工艺
工艺中，好氧硝化液与回流污泥均回流至缺氧段，而 且将部分的缺氧段出水回流至厌氧段。通过适当调整 硝化液回流比使得缺氧段出水硝酸盐氮近似等于零， 导致了回流到厌氧段中确酸盐氮的浓度能保持较低水 平或者为零，使得厌氧段能保持严格的厌氧条件。
5. SBR工艺
SBR工艺是将除磷脱氮的各种反应，通过时间 顺序上的控制，在同一反应器中完成。
置式反硝化生物脱氮系统。 反硝化反应以水中的有机物为碳源，曝气池中
含有大量的硝酸盐的回流混合液，在缺氧池中进行 反硝化脱氮。
缺氧-好氧生物脱氮工艺
（二） 化学法除氮 1、离子交换法
常用天然的离子交换剂，如沸石等。
对某些阳离子的交换。选择性次序为：
与合成树脂相比，天然离子交换剂价格便宜且 可用石灰再生。
6.三沟式氧化沟
M
进水
M
M
M M
M
出水
三沟式氧化沟在实质上仍是一个连续活性污泥 系统, 但是具有按时 间顺序交替切换运行状态的特 点。在常规活性污泥法中污水按空 间顺序依次在各 个反应器( 区) 中完成降解和沉淀等处理过程。但 是 在三沟式氧化沟中, 是由三个相同的沟组成, 通过改 变操作方式, 使氧化沟周期性地处于好氧、缺氧、沉淀 等工作状态, 在好氧条件 下进行有机物的氧化 、硝化、 和磷的吸收 ;在缺氧条件下进行反 硝化、磷的释放。 在反硝化过程中, 硝酸盐被还原成氮气释放到大
（1）厌氧环境条件： （a）氧化还原电位：放磷时ORP一般小于
100mV； （b）溶解氧浓度：厌氧区要求无溶解氧；好氧
呼吸会消耗易降解有机质； （c）NOx-浓度：产酸菌利用NOx- 作为电子受体，
抑制厌氧发酵过程，反硝化时消耗易生物降解有机 质。
（2）有机物浓度及可利用性：碳源的性质对吸放 磷及其速率影响极大。
2、空气吹脱
平衡状态：
NH 3
H2O
NH
4
OH
影响氨吹脱效果的主要因素：
（1）pH值。一般10.5～11.5； （2）温度。水温降低时氨的溶解度增加，吹脱效率降低。
（3）水力负荷（
）：一般水力负荷为2.5～5。过大，形 成水幕；过小，形成干塔。
（4）气水比。一般，气/水比可取2500～5000（
外加有机碳多采用甲醇，投量一般为NO3-－N的3倍。此外， 还可利用 “内碳源”。
2、 生物脱氮工艺
（a）三段生物脱氮工艺：
将有机物氧化、硝化以及反硝化段独立开来，每 一部分都有其自己的沉淀池和各自独立的污泥回流系 统。
三段活性污泥脱氮系统的设计参数
（b）缺氧－好氧（A－O）生物脱氮工艺： 该工艺将反硝化段设置在系统的前面，又称前
气 中;而磷的去除主要靠排除富含磷的剩余污泥 。
脱氮除磷活性污泥法的影响因素
环境因素，如温度、pH、溶解氧。 工艺因素，如泥龄、各反应区的水力停留时 间。 污水成分，如BOD5与N、P的比值。
废水中磷的主要存在形态： 正磷酸盐、聚磷酸盐、有机磷
一般城市污水水质与排放要求
项目
CODcr BOD5
SS TKN(NH3-N)
TP
进水水质/（mg·L-1）
250~300 100~150 150~200 35（25）
5~6
国家排放标准/（mg·L-1）
一级A
一级B
50
60
10
20
10
20
5（8）
废水中氮的形式（★） ：有机氮、氨氮、亚硝酸氮和硝酸氮。
（一）生物法脱氮 1、生物脱氮机理（★） ： 生物脱氮是在微生物的作用下，将有机氮和氨
态氮转化为N2和NxO气体的过程。其中包括硝化和 反硝化两个反应过程。
有机氮
（蛋白质、尿素）
细菌分解和水解
氨氮 同化
有机氮
（NH3-N）
（细菌细胞）
O2 硝化
大于硝化菌的最小世代时间（ )。 c 2c•min d：溶解氧：氧是生物硝化作用中的电子受体，一般，在活性污
泥法曝气池中进行硝化，溶解氧应保持在2～3mg/L以上； e： BOD负荷： BOD5负荷应维持在0.3kg(BOD5)/kg(SS)·d以下。
（3）生物反硝化
在缺氧条件下，由于异养型兼性脱氮菌（反硝 化菌）的作用，将NO2-－N和NO3-－N还原成N2的 过程，称为反硝化。
）
（5）填料构型与高度。一般，填料间距40～50mm，填料高度为 6～7.5m。
(6) 结垢控制。填料结垢(
)将降低吹脱塔的处理效率。
3. 折点加氯法（★） :
折点氯化法：投加过量氯或次氯酸钠(超过“折点”)，使废水中 氨完全氧化为N2的方法。
Cl 2 H2O HOCl H Cl
NH
4
沉淀工艺分类（二级生化处理基础上的除磷）： （1）初沉池内沉淀除磷 （2）二沉池内沉淀除磷
（3）二沉池后沉淀除磷
三、生物脱氮除磷工艺 1. A/O工艺 2. A2/O工艺（☆）
A2/O工艺基本流程
厌氧池 进水
缺氧池
好氧池 进
气 管
沉淀池 出水
内回流
污泥回流
剩余污泥
一般情况下，厌氧、缺氧、好氧三个池的体积比控制在1：2：4；污泥 回流比0.3～1.0；硝化混合液回流比1.0～5.0；泥龄10～30d以上；
HOCl
NH 2Cl
H
H2O
NH
4
2HOCl
NHCl 2 H
2H 2O
NH
4
3HOCl
NCl 3 H 3H 2O
2NH
4
3HOCl
N2
5H 3Cl 3H 2O
严格控制PH值和投氯量，可减少反应中生成有 害的氯胺（如 ）和氯代有机物。
通过适当的控制，可完全去除水中的氨氮。
生物除磷影响因素：
（3）污泥龄：污泥龄影响着污泥排放量及污泥含 磷量，污泥龄越长，污泥含磷量越低，去除单位质量 的磷须同时耗用更多的BOD。
（4）pH：合适的pH为中性和微碱性。
（5）温度：在适宜温度范围内，温度越高释磷速 度越快。
（6）其他：影响系统除磷效果的还有污泥沉降性 能和剩余污泥处置方法等。