生物脱氮除磷工艺
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• 氮磷浓度升高加速水体的“富营养化”过程；
太湖的富营养化
二、脱氮的物化法
废水中的氮以有机氮、氨氮、亚硝酸氮和硝酸氮 四种形式存在。
1）氨氮的吹脱法：
废水中，NH3与NH4+ 以如下的平衡状态共存：
NH 3
H2O
NH
4
OH
二、脱氮的物化法
NH 3
H 2O
NH
4
OH
这一平衡受pH的影响，pH为10.5~11.5时，因废水中的氮 呈饱和状态而逸出，所以吹脱法常需加石灰。
2、硝化反应过程及反应方程式：
③总反应：
NH
4
2O2
NO3
H2O
2H
加上合成，则：
NH
4
1.86O2
1.98HCO3
(0.0181
0.0025)C5 H 7O2 N
1.04H 2O 0.98NO3 1.88H 2CO3
氧化1 mg NH4+-N为NO3—N，需氧4.57mg，其中亚硝化反 应3.43mg，硝化反应1.14mg，需消耗碱度7.14mg(以CaCO3 计)
反硝化反应的方程式
• 以[H]为电子供体：
NO3 2[H ] NO2 H 2O
2H 2NO2 6[H ] N 2 4H 2O
反硝化反应方程式
• 以甲醇为电子供体：
3NO3 CH 3OH 3NO2 2H 2O CO2
2H 2NO2 CH 3OH N 2 3H 2O CO2
出水Байду номын сангаас
二、脱氮的物化法
3）选择性离子交换法去除氨氮：
采用沸石作为除氨的离子交换体。
进水
澄清或 过滤
沸石 离子 交换 床
出水
再生液 脱氮
NH3或N2
三、除磷的物化法（混凝沉淀法）
1）铝盐除磷:
Al 3 PO43 AlPO4
一般用Al2(SO4)3，聚氯化铝（PAC）和铝酸钠（NaAlO2） 2）铁盐除磷：FePO4 、 Fe(OH)3 一般用FeCl2、FeSO4 或 FeCl3 、Fe2(SO4)3 3）石灰混凝除磷:
1、硝化细菌的特性
●都是革兰氏阴性、无芽孢的短杆菌和球菌； ●强烈好氧，不能在酸性条件下生长； ●无需有机物，以无机含氮化合物为能源，以无机C
（CO2或HCO3-）为碳源； ●化能自养型； ●生长缓慢，世代时间长。
2、硝化反应过程及反应方程式：
①亚硝化反应：
NH
4
1.5O2
NO2
H2O
2H
2、硝化反应过程及反应方程式：
②硝化反应：
加上合成，则：
NO2 0.5O2 NO3
400NO2
NH
4
4H 2CO3
HCO3
195O2
C5 H 7O2 N 3H 2O 400NO3
硝酸盐细菌的产率是：0.02g/gNO2-N 氧化1mg NO2-N为NO3-N，需氧 1.11mg
几乎不消耗碱度
5Ca 2
4OH
3HPO
2 4
Ca5 (OH )( PO4 )3
3H 2O
羟磷灰石
第二节 废水生物脱氮的基本原理
一、生物脱氮的基本过程：
①氨化(ammonification) ——含氮有机物，在生物处理过程中 被（好氧或厌氧）异养微生物氧化分解为氨氮；
②硝化(nitrification) ——由好氧自养硝化菌将氨氮转化为 NO2和NO3；
③反硝化(denitrification) ——缺氧条件下，在异养反硝化菌 的作用下将NO2和NO3还原转化为N2。
二、硝化反应（Nitrification）
• 分为两步：
NH
4
NO2
NO2 NO3
由两组自养型硝化菌分步完成： ①氨氧化细菌，或亚硝化细菌（Nitrosomonas）；
②亚硝酸盐氧化细菌，或硝化细菌（Nitrobacter）
2 反硝化反应的影响因素
• 碳源：
①废水中有机物，若BOD5/TKN>3~5时，即可； ②外加碳源，多为甲醇； ③内源呼吸碳源—细菌体内的原生物质及其贮存 的有机物。 • 适宜pH：6.5~7.5；
• 溶解氧应控制在0.5mg/l以下；
• 适宜温度：20~40C
生物脱氮的基本原理
生物脱氮除磷工艺
概述 生物脱氮原理 生物脱氮工艺与技术 生物除磷原理 生物除磷工艺与技术 同步脱氮除磷工艺
第一节 概述
一、营养元素的危害 二、脱氮的物化法 三、除磷的物化法
