生物脱氮除磷

第十八章城市污水的深度处理
一、氮的去除
1. 机理
硝化：氨氮——硝酸盐＋亚硝酸盐（氧的存在）＋水＋氢根（消耗碱度）
作用菌：硝化细菌（硝酸盐菌和亚硝酸盐菌）
特点：化能自养，专性好氧，生长率低，对环境条件敏感
适宜条件：温度，20-30摄氏度，（15度以下下降，5度以下停止）
DO，2mg/L以上，小于2抑制，小于1.0mg/L完全抑制
PH，7－8（为什么图18－4，6中要加碱）
营养，BOD5/TKN低较好，为什么？
反硝化：硝酸盐及亚硝酸盐——二氧化碳＋氮气＋水＋氢氧根
作用菌：反硝化菌（硝酸还原菌＋亚硝酸还原菌）
特点：异养兼性菌，需要有机碳的存在（且易于生化），温度范围较宽
适宜条件：温度，5-40摄氏度（15度以下下降）
pH，6.5-7.5
DO，小于0.5mg/L较好，高于0.5脱氮效率明显下降
营养，BOD5/TKN>3-5，提问：三种工艺碳源？本身、原水、外加
2. 工艺分解
Barth三段法：有机物氧化＋硝化（合并）＋反硝化，沉淀系统和污泥回流系统独立反硝化碳源：外加碳源（甲醇）
硝化：碱的投加
Bardenpho：缺氧1＋好氧1＋缺氧2＋好氧2＋沉淀
缺氧1：碳源为原水，硝酸盐氮来自于好氧池回流混合液
缺氧2：碳源为内源呼吸碳源
好氧1：去除有机物，硝化产生硝酸盐供反硝化作用
好氧2：吹脱氮气——防止污泥上浮
缺氧——好氧：反硝化前置（Bardenpho前一半工艺），广泛采用
缺氧：碳源为原水，硝酸盐氮来自于好氧池回流混合液
污泥上浮可能原因？
后二者均无需投加碱度，为什么？反硝化作用产生氢氧根离子，直接进入硝化池中补充碱度内回流NR（内循环）：混合液回流量与入流污水量之比，典型城市污水300-500％
外回流：回流污泥与混合液MLSS之比
3. 新型工艺
原则：控制DO（不同段停留时间）、营养、碱度、pH、内回流（碳源）、污泥回流、温度等氧化沟、SBR
A-O：缺氧－好氧（anoxic-aerobic）如果将A段控制在厌氧状态，则为厌氧－好氧（anaerobic-aerobic），控制一定参数，即可脱氮，又可除磷
二、磷的去除
1. 机理
聚磷菌的聚磷作用，兼性细菌，磷——磷酸盐（有机磷转化）
厌氧：有机物质（厌氧转化为乙酸苷）——聚磷菌吸收储存作为营养源(PHB)——同时释放分解磷酸盐，获得能量以便生存
好氧：PHB好氧分解——能量——吸收磷酸盐——剩余污泥排放
特点：厌氧放磷越多——合成PHB越多——好氧聚磷越多
1.0mg放磷——
2.0-2.4mg吸收磷
适宜条件：有机物的可生化性、
泥龄（7-10天，避免硝化可增大排泥）、
回流比（50-70％）
水力停留时间（厌氧1.5-2.0h，好氧4-6h）
DO（厌氧段0.2mg/L以下，好氧段2.0-3.0mg/L以上，为什么？）
营养BOD5/TP>20，SBOD5>10（TP<1mg/L），SBOD5>20（TP<0.5mg/L）
碳源为低级脂肪酸（如厌氧上清液），为什么？
pH 低利于释放，高利于吸收，6.5-8.0
温度5-35
2. 工艺分解
A-O法
Phostrip法：常规活性污泥（主路）＋厌氧放磷＋上清液化学沉淀（回流污泥过程，旁路）回流污泥厌氧放磷后＋进水——曝气池吸收磷
三、生物脱氮除磷
1. 工艺
A-A-O：厌氧——缺氧——好氧
OW ASA：厌氧上清液回流到厌氧或缺氧段，促进放磷或反硝化，为什么能？
改进Bardenpho：厌氧——缺氧——好氧——缺氧——好氧，A—A-O—A-O串联
UCT工艺：回流系统改变——提供缺氧池中的硝酸盐——弥补厌氧池中污泥的流失
焦点：增加厌氧段
SBR：进水——好氧分解有机物——厌氧发酵、反硝化——停止搅拌、厌氧放磷——曝气，硝化、吸收磷——停止曝气，静止沉淀
2. 影响因素
脱氮除磷分别需要低负荷高泥龄（硝化）；高负荷低泥龄，为什么？
F/M 0.1-0.18kgBOD5/kgMLVSS d
MCRT 8-15d
水力停留时间厌氧1-2h 缺氧1.5-2.0h 好氧6h以上
内回流和外回流300-500％，50-100％（最低，避免过多硝酸盐进入厌氧段，干扰磷的释放，为什么硝酸盐会干扰磷的释放？反硝化菌活性增强，聚磷菌活性降低）
BOD5/TKN >4.0（甲醇）BOD5/TP>20（低级脂肪酸）
DO 厌氧0.2以下，缺氧0.5以下，好氧2-3之间
PH 7.0以上，<6.5，可投加石灰
温度高对于硝化有利，低对于除磷有利，需具体问题具体分析
ORP氧化还原电位——在线控制，厌氧<-250mV，缺氧-100，好氧40
DO，硝酸盐——ORP（正相关），磷酸盐——ORP（负相关）。