生物脱氮除磷工艺常规生物法能满足COD Cr、BOD5、SS的去除率，但对氮、磷的去除率是有一定限度的，仅从剩余污泥中排除氮、磷，其去除率氮约10～25%，磷约12～20%，达不到排放要求，因此污水处理必须采用脱氮除磷工艺。
一、生物脱氮除磷工艺的历史：
从60年代开始，美国曾系统地进行了氮磷物化处理方法研究，结果认为用物化法的缺点是耗药量大，污泥多，处理大量城市污水经济上不合算，因此着手研究生物法脱氮除磷。
从70年代开始，采用活性污泥法脱氮已逐步实现工业化流程，1977年正式命名为A/O法。A2/O法是在其基础上进一步研究开发而成的生物脱氮除磷工艺流程。
我国从70年代后期开始开展生物脱氮除磷研究，在80年代后期实现工业化流程，目前常用的生物脱氮除磷处理工艺有A2/O法、SBR法及MSBR法、氧化沟法等，均取得较好效果。
二、生物脱氮除磷原理：
1、生物脱氮
生物脱氮是利用自然界氮的循环原理，采用人工方法予以控制。首先，污水中有机氮、蛋白氮等在好氧条件下转化成氨氮，由硝化菌变成硝酸盐氮，这个阶段称为好氧硝化。随后在缺氧条件下，有反硝化菌作用，并有外加碳源提供能量，使硝酸盐氮变成氮气逸出，这阶段称为缺氧反硝化。整个生物脱氮过程就是氮的分解还原反应，反应能量从有机物中获取。在硝化与反硝化过程中，影响其脱氮效率的因素是温度、溶解氧、pH值以及反硝化碳源等。生物脱氮系统中，硝化菌增长速度缓慢，所以，要有足够的污泥龄。反硝化菌的生长主要在缺氧条件下进行，并且要有充裕的碳源提供能量，才可促使反硝化作用顺利进行。由此可见，生物脱氮系统中硝化与反硝化反应需要具备如下条件：
硝化阶段：足够的溶解氧(DO)值在2mg/L以上，合适的温度，最好20℃,不低于10℃，足够长的污泥泥龄，合适的pH条件。
反硝化阶段：硝酸盐的存在，缺氧条件(DO)值在0.5mg/L左右，充足的碳源
(能源)，合适的pH条件。
通过上述原理，可组成缺氧与好氧池，即所谓A/O系统。A/O系统设计中需要控制的几个主要参数就是足够的污泥龄与进水碳氮比。
2、生物除磷
利用活性污泥中聚磷菌来去磷。这种菌的特点是既能贮存磷酸盐，又能贮存碳源（以聚β-羟基丁酸形式贮存，即PHB形式贮存），在厌氧条件，进水中有机物与细菌体内磷酸盐作用，由菌体内磷酸盐分解后提供能量，合成PHB，并放出磷，在好氧条件下，利用体内的PHB，吸收液体中的磷，形成磷酸盐，贮存在细胞内，因此，生物除磷仅指液相中的磷酸盐转移到细胞中去，所以污泥的含磷量很高，可达8～10%，影响生物除磷的因素要厌氧条件DO<0.2mg/L，硝酸盐氮低，同时要有快速降解COD，即P/COD比值恰当。希望含磷污泥尽快从系统中排出。也就是说，污泥龄要短，否则泥中的磷又会释放到污水中。
按照上述原理，在生物脱氮系统前再设置一个厌氧池，这样就形成厌氧/缺氧/好氧系统即A2/O系统。
大量的试验观测资料证实，在生物除磷工艺中，经过厌氧释放磷酸盐的活性污泥，在好氧状态下有很强的吸磷能力，也就是说，磷的厌氧释放是好氧吸磷和除磷的前提，但并非所有磷的厌氧释放都能增强污泥的好氧吸磷能力。磷的厌氧释放可以分为二部分：有效释放和无效释放，有效释放是指磷被释放的同时，有机物被吸收到细胞内，并在细胞内贮存，即磷的释放是有机物吸收转化这一耗能过程的偶联过程。无效释放则不伴随有机物的吸收和贮存，内源损耗，pH变化，毒物作用引起的磷的释放均属无效释放。
在除磷（脱氮）系统的厌氧区中，含聚磷菌的回流污泥与污水混合后，在初始阶段出现磷的有效释放，随着时间的延长，污水中的易降解有机物被耗完以后，虽然吸收和贮存有机物的过程基本上已经停止，但微生物为了维持基础生命活动，仍将不断分解聚磷，并把分解产物（磷）释放出来，虽然此时释磷总量不断提高，但单位释磷量所产生的吸磷能力将随无效释放量的加大而降低。一般来说，污水污泥混合液经过2h的厌氧后，磷的有效释放已甚微。在有效释放过程中，磷的释放量与有机物的转化量之间存在着良好的相关性，在有效释放过程中，磷的厌氧释放可使污泥的好氧吸磷能力大大提高，每厌氧释放1mgP，好氧条件下
可吸收2.0~2.4mgP，厌氧时间加长，无效释放逐渐增加，平均厌氧释放1mgP所产生的好氧吸磷能力将降至1mgP以下，甚至达到0.5mgP。因此，生物除磷系统中并非厌氧时间越长越好，同时，在运行管理中要尽量避免低pH的冲击，否则除磷能力将大幅度下降，甚至完全丧失，这主要是由于pH降低时，会导致细胞结构和功能损坏，细胞内聚磷在酸性条件下被水解，从而导致磷的快速释放。
一般情况下，厌氧区的水力停留时间1~1.5h即可满足要求。
3、生物脱氮除磷的影响因素
从生物脱氮除磷原理看出，两者要求的有些方面是相互制约的。要正常发挥脱氮除磷系统效率，详细分析进水水质是十分必要的：
进水BOD5浓度不宜低于100mg/L。
进水BOD5/TKN比值大于3，脱氮效果良好；若在3～2之间，可采用生物脱氮除磷方法；小于2，城市污水较难用生物脱氮方法。
BOD5/TP比值应大于20，方能达到除磷要求。
供氧量用夏季水温复算，生物降解用冬季水温复算。
三、生物脱氮除磷工艺
目前常用的具有脱氮除磷功能的活性污泥法污水处理工艺主要有三个系列：氧化沟系列、A2/O系列、SBR系列。
(一) 氧化沟工艺