一 营养元素的危害
• 氨氮会消耗水体中的溶解氧；
• 含氮化合物对人和其它生物有毒害作用：
➢ 氨氮对鱼类有毒害作用； ➢ NO3和NO2可被转化为亚硝胺——“三致”物质； ➢水“Bl中ueNbOab3y高”；，可导致婴儿患变性血色蛋白症——
3、硝化反应的环境条件：
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)；
②一般要求进水BOD5在15~20mg/l以下； ③适宜温度：20~30C；
< 15C，速率下降；<5C，完全停止； ④污泥龄，须大于其最小世代时间(一般为3~10天)； ⑤抑制物质：
加上合成，则：
55NH4++76O2+109HCO3-
C5H7O2N+54NO-2+57H2O+104H2CO3
●亚硝酸盐细菌的产率是：0.146g/g NH4+-N ●氧化1mg NH4+-N为NO2--N，需氧3.16mg ●氧化1mg NH4+-N为NO2--N，需消耗7.08mg碱度以(CaCO3计)
高浓度的氨氮、（亚）硝酸盐、有机物、重金属离 子等
三、反硝化反应
1、反硝化反应过程及反硝化菌 • 定义：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，并不是一类专门的细菌，分
属近十个不同的属，存在于土壤和污水处理系统中，如变形 杆菌、假单胞菌等，土壤微生物中有50%是这一类具有还原 硝酸盐能力的细菌； • 反有机硝物化为菌电能子在供缺体氧，条而件将下氮，还以原NO；2-N或NO3-N为电子受体，以 • ①同化反硝化，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，最终产物为分子态的氮气。
进水
石灰或 石灰乳
吹
调节pH值
沉淀池
脱
塔
排泥
吹脱法脱氨工艺流程
出水
二、脱氮的物化法
2）加氯法去除氨氮：
NH
4
HOCl
NH 2Cl
H
H 2O
2NH 2Cl HOCl N2 3Cl H 2O 3H
每mgNH4+--N被氧化为氮气，至少需要7.5mg的氯。
NaOCl
进水
加氯反应池
吸活 附性 塔炭
太湖的富营养化
二、脱氮的物化法
废水中的氮以有机氮、氨氮、亚硝酸氮和硝酸氮 四种形式存在。
1）氨氮的吹脱法：
废水中，NH3与NH4+ 以如下的平衡状态共存：
NH 3
H2O
NH
4
OH
二、脱氮的物化法
NH 3
H 2O
NH
4
OH
这一平衡受pH的影响，pH为10.5~11.5时，因废水中的氮 呈饱和状态而逸出，所以吹脱法常需加石灰。
2、硝化反应过程及反应方程式：
③总反应：
NH
4
2O2
NO3
H2O
2H
加上合成，则：
NH
4
1.86O2
1.98HCO3
(0.0181
0.0025)C5 H 7O2 N
1.04H 2O 0.98NO3 1.88H 2CO3
氧化1 mg NH4+-N为NO3—N，需氧4.57mg，其中亚硝化反 应3.43mg，硝化反应1.14mg，需消耗碱度7.14mg(以CaCO3 计)
反硝化反应的方程式
• 以[H]为电子供体：
NO3 2[H ] NO2 H 2O
2H 2NO2 6[H ] N 2 4H 2O
反硝化反应方程式
• 以甲醇为电子供体：
3NO3 CH 3OH 3NO2 2H 2O CO2
2H 2NO2 CH 3OH N 2 3H 2O CO2
出水Байду номын сангаас
二、脱氮的物化法
3）选择性离子交换法去除氨氮：
采用沸石作为除氨的离子交换体。
进水
澄清或 过滤
沸石 离子 交换 床
出水
再生液 脱氮
NH3或N2
三、除磷的物化法（混凝沉淀法）
1）铝盐除磷:
Al 3 PO43 AlPO4
一般用Al2(SO4)3，聚氯化铝（PAC）和铝酸钠（NaAlO2） 2）铁盐除磷：FePO4 、 Fe(OH)3 一般用FeCl2、FeSO4 或 FeCl3 、Fe2(SO4)3 3）石灰混凝除磷:
1、硝化细菌的特性
●都是革兰氏阴性、无芽孢的短杆菌和球菌； ●强烈好氧，不能在酸性条件下生长； ●无需有机物，以无机含氮化合物为能源，以无机C
