污水的脱氮除磷技术

（2）硝化反应 a：硝化反应的细菌种类 硝化反应分为两步进行：①亚硝化 ； ②硝化。 它是由两组自养型硝化菌分两步完成的： ① 亚硝酸盐细菌（或称为氨氧化细菌）； ② 硝酸盐细菌（或称为亚硝酸盐氧化细 菌）。
b：这两种硝化细菌的特点：
① 机 强烈好氧，不能在酸性条件下生长； ② 化能自养型，以无机C为碳源，以氧化无 含氮化合物获得能量； School of Chemical Engineering
② 硝化（Nitrification）：废水中的氨氮在硝化菌（好氧自 养型微生物）的作用下被转化为NO2 和NO3的过程； ③反硝化（Denitrification）：废水中的NO2 和NO3在缺氧条 件下在反硝化菌（兼性异养型细菌）的作用下被还原为N2的过程。
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NH3（％）＝
47 NO2 - N(mg/L) pH值过高，导致游离氨（ NH3）浓度偏高，对硝化产生抑制 -2300/(273 T) pH 14 exp 10
HNO2
NO2-+H+
HNO2 (mg/L) =
pH值过低，导致亚硝酸（ HNO2 ）浓度偏高，对硝化产生抑制
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NH3 + H2O NH4+ + OH－
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（２）化学氧化法 利用强氧化剂将氨氮直接氧化成氮气进行脱除的 一种方法。(折点加氯法）
（３）离子交换法 利用沸石中的阳离子与废水中的NH4+进行交换以达到脱氮 的目的。 常用斜发沸石作为除氨的离子交换体，它对氨离子的选 择优于钙、镁、钠等离子。
污水的脱氮除磷技术
主要内容
水体富营养化的概念、危害及控制方法 污水脱氮技术概述 污水除磷技术概述
污水同步脱氮除磷技术
脱氮新工艺、新技术介绍
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一、水体富营养化的概念、危害及控制方法
水体富营养化是由于氮、磷等植物营养物的排入引 起水体中藻类大量繁殖的现象。 在湖泊、水库、河口和港湾等水流较缓的区域，最 容易发生水体富营养化现象。一般来说，总磷和无机氮 分别为20mg/m3和300mg/m3，就可以认为水体已处于富营
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c、缺氧—好氧活性污泥法脱氮系统（A-O工艺）
缺氧—好氧活性污泥法脱氮系统 （前置反硝化脱氮系统）
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c、缺氧—好氧活性污泥法脱氮系统（A-O工艺）
反硝化反应器设置在流程的前端，而去除BOD、 进行硝化反应的综合好氧反应器则设置在流程的后端； 因此，可以实现进行反硝化反应时，利用原废水中的有 机物直接作为有机碳源，将从好氧反应器回流回来的含 有硝酸盐的混合液中的硝酸盐反硝化成为氮气； 而且，在反硝化反应器中由于反硝化反应而产生
c、缺氧—好氧活性污泥法脱氮系统（A-O工艺）
主要优点是：
① 工艺中只设一个污泥回流系统，好氧菌、硝化菌和反硝化
菌都处于缺氧—好氧交替的环境中，构成一个混合菌群，有利于改善 污泥沉降性能，控制污泥膨胀；
② 可得用前置的反硝化过程所产生的碱度补偿约50%的硝化过
程所消耗的碱度，因此对含氮浓度不高的废水可不必另行投药调节pH 值。
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d.硝化反应所需要的环境条件
两种硝化菌对环境的变化都很敏感，要求较苛刻，主要 如下： ① 好氧条件(DO不小于1mg/L)，并能保持一定的碱度以 维持稳定的pH值(适宜的pH为8.0~8.4)；
100 10 pH 1 Ka
NH4+
NH3+H+
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一、水体富营养化的概念、危害及控制方法
