脱氮除磷污水处理工艺12739
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图3 SHARON工艺实际构筑物
SHARON反应器使一半的氨氮氧化至亚硝酸氮（无需 控制pH），剩余一半氨氮与转化而来的亚硝酸氮 （进水总氨氮的一半）刚好形成1∶1 ANAMMOX所需 的摩尔关系，使氨氮和亚硝酸氮自养直接转化为氮 气。与传统的硝化/反硝化过程相比， SHARON/ANAMMOX过程可使运行费用减少90%，CO2排 放量减少88%，不产生N2O 有害气体，无需有机物， 不产生剩余污泥，节省占地50%，具有显著的可持续 性与经济效益特点。图4显示了气体循环ANAMMOX反 应塔现场实物图片（利用一废弃浓缩池改建而成）。 经SHARON/ANAMMOX对污泥消化液单独进行脱氮处理 可使整个处理厂出水氮浓度下降至少5 mgN/L，与原 始设计相比出水刚好能满足未来出水标准。
图4 ANAMMOX反应塔现场实物
ANAMMOX
随着氮素污染的加剧，除氮技术的研究和应用引起了人们的关注. 在氮素污染物的控制中，目前国内外主要采用生物脱氮技术，研究的热 点集中在如何改进传统的硝化-反硝化工艺.从微生物学的角度看，硝化 和反硝化是两个相互对立的生化反应.前者借助硝化细菌的作用，将氨氧 化为硝酸，需要氧的有效供给；而后者则是一个厌氧反应，只有在无氧 条件下，反硝化细菌才能把硝酸还原为氮气.此外，在环境中存在有机物 时，自养型硝化细菌对氧和营养物质的竞争能力劣于异养型微生物，其 生长速度很容易被异养型微生物超过，并因此而难以在硝化中发挥应有 的作用；但要使反硝化反应顺利进行，则必须为反硝化细菌提供合适的 电子供体(通常为有机物如甲醇等).最近发现，氨可直接作为电子供体进 行反硝化反应，即所谓的厌氧氨氧化(ANAMMOX，Anaerobic Ammonia Oxidation).这一重大的新发现为改进传统的生物脱氮技术提供了理论依 据.若能开发利用厌氧氨氧化进行生物脱氮，不仅可以大幅度地降低硝化 反应的充氧能耗，免去反硝化反应的外源电子供体，而且还可改善硝化 反应产酸，反硝化反应产碱而均需中和的状况.其中后两项对控制化学试 剂消耗，防止可能出现的二次污染具有重要作用.
除磷脱氮 DOKHAVEN污水处理厂在它1987年投入运行后已升级多次。除经济利益的驱动外，主要是因为环境标准的不断提
高。出水对磷的限制早在1995年便已非常严格，要求出水磷的浓度最高标准为1 mgP/L。这意味着原始设计不能满足 排放要求，处理工艺必须升级。因受场地限制，一种精心设计的化学方法被选择在 A段曝气池进行除磷，这是因为若 在B段曝气池实施化学除磷会影响硝化过程。一种铁盐、一种混凝剂、一种絮凝剂被结合在一起用于化学除磷，这种 方法称为“三药剂”方法。这种特殊的方法比传统化学方法能节省40%的运行费用。因此，可做到环境与经济效益上 的双赢。[KG)]
从2006年起对出水氮的限制将由现在的TKN改为总氮控制。显然，原始设计不能满足新的要求，不得不寻求适合 该处理厂特点的新方法。SHARON和ANAMMOX这两项最新的现代技术因此成了单独处理污泥消化液的首选。根据SHARON 技术原理，带余温的污泥硝化液刚好满足中温亚硝化对温度的需要。SHARON技术除节省 1/4供氧量的特点外，还具有 低的投资费用、低的运行费用、不产生化学副产品、运行维护简单、启动容易、对高进水SS浓度不敏感、无异味等运 行优势。图3为一SHARON工艺的现场图片。
合成 ADP PHB
厌氧段
PHB ADP
降解 ATP 无机物
好氧段
聚磷菌的作用机理
短程硝化反硝化、厌氧氨氧化、
反硝化除磷理论的工艺： SHARON工艺、ANAMMOX工 艺、 CANON工艺、 SHARON
与ANAMMOX联合工艺、 PHOREDOX工艺、BCFS工艺
中温亚硝化(SHARON)
SHARON工艺又叫短程硝化-反硝化。SHARON工艺是荷兰Delft技术大学开发的一种 新型的脱氮工艺。其基本原理可用方程式(1)表示,即碱度充足的条件下,污水中50%的 氨氮被亚硝化菌氧化为ＮＯ2---Ｎ。因仅一半氨氮被氧化且硝化作用仅进行到亚硝化 阶段,SHARON常又称为半硝化。
↓ ←反硝化菌
氮气