氧化沟（Oxidation Ditch，OD）污水处理工艺是由荷兰卫生工程研究所（TNO）在20世纪50年代研制成功的。第一家氧化沟污水处理厂于1954年在荷兰的V oorshoper市投入使用，设计者为该所的Pasveer博士，服务人口仅为360人。它将曝气、沉淀和污泥稳定等处理过程集于一体，间歇运行，BOD5去除率高达97%，管理方便，运行稳定。氧化沟实际上是活性污泥法的一种改型，其曝气池呈封闭的沟渠型，污水和活性污泥的混合液在其中进行不断的循环流动，因而又被称为“环形曝气池”，“无终端的曝气系统”。氧化沟通常在延时曝气条件下进行，这时水力停留时间长（10~40h），有机负荷低（0.05~0.15kgBOD5/(kgMLVS S·d)
氧化沟工艺从早期研制以来，在工艺和机械方面进行了无数次改进。早期的氧化沟工艺是间歇运行，无二沉池，占地面积大，仅用于小型污水处理厂；到了
60年代，氧化沟采用了连续流运行方式，沟深已由1.0m增加至4.0m以上，曝气转刷和转碟直径也增加到1.4～1.5m。60年代以来，氧化沟技术在欧洲、北美等地得到了迅速的推广和应用，据报导，丹麦已兴建了300多座氧化沟污水处理厂，占全国污水厂的40％，英国共兴建了约300多座氧化沟污水处理厂，美国有约500多座氧化沟污水处理厂。同时氧化沟技术的处理规模及处理对象也在不断增加。
氧化沟从五十年代发展至今，根据其构造和运行特征，可以分为以下几种类型:
·丹麦Kruger公司的三沟式(T型)氧化沟和DSS氧化沟。
·荷兰DHV公司发明注册的Carrousel及Carrousel2000型氧化沟。
·美国Envirex公司设计的Orbal氧化沟。
·美国EMICO与荷兰DHV公司合作开发的AC型和BARDENPHO氧化沟。
下面将目前最常见的几种氧化沟分别进行介绍。
1、交替式氧化沟
交替式氧化沟是在间歇运行的氧化沟基础上发展的一种新型的氧化沟，由丹麦Kruger公司和丹麦工业大学联合研制。交替式氧化沟有二沟、三沟交替工作系统，前者有代表性的是D型、VR型和DE型，后者是T型。
a、D型氧化沟
D型氧化沟系统是由两条容积相同的氧化沟组成，两者以池壁上开启的连通孔连接。一条沟作曝气池时，另一条沟作沉淀池。在一定时间间隔后，改变进出水流向，使两沟功能互相转换。这种系统可得到良好的出水水质和稳定的污泥，不需另设污泥回流系统，可以连续进出水。
b、DE型氧化沟
DE型氧化沟是在D型、VR型氧化沟的基础上开发的。这种类型的氧化沟与D型氧化沟相比在提供处理能力的同时，可进行生物脱氮。整个系统由两条相互联系的氧化沟和单设的沉淀池组成。氧化沟仅进行曝气(脱碳、硝化)和推动混合(反硝化)，沉淀过程在沉淀池中完成。由于沉淀池单独设置，其设备利用率大大提高，出水水质较好。
c、三沟式氧化沟(T型氧化沟)
三沟式氧化沟以三条相互联系的氧化沟作为一整体，每条沟都装有用于曝气和推动循环的水平转刷并都设有进水口，污水由进水分配井进行分配转换。三沟式氧化沟的脱氮是通过双速电机来实现的，曝气转刷起到混合器曝气器的双重功能，沟内好氧和缺氧状态由转刷转速的改变来控制。
通常三沟式氧化沟是采用三条沟并排布置，如图所示，利用沟壁上的连通孔连接。两侧边沟可起曝气和沉淀双重作用，故不再设沉淀池，该种氧化沟在运行
三沟式氧化沟的运行方式可随不同的入流水质及出流要求而改变，系统较为灵活，操作也较方便。
该工艺的主要特点是：
(a)处理流程简单，构筑物数量少，可不设沉淀池和污泥回流构筑物，污泥回流通过系统内水流方向改变来完成。
(b)与整个系统体积相比，进入系统的水量较小，因此反应器运行方式接近间歇运行方式，具有SBR工艺的特性，处理效果好，水力损耗少，管理简单。
(c)氧化沟具有环流功能，污水进入氧化沟后立即液相混合，耐冲击负荷能力强。
(d)氧化沟使用转刷曝气，机械效率低，运行费用高，池深较浅，占地面积大。曝气时间仅为全运行过程的58％，设备利用率低。
(e)氧化沟泥龄长，有机负荷低，污泥量少且稳定，可减少污泥处置成本。
(f)水力控制简单，自动控制堰可调节水流方向和转刷浸没深度，利于实现各种工艺条件对混合、充氧等的要求。
国内采用该工艺的有河北省邯郸市污水厂、上海石油化工总厂水质净化厂三期扩建工程、苏州新区开发区、青岛黄岛泥布湾污水处理厂、唐山东郊及西郊污水处理厂等均采用这种形式的氧化沟。
d、TE氧化沟
为了改善传统T型氧化沟设备利用率低的情况，在T型氧化沟基础上增加独立的沉淀池，氧化沟交替进行曝气(脱碳、硝化)和搅拌混合(反硝化)，经过生物反应后的污水进入沉淀池进行泥水分离，即为TE型氧化沟，整个系统由三条相互联系的氧化沟和单设的沉淀池组成，氧化沟内配置起曝气和搅拌作用的两种设备，设备利用率虽然得到提高，但还未得到充分利用。
2、Orbal氧化沟
Orbal氧化沟是一种多级氧化沟，沟中有若干多孔曝气圆盘的水平旋转装置，用来进行充氧和混合。此法是由南非的Huisman开发的，后来这项技术被转让给美国Envirex公司加以推广，其配套的转碟曝气器亦很有特色。
图2 Orbal氧化沟布置图
Orbal氧化沟一般由三个同心椭圆形沟道组成，污水由外沟道进入，与回流污泥混合后，依次流入中沟道和内沟，在各沟道内循环达无数次，最后经中心岛的出水堰流出。在各沟道横跨安装有不同数量的水平转碟曝气机，进行供氧兼有较强的推流搅拌作用。
Orbal氧化沟具有同时硝化、反硝化的特性，在氧化沟前面增加一座厌氧选择池，便构成了生物除磷脱氮系统。污水和回流污泥首先进入厌氧选择池，停留时间约1小时，在厌氧池中完成磷的释放，并改善污泥的沉降性，然后混合液进入氧化沟进行硝化、反硝化，实现除磷脱氮。
Orbal氧化沟的缺点是池深较浅，占地面积较大，因为池型为椭圆型，对地块的有效利用较差。
3、Carrousel氧化沟