水体富营养化的防治是水环境保护中的重要问题， 受到国内外的重视，水体富营养化主要防治的方法 有：
（1）控制N、P的排放； （2）对废水作深度处理； （3）打捞藻类，人工曝气； （4）疏浚底泥；
（5）引水（不含营养物）稀释；
c：硝化反应所需要的环境条件
① 碳源：一是原废水中的有机物，当废水的C/N大于3~5时， 可认为碳源充足；二是外加碳源，多采用甲醇，乙醇等小分子碳
源，近年来报纸等纤维类碳源及缓释碳源的研究比较活跃；
② pH值：适宜的pH值是6.5~7.5，pH值高于8或低于6，反硝 化速率将大大下降；
③ 溶解氧：反硝化菌适于在缺氧条件下发生反硝化反应，
养化的状态。
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（1）在湖泊、水库等淡水区域水体富营养化主要表 现为绿藻和蓝藻的大量生长，也称水华现象；
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（2）在河口、海湾等区域的水体富营养化会导致红藻 等藻类的大量繁殖，也称为赤潮现象 。
的碱度可以随出水进入好氧硝化反应器，补偿硝化反应
过程中所需消耗碱度的一半左右；
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c、缺氧—好氧活性污泥法脱氮系统（A-O工艺）
好氧的硝化反应器设置在流程的后端，也可以使 反硝化过程中常常残留的有机物得以进一步去除，无需 增建后曝气池。 在A/O工艺中，回流比的控制非常重要，回流比过
主要缺点是：是二沉池中可能发生反硝化反应，使污泥上浮，
影响出水水质。
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d、氧化沟工艺
氧化沟功能分区示意图
由于氧化沟的运行工艺特征，会在其反应沟渠内的不同 部位分别形成好氧区、缺氧区，使得氧化沟内的活性污泥分别 经过好氧区和缺氧区，从而可以实现生物脱氮功能。
1、化学法除磷
废水中磷的存在有3 种形态: 正磷酸盐、
聚磷酸盐和有机磷。
在二级生化处理中, 能将聚磷酸盐和有机
磷转化成正磷酸盐, 然后在废水中加入药剂与磷酸
根进行反应生成沉淀去除, 同时生成的絮凝体对磷
也有吸附去除的作用。现在常用的化学试剂为含铁 离子、含钙离子或含铝离子等金属化合物。
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二、污水脱氮技术概述
之小结
相比物理化学方法，生物脱氮方法经济、
彻底，目来自百度文库应用广泛。生物脱氮工艺和技术 的研究仍有待加强，主要表现在脱氮菌的研
究，新型脱氮工艺的研究。
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三、污水除磷技术
化为NH3、NH4+，同时使NH3、NH4+进一步氧化成
NOx-－N。第二级池在缺氧条件下，将NOx-－N还 原为氮气，并逸出大气，应采取缺氧的运行方式。
碳源，既可投加CH3OH（甲醇）作为外加碳源，亦
可引入原废水作为碳源。 该工艺优点反应速率大，而且比较彻底。 缺点是处理设施多，占地面积大，造价高，管 理不够方便，因此在实践中采用比较少。
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a、传统脱氮工艺
第一级曝气池的功能： ① 碳化——去除BOD5、COD； ② 氨化——使有机氮转化为氨氮； 第二级是硝化曝气池，投碱以维持pH值； 第三级为反硝化反应器，可投加甲醇作为外加碳源 或引入原废水。 该工艺流程的优点是有机物降解菌、硝化 菌和反硝化菌分别在各自的反应池内生长繁殖，并 且有各自的沉淀池和回流设施，氨化、硝化、反硝 化分别在各自的反应池中进行，反应速率较快且较 彻底； 但缺点是处理设备多，造价高，运行管理 较为复杂。
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二、污水脱氮技术概述
２、生物脱氮
生物法是目前运用最广、最有研究前景的方法。
（１）生物脱氮的基本原理
传统的生物脱氮机理认为：脱氮过程一般包括氨化、硝化和反硝 化三个过程。