生物法除磷的理论基础:
生物除磷是利用聚磷菌一类的微生物，能够过量 地，在数量上超过其生理需要，从外部环境摄取 磷，并将磷以聚合的形态储藏在体内，形成高磷 污泥，排出系统外，达到从污水中除磷的效果。
有机磷 ADP
ATP 无机磷
释放
聚磷菌
Baidu Nhomakorabea
无机磷 ATP
ADP 有机磷
聚磷
→
聚磷菌
溶解质 ATP
ＮＯ2-为硝化终产物。SHARON工艺适用于含高 浓度氨(>500ｍｇ/Ｌ)废水的处理工艺,
尤其适用于具有脱氮要求的预处理或旁路处 理,如污泥消化池上清夜的处理。目前荷兰已 有两家污水处理厂采用了此工艺。
ＳＨＡＲＯＮ工艺主要有2个反应条件,一是碱度,
另一是温度。从式(1)中可看出1ｍｏｌＮＨ+4需要1ｍｏｌＨＣＯ-3, 若碱度供应不足,ｐＨ会迅速下降,若降至6 4以下,反应将停止,这与传 统的硝化反应相似。另一方面温度要求25℃以上。温度是用以使亚 硝化菌占优势从而控制硝化过程。图1显示了温度对亚硝化菌和硝化 菌的最小泥龄的影响。当温度高于15℃时,亚硝化菌的最小泥龄低于 硝化菌的最小泥龄,因此在高温度条件下(图中为35℃)通过控制泥龄, 可将长泥龄的硝化菌清洗出系统,保证硝化过程停留在半硝化(ＮＯ-2) 阶段。
→ 0.5ＮＨ4++0.75Ｏ2 0.5ＮＯ2-+Ｈ++0.5Ｈ2Ｏ
(1)
该工艺的本质是通过控制环境温度造成两类细 菌不同的增长速率,利用该动力学参数的不同造 成“分选压力” 。使用无需污泥停留(以恒化器方 式运行,其SRT=HRT)的单个CSTR反应器来实现, 在较短的HRT(即SRT)和30 ~40℃的条件下,可 有效地通过种群筛选产生大量的亚硝酸盐氧化 菌,并使硝化过程稳定地控制在亚硝化阶段,以
脱氮除磷污水处理工艺
生物法脱氮的理论基础:
废水中的氮一般以有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐
氮等四种形态存在。其中有机氮占生活污水含氮量的 40%~60%，氨氮占50%~60%，亚硝酸盐氮和硝酸盐氮 仅占0%~5%。因此在传统的生物处理中将
氨化菌 硝化菌
↓
↓
有机氮—→氨氮—→亚硝态氮、硝态氮
SHARON反应器使一半的氨氮氧化至亚硝酸氮（无需 控制pH），剩余一半氨氮与转化而来的亚硝酸氮 （进水总氨氮的一半）刚好形成1∶1 ANAMMOX所需 的摩尔关系，使氨氮和亚硝酸氮自养直接转化为氮 气。与传统的硝化/反硝化过程相比， SHARON/ANAMMOX过程可使运行费用减少90%，CO2排 放量减少88%，不产生N2O 有害气体，无需有机物， 不产生剩余污泥，节省占地50%，具有显著的可持续 性与经济效益特点。图4显示了气体循环ANAMMOX反 应塔现场实物图片（利用一废弃浓缩池改建而成）。 经SHARON/ANAMMOX对污泥消化液单独进行脱氮处理 可使整个处理厂出水氮浓度下降至少5 mgN/L，与原 始设计相比出水刚好能满足未来出水标准。
图4 ANAMMOX反应塔现场实物
ANAMMOX
随着氮素污染的加剧，除氮技术的研究和应用引起了人们的关注. 在氮素污染物的控制中，目前国内外主要采用生物脱氮技术，研究的热 点集中在如何改进传统的硝化-反硝化工艺.从微生物学的角度看，硝化 和反硝化是两个相互对立的生化反应.前者借助硝化细菌的作用，将氨氧 化为硝酸，需要氧的有效供给；而后者则是一个厌氧反应，只有在无氧 条件下，反硝化细菌才能把硝酸还原为氮气.此外，在环境中存在有机物 时，自养型硝化细菌对氧和营养物质的竞争能力劣于异养型微生物，其 生长速度很容易被异养型微生物超过，并因此而难以在硝化中发挥应有 的作用；但要使反硝化反应顺利进行，则必须为反硝化细菌提供合适的 电子供体(通常为有机物如甲醇等).最近发现，氨可直接作为电子供体进 行反硝化反应，即所谓的厌氧氨氧化(ANAMMOX，Anaerobic Ammonia Oxidation).这一重大的新发现为改进传统的生物脱氮技术提供了理论依 据.若能开发利用厌氧氨氧化进行生物脱氮，不仅可以大幅度地降低硝化 反应的充氧能耗，免去反硝化反应的外源电子供体，而且还可改善硝化 反应产酸，反硝化反应产碱而均需中和的状况.其中后两项对控制化学试 剂消耗，防止可能出现的二次污染具有重要作用.