Carrousel氧化沟是1968年由荷兰DHV技术咨询公司开发研制的，当时研制这一工艺的目的是寻求一种渠道更深、效率更高和机械性能更好的系统设备来改善和弥补当时流行的转刷式氧化沟的技术弱点。
图3 标准Carrousel氧化沟布置图
Carrousel氧化沟是一个多沟串联系统，进水与活性污泥混合后沿箭头方向在沟内作不停的循环流动。表曝机与分隔墙的布局使表曝机将混合液从上游推进到下游，并保证足够的混合液渠道流速。氧化沟采用垂直安装的低速表面曝气器，形成了靠近曝气器下游的富氧区和上游以及外环的缺氧区，这样有利于生物凝聚，使活性污泥易于沉淀。与其它池型氧化沟相比，其最大的特点是采用立式低速表曝机作曝气设备，由于曝气设备的不同（区别于其它水平轴式曝气装置），形成高速度梯度的高能区，有利于氧的传递，而且使污水在混和曝气充氧的同时具有局部水力提升作用，使混合液和原水得到彻底的混合。
Carrousel氧化沟独特的叶轮曝气设备使其具有以下的工艺特点：
(a)有极强的耐冲击负荷的能力，通过曝气区的完全混合作用使污水得到最大程度的稀释。
(b)在渠道中得到推流式模型的某些特征。氧化沟存在两种混合状态，一是与曝气或混合装置有关的高能区；二是沿沟流动的低能区，这样经过曝气的污水在流到出水堰时会形成良好的生物絮凝体，可以提高沉淀池内的污泥沉降速度及澄清效果。
(c)立式低速曝气设备单机容量大，设备数量少，在不使用任何辅助推进器的情况下氧化沟沟深可达到4.5m以上，较传统的氧化沟节省占地10－30％，土建费用相应减少。
(d)传氧效率大大提高，尽管分散到整个曝气池后的动力密度比较低，但表曝机实际上是在局部区域内工作，其局部动力密度非常高(约为105～158kW/1000m3)，传氧效率在标准状态下达到2.1kgO2/kW（电机功率）·h。
(e)Carrousel系统具有很强的输入动力调节能力，而且在调节过程中不损失其混合搅拌的功能，节能效果明显。
(f)Carrousel系统设备的管理维护工作量很少，曝气机只是每年更换一次机油，加两次润滑油。
正是因为具有以上的特点，使Carrousel氧化沟从发明至今在世界上得到了广泛的应用，统计至96年世界上已有800多座Carrousel氧化沟投入运行，具有类似特征的垂直叶轮曝气环流氧化沟更是不计其数，处理水量从400m3/d至113万立方米/日不等，如：
·70年代底我国第一座垂直叶轮曝气环流氧化沟，在上海龙华肉联厂处理高浓度屠宰污水的污水处理厂。
·福州洋里30万立方米/日规模污水处理厂。
·金山石化四期扩建工程10万立方米/日规模水质净化厂
·即墨市6万立方米/日污水处理厂
·江西南昌8万立方米/日污水处理厂
·上海青浦第二污水厂10万立方米/日污水处理厂
·上海青浦污水厂二期扩建工程7500立方米/日。
为满足越来越严格的水质排放标准，经过多年的演变和改进，Carrousel氧化沟在原有的基础上开发了许多新的技术，实现了新的功能。这些新的Carrousel 氧化沟在提高处理效率、降低运行能耗、改进活性污泥性能和生物脱氮除磷等方面成为新沟型。
随着新型氧化沟的不断出现，氧化沟技术已经远远超出了早先的实践范围，氧化沟特有的技术经济优势和脱氮除磷的客观需求相结合已成为一种必然。脱氮除磷的氧化沟是将氧化沟和其他的脱氮除磷工艺结合起来。典型的结合方式为单独的厌氧池加氧化沟，在氧化沟中完成硝化和反硝化，也可以将厌氧池和氧化沟结合为一体，如美国EMICO公司和荷兰DHV公司联合推出的Carrousel DenitIR AAC Carrousel 2000工艺(简称AAC氧化沟)，就是将AAO工艺与氧化沟结合在
一起的脱氮除磷新工艺。
这是一种先进的脱氮除磷工艺，通过设在曝气机周围的侧向导流渠，可充分利用氧化沟原有的渠道流速，在不增加任何回流提升动力的情况下，大量的硝化液回流到前置缺氧池与原水混合并进行反硝化反应，达到较高的脱氮效果。同时前致厌氧池，又达到了同时脱氮除磷的目的
同时系统保留了反硝化过程的一切优点，包括可恢复硝化阶段约50%的碱度，可利用缺氧条件去除一部分BOD，从而节省曝气能耗，以及改进活性污泥性能等。该系统与其他反硝化工艺相比，最突出的优点是可实现硝化液的高回流比，达到较高程度的总氮去除，对于较大规模的污水厂来说，采用该系统具有较大的节能潜力。AAC氧化沟工艺典型布置见下图。
图4 AAC氧化沟布置图
根据DHV公司试验结果，AAC氧化沟工艺可以达到除磷脱氮的目的。AAC 氧化沟由于其特殊的反硝化区的设计，在缺氧条件下（反硝化区）通过简单的水力控制，进水与回流污泥及一定量的混合液（该量可通过内部回流控制门调节）充分混合，进行反硝化作用；剩余部分（总容积的80～90％）包括有氧和缺氧区，用于硝化和内源反硝化作用同时进行，也用于磷的富集吸收。
AAC氧化沟工艺的推流式模型对前置缺氧池反硝化工艺是极其重要的。反硝化工艺要求水体中没有溶解氧，此时唯一的氧源来自水中的硝酸盐氮。通过对表曝机的设计与控制，曝气区末端的溶解氧可以减少到最低程度，有效地防止前
置缺氧池氧过量的问题，可以取得最好的反硝化效果从而大大提高了总氮的去除程度，同时又节省了供氧所需的能耗。
4、A/A/O微曝氧化沟
采用A/A/O微曝氧化沟工艺，实际上是传统的A/A/O处理工艺，其中好氧段采用氧化沟回转式结构布置形式，如下图所示。
鼓风机
图5 A/A/O微曝氧化沟工艺流程图