① 氨化（Ammonification）：废水中的含氮有机物，在生物处理过 程中被好氧或厌氧异养型微生物氧化分解为氨氮的过程；
低，会使脱氮池中的BOD/NO3-过高，导致反硝化菌因无
充足的NO3-作电子受体而影响反硝化的速率，更重要的 是出水硝态氮浓度高；反之，若回流比过高，则 BOD/NO3-过低，反硝化的作用因得不到足够的碳源而受 抑制。一般控制回流比为3~5Q。
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b：反硝化反应过程与方程式 在反硝化菌的代谢活动下， NO3-或NO2-中的N可以有 两种转化途径： ① 同化反硝化，即最终产物是有机氮化合 物，是菌体的组成部分； ② 异化反硝化，即最终产物是氮气（N2）。 以甲醇为电子供体：
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一、水体富营养化的概念、危害及控制方法
如果氮、磷等植物营养物质大量而连续地进入 湖泊、水库及海湾等缓流水体，将促进各种水生生 物的活性，刺激它们异常繁殖（主要是藻类），这 样就带来一系列严重后果： （1）藻类过度生长繁殖，将造成水中溶解氧的 急剧变化，有可能在一定时间内使水体处于严重缺 氧状态，严重影响鱼类的生存。
d.硝化反应所需要的环境条件
② 硝化反应的适宜温度是20~30C，15C以下时，
硝化反应的速率下降，小于5C时，完全停止
③ 进水中的有机物的浓度不宜过高
④ 硝化菌在反应器内的停留时间即污泥龄，必
须大于其最小的世代时间(一般为3~10天)。
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b、两级活性污泥法脱氮工艺
两级活性污泥法脱氮系统 （两级生物脱氮系统）
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b、两级活性污泥法脱氮工艺
将前两级BOD去除和硝化两道反应过程合在同 一反应器内进行，第一级池去除BOD，将有机氮转
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（2）藻类大量繁殖，降低了水的透明度；同时， 藻类的生长过程还会向水体排放有毒物质，影响鱼类
的生存；
（3）藻类在水体中占据的空间越来越大，占据
水体空间、阻塞水道，使鱼类活动的空间越来越小；
（4）沉于水底的死亡藻类在缺氧状态下腐化、
分解，使水体变黑、变臭。
２、生物脱氮
（3）反硝化
a、反硝化反应的基本原理
反硝化反应是指硝酸盐或亚硝酸盐在反硝化菌的作用下，被 还原为气态氮（N2）的过程； 反硝化菌属异养型兼性厌氧菌，在存在分子氧时，利用分子 氧作为最终电子受体分解有机物；在无分子氧时，则利用NO3-或NO2中的N5+和N3+作为电子受体，O2-作为受氢体生成H2O和OH-，有机物则作 为碳源及电子供体提供能量并得到氧化稳定。
所以反硝化反应宜于在缺氧条件下进行，溶解氧应控制在 0.5mg/l以下； ④ 温度：最适宜温度为20~40C，低于15C其反应速率将大 为降低。
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２、生物脱氮
（4）生物脱氮的工艺流程 a、传统脱氮工艺
活性污泥法传统脱氮工艺 （三级生物脱氮系统）
c：硝化反应过程与方程式 ① 亚硝化反应：
代表菌株：Nitrosomonas, Nitrosococcus,
Nitrosospira
② 硝化反应：
代表菌株：Nitrobacter, Nitrococcus,
Nitrospina, Nitrospira
③ 总的硝化反应：
如果不考虑合成，则：氧化1mg NH4+-N为NO3-N，需 氧4.57mg，需消耗碱度7.14mg(以CaCO3计)。
（6）使用化学药剂或引入病毒杀死藻类等。
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二、污水脱氮技术概述
１、物理化学法
（１）吹脱法 在碱性条件下，利用氨氮的气相浓度和液相浓度
之间的气液平衡关系进行分离的一种方法。
污水中的氨氮是以氨离子(NH4+)和游离氨(NH3)两
种形式保持平衡状态而存在：