氮磷污染危害及脱氮除磷基本概念

好氧环境下主要发生有机物的降解、有机氮 的氨化、氨氮的氧化以及同步硝化反硝化反应。
简单的说：
混合液中既不存在溶解氧，又 不存在硝酸盐的状态为厌氧状态；
存在硝酸盐但不存在溶解氧的 状态为缺氧状态；
混合液中溶解氧作为主要电子 受体的状态为好氧状态。
随着污水处理技术的不断发展，厌氧、缺 氧、好氧等污水处理技术术语的含义在不同 的污水、污泥处理工艺操作中也不断的发展 并发生深刻变化，使其具有不同的内在涵义 和不断扩展的外延。
1.3.2国内外污水氮磷去除 1.我国污水氮磷去除指标值 氮磷指标值值变化如表4所示。
表4 氮磷指标值变化 单位 (mg/L)
标准变化
NH3-N
TP
TN
二级
25
1.0
括号外数值为 GB8978-1996 一级
15
0.5
水温﹥12 ℃的 标准，括号内
一级B
8（15）
1.0
20
为水温≤12 ℃
的标准
GB18918-
鱼虾产卵场等。 3. III类 主要适用于集中式生活饮用水水源地二级保护区、一般鱼类保护区 及游泳区。 4. IV类 主要适用于一般工业水区及人体非直接接触的娱乐用水区。 5. V类 主要适用于农业用水区及一般景观要求水域。
（3）《海水水质标准》（GB3097-1997） 目前污水排海工程按该标准控制达标，经环境容量预测确定
六湖连通：将东湖、沙湖、北湖、杨春湖、 严东湖、严西湖六个湖泊贯通，并与长江相连， 实现引江济湖、湖湖连通，从而改善武汉地区水 域环境
引江济湖工程的目的是“换”，通过“换”， 使得污染水源的各个污染指标得到稀释，从而增 强污染水体的自净能力，以达到对水质的优化。
类似有西湖调水工程、玄武湖调水工程等。
据估算，我国人均体内排出的磷为1.8g/d左右。 生活污水中含有机氮和氨态氮，其来自于食物中 蛋白质代谢的废弃物。一般每人产生11g/d氮态废 物。新鲜生活污水中有机氮约占40%，氨氮约占 60%。
1.1.2工业污染源
食品加工企业（乳制品行业）、化肥生产企业 等工业废水中含有大量较高浓度的氮。
含磷工业主要是磷化工题，下面从参与反 应的微生物、呼吸类型、最终电子受体、主 要代谢反应、典型工艺操作及其组合等方面 对这些术语进行综合分析和汇总说明。见下 表：
状态划分
呼吸类 主要最终 参与活动的主要微
型 电子受体
生物
主要生物反应
典型最终产物
典型工艺
1、完全厌 氧（甲烷
化）
厌氧
低分子有 机物CO2
一级A
5（8）
0.5
15
2002
二级
25（30）
3
5
未来
1
0.1
5
2.国外污水氮磷去除指标值
美国制定了污水处理厂污染物排放的基本标准，即 “双30标准”：BOD、SS排放指标均为30mg/L。
在Lake Tahoe（太浩湖）、Great Lakes（北美五大 湖）、The Occoquan Reservoir and the Chesapeake Bay、 Northern Gulf of Mexico四个流域或地区执行非常严格 的氮磷排放标准：TN 低于3mg/L 或5mg/L，TP 低于 0.1mg/L 或0.2mg/L。
1.4.2 缺氧
缺氧状态下混合液中不存在溶解氧（或溶 解氧浓度极低），而存在大量的硝酸盐氮。
此时由于混合液中的溶解氧浓度极低，不 足以供给氧化还原反应的电子受体，因此该 过程中主要以硝酸盐作为电子受体，在此过 程中主要发生有机物的降解反应以及反硝化 反应。
1.4.3 好氧
好氧状态是指污水中存在溶解氧的状态（一 般指溶解氧浓度>1mg/L）。此时混合液中的电 子受体主要为溶解氧，在溶解氧不足的情况下， 混合液中的部分硝酸盐也会作为电子受休。
1.3污水处理水质目标与国内外污水氮磷去除标准
1.3.1污水处理水质目标和水质标准
1.城市污水处理的水质对象与方法
主要对象： ＣＯＤ、ＢＯＤ５、 SS和氮磷营养物质
方法： 机械法、化学法、生化法（污水处理工艺流程核心）
2.污水处理水质目标和水质标准
城市污水和污泥经过有效处理之后，其排放、利用 和处置的去向往往因地而异，因此必须根据当地的具 体情况，依据国家和地方的有关水质标准和接纳水体 的等级划分（水质目标），合理确定城市污水处理厂 的污水处理程度和水质指标
（1）《城镇污水处理厂污染物排放标准》 （GB18918-2002）。基本控制项目最高允许排放浓 度（日均值）如表1所示。
表1基本控制项目最高允许排放浓度（日均值） 单位（mg/L)
（2）《地面水环境质量标准》（GB3838-2002）。
表2 地面水环境质量标准（GB3838-2002)（摘录） 单位（mg/L）
1.1.3农业面源