进水和回流污泥先进入厌氧段，使聚磷微生物优先获得碳源并得以充分释磷后。进入缺氧区与来自好氧段富含NO3--N污水混合，进行缺氧反硝化反应，最后进入到好氧段进行处理。好氧段采用回转式可以提高系统抗冲击负荷的能力但同时也带来另一些问题。（1）由于厌氧区居前，回流污泥中的硝酸盐对厌氧区产生不利影响，回流污泥直接回流到厌氧区，污泥中硝态氮会被部分生物聚磷菌利用作为电子受体进行反硝化，抑制了聚磷菌的释磷和摄磷能力及PHB的合成能力，从而使生物除磷受到影响；（2）厌氧区中含聚磷菌的回流污泥与污水混合后，初始阶段出现磷的有效释放，随着时间的延长，污水中的易降解有机物被耗完以后，虽然吸收和贮存有机物的过程基本上已经停止，但微生物为了维持基础生命活动，仍将不断分解聚磷，并把分解产物（磷）释放出来，虽然此时释磷总量不断提高，但单位释磷量所产生的吸磷能力将随无效释放量的加大而降低。采用厌氧+缺氧+好氧流程，经过厌氧放磷的污泥要经过较长的一段缺氧环境，势必影响磷在好氧区的吸收。（3）生物除磷是通过污泥中聚磷菌在厌氧条件下释磷，在好氧区过量吸磷而通过排放剩余污泥来实现，一般厌氧释放1mgP，好氧条件下可吸收 2.0~2.4mgP。而聚磷菌仅占到整个系统污泥量的十几分之一，因而为了保证整个系统除磷效果，必须保证大部分污泥都经过一个释磷和过量吸磷的过程。该工艺100%污泥回流至厌氧区，100%混合液回流缺氧区，系统内只有
50%污泥量经过完整的厌氧+好氧过程，大部分污泥在缺氧和好氧之间循环，没有经历完整的厌氧-好氧环境，这势必影响除磷效果，使整个系统的除磷得不到有效的保证。（4）由于缺氧区位于系统中部，反硝化在碳源分配上居于不利地位，因而影响了系统的脱氮效果。（5）氧化沟采用微孔曝气器曝气无在池内产生环流的动力，必须再增加搅拌器，即增加设备投资，又增加运行费用。
(二) A2/O工艺
A2/O工艺（Anaerbio-Anoxic-Oxic）称为厌氧-缺氧-好氧三者结合系统。早在70年代美国在生物脱氮方法的基础上发展的同步除磷脱氮污水处理工艺。
1、传统A2/O工艺
常规生物脱氮除磷工艺呈厌氧（A1）/缺氧（A2）/好氧（O）的布置形式。其典型工艺流程见图。该布置在理论上基于这样一种认识，即：聚磷微生物有效释磷水平的充分与否，对于提高系统的除磷能力具有极端重要的意义，厌氧区在前可以使聚磷微生物优先获得碳源并得以充分释磷。常规A2/O工艺存在以下三个缺点：①由于厌氧区居前，回流污泥中的硝酸盐对厌氧区产生不利影响；②由于缺氧区位于系统中部，反硝化在碳源分配上居于不利地位，因而影响了系统的脱氮效果；③由于存在内循环，常规工艺系统所排放的剩余污泥中实际只有一小部分经历了完整的放磷、吸磷过程，其余则基本上未经厌氧状态而直接由缺氧区进入好氧区，这对于系统除磷是不利的。
进水出水
图6 A2/O工艺流程图
2、UCT工艺
该工艺与A2/O工艺的区别在于，回流污泥首先进入缺氧段，缺氧段部分出流混合液再回至厌氧段。通过这样的修正，可以避免因回流污泥中的NO3-N回流至厌氧段，干扰磷的厌氧释放，而降低磷的去除率。回流污泥带回的NO3-N 将在缺氧段中被反硝化。当入流污水的BOD5/TKN或BOD5/TP较低时，较适用
UCT工艺，流程见下图所示。
进水出水
图7 UCT工艺流程图
3、MUCT工艺
该工艺系在UCT工艺的基础上，将缺氧段一分为二，形成二套独立的内回流，是UCT的改良工艺。进行这样的改良，与UCT相比有两个优点：一是克服UCT工艺不易控制缺氧段的停留时间，二是避免由于控制不当，造成DO影响厌氧区。流程如下图所示，可以看出该工艺存在流程比较复杂，多级回流系统动力消耗大的缺点。
进水出水
图8 MUCT工艺流程图
4、倒置A2/O工艺
倒置A2/O工艺是同济大学及许多学者在老污水处理厂改造的基础上提出的，改变了以往先将进水中优质碳源满足厌氧除磷的做法，将缺氧区设置在厌氧区前，取消内回流，增加外回流提高系统污泥浓度并将硝酸盐回流至缺氧段。上海松江污水厂日处理污水2.1万立方米，采用该工艺后，运行稳定，在高效去除碳（BOD5）的同时，氮磷去除效果好，出水总氮<15mg/L，总磷<1mg/L。实践说明，该工艺不仅具有投资省、费用低、电耗少，而且效率高、运行稳，管理方便，适合老厂改造。同时也存在不足：外回流加大增加了二沉池的固体负荷，对出水水质和二沉池底流浓度有影响；厌氧区能获得的优质碳源不多，除磷效率不高等。流程见下图。
图9 倒置A2/O工艺
5、分点进水倒置A2/O工艺
分点进水倒置A2/O工艺是对倒置A2/O工艺的改进，在减小外回流的同时减少进入缺氧段的流量，将大部分优质碳源分配给厌氧释磷，而好氧段产生的硝酸盐不再通过外回流系统进入厌氧池，回流污泥、70～50%的进水和50～150%的混合液回流均进入缺氧段，停留时间为1～3h。回流污泥和混合液在缺氧池内进行反硝化，去除硝态氧，再进入厌氧段，保证了厌氧池的厌氧状态，强化除磷效果。由于污泥回流至缺氧段，而部分进水直接接入厌氧池，这样缺氧段污泥浓度可较好氧段高出30%左右。单位池容的反硝化速率明显提高，反硝化作用能够得到有效保证。可根据不同进水水质，不同季节情况下，生物脱氮和生物除磷所需碳源的变化，调节分配至缺氧段和厌氧段的进水比例，反硝化作用能够得到有效保证，系统中的除磷效果也有保证（以A/O或A/A/O运行），因此，本工艺与其他除磷脱氮工艺相比，具有明显优点。工艺流程详见下图。
图10 分点进水倒置A2/O工艺