除磷脱氮 DOKHAVEN污水处理厂在它1987年投入运行后已升级多次。除经济利益的驱动外，主要是因为环境标准的不断提
高。出水对磷的限制早在1995年便已非常严格，要求出水磷的浓度最高标准为1 mgP/L。这意味着原始设计不能满足 排放要求，处理工艺必须升级。因受场地限制，一种精心设计的化学方法被选择在 A段曝气池进行除磷，这是因为若 在B段曝气池实施化学除磷会影响硝化过程。一种铁盐、一种混凝剂、一种絮凝剂被结合在一起用于化学除磷，这种 方法称为“三药剂”方法。这种特殊的方法比传统化学方法能节省40%的运行费用。因此，可做到环境与经济效益上 的双赢。[KG)]
从2006年起对出水氮的限制将由现在的TKN改为总氮控制。显然，原始设计不能满足新的要求，不得不寻求适合 该处理厂特点的新方法。SHARON和ANAMMOX这两项最新的现代技术因此成了单独处理污泥消化液的首选。根据SHARON 技术原理，带余温的污泥硝化液刚好满足中温亚硝化对温度的需要。SHARON技术除节省 1/4供氧量的特点外，还具有 低的投资费用、低的运行费用、不产生化学副产品、运行维护简单、启动容易、对高进水SS浓度不敏感、无异味等运 行优势。图3为一SHARON工艺的现场图片。
合成 ADP PHB
厌氧段
PHB ADP
降解 ATP 无机物
好氧段
聚磷菌的作用机理
短程硝化反硝化、厌氧氨氧化、
反硝化除磷理论的工艺： SHARON工艺、ANAMMOX工 艺、 CANON工艺、 SHARON
与ANAMMOX联合工艺、 PHOREDOX工艺、BCFS工艺
中温亚硝化(SHARON)
SHARON工艺又叫短程硝化-反硝化。SHARON工艺是荷兰Delft技术大学开发的一种 新型的脱氮工艺。其基本原理可用方程式(1)表示,即碱度充足的条件下,污水中50%的 氨氮被亚硝化菌氧化为ＮＯ2---Ｎ。因仅一半氨氮被氧化且硝化作用仅进行到亚硝化 阶段,SHARON常又称为半硝化。
↓ ←反硝化菌
氮气
生物法除磷的理论基础:
生物除磷是利用聚磷菌一类的微生物，能够过量 地，在数量上超过其生理需要，从外部环境摄取 磷，并将磷以聚合的形态储藏在体内，形成高磷 污泥，排出系统外，达到从污水中除磷的效果。
有机磷 ADP
ATP 无机磷
释放
聚磷菌
Baidu Nhomakorabea
无机磷 ATP
ADP 有机磷
聚磷
→
聚磷菌
溶解质 ATP
ＮＯ2-为硝化终产物。SHARON工艺适用于含高 浓度氨(>500ｍｇ/Ｌ)废水的处理工艺,
尤其适用于具有脱氮要求的预处理或旁路处 理,如污泥消化池上清夜的处理。目前荷兰已 有两家污水处理厂采用了此工艺。
ＳＨＡＲＯＮ工艺主要有2个反应条件,一是碱度,
另一是温度。从式(1)中可看出1ｍｏｌＮＨ+4需要1ｍｏｌＨＣＯ-3, 若碱度供应不足,ｐＨ会迅速下降,若降至6 4以下,反应将停止,这与传 统的硝化反应相似。另一方面温度要求25℃以上。温度是用以使亚 硝化菌占优势从而控制硝化过程。图1显示了温度对亚硝化菌和硝化 菌的最小泥龄的影响。当温度高于15℃时,亚硝化菌的最小泥龄低于 硝化菌的最小泥龄,因此在高温度条件下(图中为35℃)通过控制泥龄, 可将长泥龄的硝化菌清洗出系统,保证硝化过程停留在半硝化(ＮＯ-2) 阶段。
→ 0.5ＮＨ4++0.75Ｏ2 0.5ＮＯ2-+Ｈ++0.5Ｈ2Ｏ
(1)
该工艺的本质是通过控制环境温度造成两类细 菌不同的增长速率,利用该动力学参数的不同造 成“分选压力” 。使用无需污泥停留(以恒化器方 式运行,其SRT=HRT)的单个CSTR反应器来实现, 在较短的HRT(即SRT)和30 ~40℃的条件下,可 有效地通过种群筛选产生大量的亚硝酸盐氧化 菌,并使硝化过程稳定地控制在亚硝化阶段,以
脱氮除磷污水处理工艺
生物法脱氮的理论基础:
废水中的氮一般以有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐
氮等四种形态存在。其中有机氮占生活污水含氮量的 40%~60%，氨氮占50%~60%，亚硝酸盐氮和硝酸盐氮 仅占0%~5%。因此在传统的生物处理中将
氨化菌 硝化菌
↓
↓
有机氮—→氨氮—→亚硝态氮、硝态氮