（CO2或HCO3-）为碳源； ●化能自养型； ●生长缓慢，世代时间长。
2、硝化反应过程及反应方程式：
①亚硝化反应：
NH
4
1.5O2
NO2
H2O
2H
2、硝化反应过程及反应方程式：
②硝化反应：
加上合成，则：
NO2 0.5O2 NO3
400NO2
NH
4
4H 2CO3
HCO3
195O2
C5 H 7O2 N 3H 2O 400NO3
硝酸盐细菌的产率是：0.02g/gNO2-N 氧化1mg NO2-N为NO3-N，需氧 1.11mg
几乎不消耗碱度
5Ca 2
4OH
3HPO
2 4
Ca5 (OH )( PO4 )3
3H 2O
羟磷灰石
第二节 废水生物脱氮的基本原理
一、生物脱氮的基本过程：
①氨化(ammonification) ——含氮有机物，在生物处理过程中 被（好氧或厌氧）异养微生物氧化分解为氨氮；
②硝化(nitrification) ——由好氧自养硝化菌将氨氮转化为 NO2和NO3；
③反硝化(denitrification) ——缺氧条件下，在异养反硝化菌 的作用下将NO2和NO3还原转化为N2。
二、硝化反应（Nitrification）
• 分为两步：
NH
4
NO2
NO2 NO3
由两组自养型硝化菌分步完成： ①氨氧化细菌，或亚硝化细菌（Nitrosomonas）；
②亚硝酸盐氧化细菌，或硝化细菌（Nitrobacter）
2 反硝化反应的影响因素
• 碳源：
①废水中有机物，若BOD5/TKN>3~5时，即可； ②外加碳源，多为甲醇； ③内源呼吸碳源—细菌体内的原生物质及其贮存 的有机物。 • 适宜pH：6.5~7.5；
• 溶解氧应控制在0.5mg/l以下；
• 适宜温度：20~40C
生物脱氮的基本原理
生物脱氮除磷工艺
概述 生物脱氮原理 生物脱氮工艺与技术 生物除磷原理 生物除磷工艺与技术 同步脱氮除磷工艺
第一节 概述
一、营养元素的危害 二、脱氮的物化法 三、除磷的物化法
一 营养元素的危害
• 氨氮会消耗水体中的溶解氧；
• 含氮化合物对人和其它生物有毒害作用：
➢ 氨氮对鱼类有毒害作用； ➢ NO3和NO2可被转化为亚硝胺——“三致”物质； ➢水“Bl中ueNbOab3y高”；，可导致婴儿患变性血色蛋白症——
3、硝化反应的环境条件：
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)；
②一般要求进水BOD5在15~20mg/l以下； ③适宜温度：20~30C；
< 15C，速率下降；<5C，完全停止； ④污泥龄，须大于其最小世代时间(一般为3~10天)； ⑤抑制物质：
加上合成，则：
55NH4++76O2+109HCO3-
C5H7O2N+54NO-2+57H2O+104H2CO3
●亚硝酸盐细菌的产率是：0.146g/g NH4+-N ●氧化1mg NH4+-N为NO2--N，需氧3.16mg ●氧化1mg NH4+-N为NO2--N，需消耗7.08mg碱度以(CaCO3计)
高浓度的氨氮、（亚）硝酸盐、有机物、重金属离 子等
三、反硝化反应
1、反硝化反应过程及反硝化菌 • 定义：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，并不是一类专门的细菌，分
属近十个不同的属，存在于土壤和污水处理系统中，如变形 杆菌、假单胞菌等，土壤微生物中有50%是这一类具有还原 硝酸盐能力的细菌； • 反有机硝物化为菌电能子在供缺体氧，条而件将下氮，还以原NO；2-N或NO3-N为电子受体，以 • ①同化反硝化，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，最终产物为分子态的氮气。
进水
石灰或 石灰乳
吹
调节pH值
沉淀池
脱
塔
排泥
吹脱法脱氨工艺流程
出水
二、脱氮的物化法
2）加氯法去除氨氮：
NH
4
HOCl
NH 2Cl
H
H 2O
2NH 2Cl HOCl N2 3Cl H 2O 3H
每mgNH4+--N被氧化为氮气，至少需要7.5mg的氯。
NaOCl
进水
加氯反应池
吸活 附性 塔炭