该工艺于1998年首先在我国天津北仓污水处理厂（10万立方米/日）工程初步设计中应用，在其他省市的一些污水处理厂设计建设中也有应用，最早投入运行的是北京清河污水处理厂一期工程（20万立方米/日），在我国广州大坦沙污水厂三期(22万立方米/日)、嘉定水质净化厂二期(15万立方米/日)、萧山污水处理厂扩建工程(24万立方米/日)，重庆鸡冠石污水处理厂二期工程(60万立方米/日)中得到应用。
通过采用较短的设计泥龄和取消专门的反硝化池，该工艺方案使工程费用得到降低、除磷效果得到提高，但其整体运行稳定性和可靠性有所下降，TN去除率仅50%—60%，冬季氨氮硝化效果容易出现波动，对工艺运行参数调整和管理控制有较高的要求。
对于稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的一级标准，该工艺存在一定的风险和控制难度，尤其是对TN的去除，今后选用时需要根据进水水质特性和出水水质要求，慎重考虑。
(三) SBR法
1901年英国Ardern和Lockett在其试验成功的基础上在世界化学学报上首先发表了一篇重要的科研报告，介绍了在单一的反应器内将空气注入污水中，将其所产生的污泥进行循环并按间歇方式运行，就得到良好的污水净化效果，从试验成果，诞生了活性污泥法。80年来活性污泥法一直处于污水生化处理的主导地位。但是由于当时的活性污泥法虽然处理效率很可观，由于监控和检测技术的限制，SBR法未得到广泛应用。70年代起，由于西欧各国财政上的原因，政府对小城镇环保项目的投入减少，迫使小城镇的环保事业着眼于低投资低能耗，同时由于程控技术，电子计算机技术的发展，一些水质仪表如溶氧测定仪，ORP 计的开发应用，于是SBR法又得到了重视。日本、美国、澳大利亚、法国等国家开始了高层次重新研究间歇活性污泥法。被命名为序批式活式污泥法（Sequencing Batch Reactor简称SBR）。根据SBR工艺运行模式，其操作由进水、曝气反应、沉淀、排出和闲置5个基本过程，从进水至闲置间的工作时间为一个周期。在一个周期内的5个过程都在一个反应池内按程序完成，整个处理系统可以通过二个或二个以上的反应池进行组合交替完成。由于SBR工艺流程短，反应过程在一个池内按时间程序完成，所以在时间程序中进水阶段可以降低曝气强度使池内产生缺氧状态，而曝气阶段的时间可根据实际反应时间而定。通过时间顺序可以对缺氧、好氧的比例进行调整，使处理系统更适应水质的变化和达到期望的出水标准；通过时间程序可控制沉淀出水水质，根据活性污泥的实际沉淀时间使出水SS浓度更低。
由于SBR法中，曝气、沉淀集同一池内，节约了二沉池和污泥回流系统，但曝气池体积、曝气动力设备均要增加。
SBR 特别适宜小型污水处理系统，随着污水处理工艺和自控技术设备的发展，产生了许多新的形式，如ICEAS、CASS、CAST等。另外还有一体化法的SBR法，所谓一体化法系指把厌氧、缺氧、好氧、沉淀过程，集中在一个大池内。在大池内分隔成几个水池。
例如UNITANK法由三个水池，污水先从第一池进水，经第二池，第三池作沉淀池出水，第一与第二池组成厌氧、缺氧、好氧状态，历经一定时段后，污水又从第三池进水，经第二池，从第一池沉淀出水。这样往复进行，污水处理UNITANK法已在工程中应用，适用于场地狭小的状况。
例如MSBR法由七个池组成。2＃池、3＃池、4＃池、5＃池、6＃池系污泥浓缩、厌氧、缺氧、好氧池，流态为推流型。1＃池与7＃池是相互对置的序批式池，即污水进入3＃池~6＃池，通过厌氧、缺氧、好氧后，进入1＃池，沉淀后出流，此时7＃池处于好氧状态，过一定时间后，7＃池作为沉淀池出流，回流污泥至2＃池浓缩后回流到3＃池。
（四）CASS工艺
CASS（Cyclic Activated Sludge System) 工艺是间歇式活性污泥法的一种变革，是近年来国际公认的生活污水及工业废水处理的先进工艺。1978年，Goronszy 教授利用活性污泥底物积累再生理沦，根据底物去除与污泥负荷的实验结果以及活性污泥活性组成和污泥呼吸速率之间的关系，将生物选择器与SBR工艺有机结合，成功地开发出CASS工艺，1984年和1989年分别在美国和加拿大取得循环式活性污泥法工艺（CASS）的专利。
4.1 CASS工艺简介
4.1.1 CASS工艺原理
CASS工艺是将序批式活性污泥法（SBR）的反应池沿长度方向分为三部分，前部为生物选择区（也称预反应区），中部为缺氧区，后部为主反应区，在主反应区后部安装了可升降的滗水装置，实现了连续进水间歇排水的周期循环运行，集曝气、沉淀、排水于一体。CASS工艺是一个好氧/缺氧/厌氧交替运行的过程,具有一定脱氮除磷效果，污水以推流方式运行，而各反应区则以完全混合的形式运行以实现同步硝化一反硝化和生物除磷。
对于一般城市污水，CASS工艺并不需要很高程度的预处理，只需设置粗格
栅、细格栅和沉砂池，无需初沉池和二沉池，也不需要庞大的污泥回流系统（只在CASS反应器内部有约20%的污泥回流)。内常见的CASS工艺流程如图11所示：
图11 CASS工艺流程图
4.1.2 CASS反应池组成
CASS是一种具有脱氮除磷功能的循环间歇污水生物处理技术。每个CASS 反应器由3个区域组成，即生物选择区（一般约占反应器总容积的5%左右）、缺氧区（一般约占反应器总容积的10%左右）和主反应区（一般约占反应器总容积的85%左右）。