面源性的农业污染物，包括肥料、农药和动物 粪便。
肥料和农药通过雨水冲淋、农业排水和地表径 流进入河道和水体，成为直接营养源。
畜禽养殖业废料和水中野生动物的排泄物，氮 磷含量相当高，也会大量进入水体。
1.1.4 沉积物中氮和磷的排放
沉积物是湖泊的主要污染内源，是污染物的蓄 积库。各途径的营养盐经湖泊物理、化学、生物 化学作用沉积湖底，成为湖泊营养盐的内负荷。
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天生我材必有用，千金散尽还复来。09:48:2209:48:2209:4811/19/2020 9:48:22 AM
内源性负荷：内源性负荷是沉积物中氮和磷的 释放、水生动植物新陈代谢分解 等。
1.1.1生活污染源
人类生活过程中产生的的污水，是水体的主要 污染源之一。
生活污水中含大量有机物如 纤维素、淀粉、糖 类脂肪蛋白质等；常含病原菌、病毒和寄生虫卵； 含无机盐类氯化物、硫酸盐、磷酸盐、碳酸氢盐 和钠、钾、钙、镁等。
国家或
TN
地区 mg/L
%
TP
mg/L
%
规模 PE
15
2
欧盟
70~80
80
10
1
10000~100000 >100000
2
德国
18
70
1
10000~100000 >100000
15
70
2
80
法国
10
70
1
90
10000~100000 >100000
英国
同欧盟
10000~100000 >100000
1.4 污水脱氮除磷厌氧、缺氧、好氧基 本概念辨析
由于生物脱氮、除磷的需要，在传统活性污 泥法的基础上，将厌氧状态组合到活性污泥中， 因此在生物反应器中就产生了厌氧、缺氧、好氧 的分区状态；或者是在同一生化反应器中反复周 期地实现厌氧、缺氧、好氧状态。
污水中的厌氧、缺氧、好氧状态不仅体现在 溶解氧的变化上，也体现在参与反应的微生物、 呼吸类型、最终电子受体等方面。
澳大利亚的氮污染物排放标准也分为国家标准 和地方标准，如国家排放标准规定：
出水TN<10mg/L的概率至少保证90%； 同时出水TN<5mg/L的概率至少保证50%。
某地方排放标准规定： 出水TN<5mg/L的概率至少保证90%； 同时出水TN<3mg/L的概率至少保证50%。
欧洲的氮磷排放标准按规模分别制定。 表5 欧盟部分国家氮磷排放限值及达标率
在湖泊环境发生变化时（如入湖营养盐负荷减 少或完全截污后），沉积物中的营养盐会逐步释 放出来，补充湖水中的营养盐。
1.2 氮磷污染危害与水质富营养化
氮素物质对水体环境和人类都具有很大的危害， 主要表现在以下几个方面：
①氨氮会消耗水体中的溶解氧（氨化、硝化） ②含氮化合物对人和其它生物有毒害作用： a.氨氮对鱼类有毒害作用 b. NO 3-和NO 2-可被转化为亚硝胺——一种 “三致”物质 ③加速水体的“富营养化”过程
（4）《城市污水再生利用 城市杂用水水质标准》 （GB/T18920-2002）。该标准是城市污水再生后 回用于生活杂用水的水质标准。
（5）《农田灌溉水质标准》（GB 5084-2005）。 当出水用于农灌时应执行的标准。
（6）《农用污泥中污染物控制标准》（GB428484）。该标准适用于城市污水处理厂污泥用于农田 时的控制标准。
水体富营养化:
是指在人类活动的影响下，生物所需的氮、 磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓 流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖， 水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生 物大量死亡的现象。
以武汉东湖为例，据中科院水生所、武汉大学 生物系等单位调查，在60年代初，水体尚未呈富 营养状态时，全湖的浮游生物、漂浮生物、挺水 植物、沉水植物与底栖动物构成良好的生物系统， 具有一定群落规律。其水生维管束植物多达83种 53属29科，全湖植被覆盖率达到83%。
序号 参数
I类
II类
III类
IV类
V类
7
氨氮
0.15
0. 5
1.0
1.5
2.0
8
总磷
0.02（湖、 0.1（湖、 0. 2（湖、 0.3（湖、 0.3（湖、 库0.01） 库0.025） 库0.05） 库0.1） 库0.1）
9
总氮
0.2
0.5
1.0
1.5
2.0
1. I类 主要适用于源头水、国家自然保护区。 2. II类 主要适用于集中式生活饮用水水源地一级保护区、珍贵鱼类保护区、
1.4.1 厌氧