生物选择区是设置在CASS前端，水力停留时间为0.5～1h，通常在厌氧或兼氧条件下运行。生物选择器是根据活性污泥反应动力学原理而设置的。通过主反应区污泥的回流并与进水混合，不仅充分利用了活性污泥的快速吸附作用而且加速对溶解性底物的去除并对难降解有机物也起到良好的水解作用，同时可使污泥中的磷在厌氧条件下得到有效的释放，设置选择器，还有利于改善污泥的沉降性能，防止污泥膨胀问题的发生。此外，选择器中还可发生比较显著的反硝化作用（回流污泥混合液中通常含2mg/L左右的硝态氮)，其所去除的氮可占总去除率的20%左右。选择器可定容运行，亦可变容运行，多池系统中的进水配水池也可用作选择器。
CASS工艺生物选择器的设置对进水水质、水量、pH值和有毒有害物质起到了较好的缓冲作用并能通过酶的快速转移迅速吸收并去除部分易降解的溶解性有机物，由此而产生的底物积累和再生过程，有利于选择出絮凝性细菌。生物选择器工艺过程遵循活性污泥的底物积累—再生理论，使活性污泥在生物选择器中经历一个高负荷的吸附阶段（底物积累}，随后在主反应区经历一个较低负荷
的底物降解阶段，以完成整个底物去除过程。预反应区体积仅占反应池总体识的10%，因此，该部分活性污泥在高BOD5负荷条件下运行，一方面强化了生物吸附作用，另一方面促进了微生物的增殖。一般污泥膨胀是由于丝状菌的过量繁殖造成的。丝状菌比菌胶团的比表面积大，有利于摄取低浓度底物。在高底物浓度下菌菌胶团和丝状菌都以较大速率降解基质与增殖，而丝状菌的比增殖速率比非丝状菌小，因此其增殖量也较小，从而相比之下，菌胶团的增殖量大，从而占有优势。CASS工艺生物选择器就是利用底物作为推动力选择性地培养菌胶团细菌，使其成为曝气池中的优势菌。所以，CASS工艺的预反应区不但可以连续进水，同时又发挥了生物选择器的作用，能有效抑制丝状菌的生长和繁殖，避免污泥的丝状膨胀，提高了系统的运行稳定性。另外，在这个区的难降解大分子物质易发生水解作用，这对提高有机物的去除率具有一定的作用。
缺氧区即具有辅助厌氧或兼氧条件下运行的生物选择区对进水水质、水量变化的缓冲作用，同时还具有促进磷的进一步释放和强化反硝化的作用。
主反应区即好氧区，是去除污染物质的主要场所，通常控制ORP在100 mV～150 mV,溶解氧DO在0～2.5mg/L。运行过程中，通常将主反应区的曝气强度加以控制使反应区内主体溶液处于好氧状态，完成降解有机物的过程，而活性污泥内部则基本处于缺氧状态，溶解氧向污泥絮体内的传递受到限制而硝态氮由污泥内向主体溶液的传递不受限制，从而使主反应区中同时发生有机污染物的降解以及同步硝化和反硝化作用。
在CASS池末端设潜水泵，污泥通过潜水泵不断从主反应区抽送至预反应区。
4.2 CASS工艺运行
完整的CASS工艺可分为4个阶段，以一定的时间序列运行。
4.2.1充水——曝气阶段
边进水、边曝气，并将主反应区的污泥回流至预反应区（生物选择器)。在该阶段，曝气系统向反应池内供氧，一方面满足好氧微生物对氧的需要，另一方面有利于活性污泥与有机物的混合接触，从而使有机污染物被微生物氧化分解。同时，污水中的氨氮也通过微生物的硝化作用转化为硝态氮。
4.2.2充水——沉淀阶段
停止曝气，进行泥水分离，但不停止进水，且污泥回流也不停止。停止曝气后，微生物继续利用水中剩余的溶解氧进行氧化分解，随着溶解氧含量的降低，好氧状态逐渐向缺氧转化，并发生一定的反硝化作用。由于沉淀初期，前一阶段曝气所产生的搅拌作用使污泥发生絮凝作用，随后以区域沉降的形式沉降,因此，即使在该阶段不停止进水，依然能获得良好的沉淀效果。当混合液的污泥浓度为3500～5000mg/L，沉淀后污泥浓度可达15000mg/L左右。
4.2.3 滗水阶段
沉淀阶段完成后，置于反应池末端的滗水器在程序控制下开始工作，自上而下逐层排出上清液。排水结束后，滗水器将自动复位。排水过程中，反应池底部污泥层内由于较低的溶解氧含量而发生反硝化作用。CASS反应器在滗水阶段需停止进水。若处理系统有两个或两个以上CASS池，当一个CASS池处于滗水阶段时可将原水引入其他CASS池；若处理系统只存在一个CASS反应器时，原水可先流入反应器前的集水井中。为了提高污泥浓度，加强反硝化及聚磷菌的过量释磷，污泥回流系统照常运行。
4.2.4充水——闲置阶段
闲置阶段的时间一般较短，主要保证滗水器在此阶段内上升到原始位置，防止污泥流失。若在此阶段进行适量的曝气，则有利于恢复污泥的活性。正常的闲置期通常在滗水器恢复待运行状态几分钟后开始。
CASS工艺的运行就是上述4个阶段依次进行并不断循环重复的过程。典型的运行周期为4h ,其中曝气2h，沉淀1h，滗水1h。
图12 CASS工艺循环操作过程
（五）附着生长生物处理工艺
附着生长生物处理工艺都有一项共同点，无论是生物滤池和曝气生物滤池的滤料、生物转盘的转盘以及生物接触氧化工艺和生物流化床内的填料，都被一层污泥所覆盖，在表面上和一定深度生息着千千万万个细菌、原生动物、后生动物等微型动物的生物性污泥，因其呈薄膜状，所以称之为“生物膜”。污水流经生物膜，污水中的溶解性有机污染物为微生物所摄取、利用，污水得到净化。
5.1 生物膜法特点
在功能方面附着生长和活性污泥是相同的，不同之处是附着生长的生物膜是固着在载体（滤料、填料）上，而活性污泥则是悬浮在水中，“随波逐流”。生息在生物膜上的微生物都是好氧性的，因此，对各种类型的附着生长生物处理工艺设备，都必须采取相应的技术措施，提供充足的氧。附着生长的生物膜属亲水的极性物质，在正常运行过程中，其表面经常附着一层水层，称之为附着水层，其外侧则为流动的流动水层。附着水层不断和流动水层交换而更新，由于水层很薄，附着水层对污水中污染物质通过进入生物膜和生物膜对污水中有机污染物质的吸附作用，并不断产生作用。生物膜固着在载体（滤料、填料）的表面上，由于微生物的增殖，生物膜不断增厚，再增厚到溶解氧不能透入的厚度时，生物膜的内部即转变为厌氧状态，变为厌氧层。这样，生物膜就是有好氧和厌氧层两层所组成，在一般情况下，好氧层的厚度约为1~2mm。厌氧层的存在给生物膜的
生物脱氮除磷原理及工艺 1 引言 氮和磷是生物的重要营养源，随着化肥、洗涤剂和农药普遍使用，天然水体中氮、磷含量急剧增加，水体中蓝藻、绿藻大量繁殖，水体缺氧并产生毒素，使水质恶化，对水生生物和人体健康产生很大的危害。然而, 我国现有的城市污水处理厂主要集中于有机物的去除,污（废）水一级处理只是除去水中的沙砾及悬浮固体；在好氧生物处理中，生活污水经生物 降解，大部分的可溶性含碳有机物被去除。同时产生N NH -3、N NO --3和- 34PO 和-24 SO ，其中25%的氮和19%左右的磷被微生物吸收合成细胞，通过排泥得到去除；二级生物处理则是去除水中的可溶性有机物，能有效地降低污水中的5BOD 和SS , 但对N 、P 等营养物只能去除10%～ 20% , 其结果远不能达到二级排放标准。因此研究开发经济、高效的, 适于现有污水处理厂改造的脱氮除磷工艺显得尤为重要。 2 生物脱氮除磷机理 2.1 生物脱氮机理 污水生物脱氮的基本原理就是在将有机氮转化为氨态氮的基础上，先利用好氧段经硝化作用，由硝化细菌和亚硝化细菌的协同作用，将氨氮通过反硝化作用转化为亚硝态氮、硝 态氮，即，将3NH 转化为N NO --2和N NO --3。在缺氧条件下通过反硝化作用将硝氮转 化为氮气，即，将N NO -- 2（经反亚硝化）和N NO --3（经反硝化）还原为氮气，溢出水面释放到大气，参与自然界氮的循环。水中含氮物质大量减少，降低出水的潜在危险性，达到从废水中脱氮的目的[1]。 ○ 1硝化——短程硝化：O H HNO O NH 22235.1+→+ 硝化——全程硝化（亚硝化+硝化）：O H HNO O NH 22235.1+???→?+亚硝酸菌 3225.0HNO HNO O ??→?+硝酸菌 ○ 2反硝化——反硝化脱氮：O H H CO N OH CH CH HNO 2222333][222+++→+ 反硝化——厌氧氨氧化脱氮：O H N HNO NH 22232+→+ ][35.122233H O H N HNO NH ++→+
废水生物处理基本原理 ——废水生物脱氮原理 1.1.1 废水中氮的存在形式 氮在废水中有以下几种形式 无机氮 N anorgan .: ? 氨氮 NH 4-N ? 亚硝氮 NO 2-N ? 硝氮 NO 3-N 有机氮 N organ . 总氮 N total = N anorgan . + N organ . 总凯氏氮 TKN = N organ . + NH 4-N 以氮的形式氮化合物的换算关系如下: NH NH N NH NO NO N NO NO NO N NO 4128541285 4 2328523285 2 3442834428 3 ++ -- -- ?→??-?→???→??-?→???→??-?→??/,*,/,*,/,*, 1.1.2 废水生物脱氮的基本过程 ①氨化（Ammonificaton ）：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； ②硝化（Nitrification ）：废水中的氨氮在好氧自养型微生物（统称为硝化菌）的作用下被转化为NO 2- 和NO 3-的过程； ③反硝化（Denitrification ）：废水中的NO 2- 和/或NO 3-在缺氧条件下在反硝化菌（异养型细菌）的作用下被还原为N 2的过程。
1.1.3 氨化作用基本原理 在废水中部分氮以无机物的形式存在。蛋白质被生化降解为氨氮 的作用成为氨化作用。尿素在酶的催化下降解也属于该作用。 举例: COOH O ∣∣ R - C - H + H2O + 1/2 O2 ----> R - C + NH4+ + OH-∣∣ NH2COOH NH2 ∣ C=0 + 3 H2O 尿素酶> 2 NH4++ 2 OH-+ CO2 ∣ NH2
生物脱氮除磷工艺技术的应用班级： 学号： 作者：
生物脱氮除磷工艺技术的应用 摘要：生物脱氮除磷技术是技术上可行、经济上合理的新的水处理技术，其在城市生活污水和工业废水处理中得到推广使用。重点介绍了生物脱氮除磷的基本理论，并对近年来我国生物脱氮除磷技术在城市生活污水处理、工业废水处理、中水回用方面的应用进展进行了综述。 关键词：生活污水处理；生物脱氮除磷；机理 前言： 随着国家经济的快速发展，水体污染也越来越严重。大量的研究已经证明，污水中的氮和磷是导致水体富营养化的主要原因之一，脱氮除磷已迫在眉睫。经过实验和工程经验表明，生物脱氮除磷工艺是消除水体富营养化的有效方法。许多发达国家对日常排放的污水中的氮和磷的含量都做了限定，并要求污水处理厂达到除氮除磷的要求。而且对于中国这么一个水资源本来就十分短缺的国家来说，严格控制含氮、磷污水的超标排放是十分必要的。 一、生物脱氮除磷的基本原理 1.1 生物脱氮的基本原理 生物脱氮通过氨化、硝化、反硝化三个步骤完成： 1、氨化反应 有机氮化合物在氨化细菌的作用下分解，转化为氨态氮，这一过程称为“氨化反应”。以氨基酸为例，其反应式为: RCHNH2COOH+O2 ? ?→ ?氨化菌 RCOOH+CO2+NH3 2、硝化反应 在硝化细菌的作用下，氨态氮进一步分解、氧化，就此分两个阶段进行。首先，在亚硝化细菌的作用下，使氨(NH4+)转化为亚硝酸氮，亚硝酸氮在硝酸菌的作用下，进一步转化为硝酸氮。 3、反硝化反应 反硝化反应是指硝酸氮和亚硝酸氮在反硝化菌的作用下，被还原为气态氮的过程。 1.2 生物除磷的基本原理 所谓生物除磷，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的、从外部环境摄取磷，并将磷以聚合物的形态贮藏在菌体内，形成富磷污泥。排出系统外，达到废水中除磷的效果。
生物脱氮原理 （碳源） （碳源）图1 硝化和反硝化过程 图2 A2/O工艺流程
水体中氮的存在形态 生物脱氮原理 1、氨化作用 在好氧或厌氧条件下，有机氮化合物在氨化细菌的作用下，分解产生氨氮的过程，常称为氨化作用。 有机氮 氨氮 2、硝化作用 以A 2/O 工艺为例，硝化作用主要发生在好氧反应器中，污水中的氨氮NH 4+-N 在亚硝酸 细菌的作用下转化为亚硝酸氮NO 2--N ，亚硝酸氮NO 2--N 在硝酸细菌的作用下进一步转化为硝酸氮NO 3 --N 。（见图 1左边） 亚硝酸细菌和硝酸细菌统称为硝化细菌，属于好氧自养型微生物，不需要有机物作为营养物质。 3、反硝化作用 反硝化作用主要发生在缺氧反应器中，好氧反应器中生成的硝酸氮NO 3--N 和亚硝酸氮NO 2--N 通过内循环回流到缺氧池中，在有一定碳源的条件下，由反硝化细菌先将硝酸氮NO 3--N 转化为亚硝酸氮NO 2--N ，亚硝酸氮再进一步转化为氮气N 2，水体中的氮从化合物转化为氮气进入到空气中，才能最终将污水中TN 降低。（见图1右边） 反硝化细菌是异养兼性缺氧型微生物，其反应需要在缺氧环境中才能进行。 氨化菌
生物除磷原理 磷在自然界以2 种状态存在：可溶态（正磷酸盐PO43-）或颗粒态（多聚磷酸盐）。 所谓除磷就是把水中溶解性磷转化为颗粒性磷，达到磷水分离。 厌氧释磷 污水在生物处理中，在厌氧条件下，聚磷菌的生长受到抑制，为了自身的生长便释放出其细胞中的聚磷酸盐，同时产生自身生长所需的所需的能量，称该过程为磷的释放。 好氧吸磷 进入好氧环境后，聚磷菌活力得到充分恢复，在充分利用基质的同时，从废水中摄取大量溶解态的正磷酸盐，从而完成聚磷的过程。 富含磷的污泥通过剩余污泥外排的方式最终使磷得到去除。
生物脱氮除磷工艺简述 摘要：本文对生物脱氮除磷工艺的原理进行了介绍，并对目前常用的脱氮除磷处理工艺进行了简要阐述。 关键词：生物脱氮除磷，氧化沟A/A/O生物处理工艺，SBR法 Abstract: in this paper, the biological denitrification and the principle of dephosphorization technology are introduced, and the common denitrification and phosphorus processing technology are briefly described. Keywords: biological denitrification and phosphorus, the oxidation ditch A/A/O biological treatment technology, SBR method 生物脱氮除磷工艺是目前常见的污水处理工艺，其处理机理及形式如下： 1．生物脱氮除磷原理 1.1生物脱氮 生物脱氮是通过硝化和反硝化两个生化过程来完成的。 污水中含氮化合物经异养性氨化细菌作用分解为NH3-N，然后在好氧条件下，通过亚硝酸菌和硝酸菌的作用，将氨氮氧化成亚硝酸氮（NO2—-N）和硝酸氮(NO3—-N)的过程称为硝化过程。在缺氧条件下，由于兼性脱氮菌（反硝化菌）的作用，在氢供给体充分的条件下，将亚硝酸氮（NO2—-N）和硝酸氮(NO3—-N)还原成N2排入空气中，同时有机物分解的过程称为反硝化过程。 1.2生物除磷 生物除磷是利用活性污泥中的聚磷菌在厌氧条件下释磷，在好氧条件下过量吸磷的原理来进行的。 1.3同时生物脱氮除磷系统的设计要素 从生物脱氮除磷原理看出，两者要求的有些方面是相互制约的。要正常发挥脱氮除磷系统效率，详细分析进水水质是十分必要的： 进水BOD5浓度：不宜低于150mg/L。
污水处理生物脱氮除磷基本原理 国外从六十年代开始系统地进行了脱氮除磷的物理处理方法研究，结果认为物理法的缺点是耗药量大、污泥多、运行费用高等。因此，城市污水处理厂一般不推荐采用。从七十年代以来，国外开始研究并逐步采用活性污泥法生物脱氮除磷。我国从八十年代开始研究生物脱氮除磷技术，在八十年代后期逐步 实现工业化流程。目前，常用的生物脱氮除磷工艺有A2/O法、SBR法、氧化沟法等。 ?生物脱氮原理 生物脱氮是利用自然界氮的循环原理，采用人工方法予以控制，首先，污水中的含氮有机物转化成氨氮，而后在好氧条件下，由硝化菌左右变成硝酸盐氮，这阶段称为好氧硝化。随后在缺氧条件下，由反硝化菌作用，并有外加碳源提供能量，使硝酸盐氮变成氮气逸出，这阶段称为缺氧反硝化。整个生物脱氮过程就是氮的分解还原反应，反应能量从有机物中获取。在硝化和反硝化过程中，影响其脱氮效率的因素是温度、溶解氧、PH值以及碳源，生物脱氮系统中，硝化菌增长速度较缓慢，所以，要有足够的污泥泥龄。反硝化菌的生长主要是在缺氧条件下进行，并且要用充裕的碳源提供能量，才可促使反硝化作用顺利进行。 由此可见，生物脱氮系统中硝化与反硝化反应需要具备如下条件： 硝化阶段：足够的的溶解氧，DO值在2mg/L以上，合适的温度，最好在20℃，不能低于10℃，，足够长的污泥泥龄，合适的PH条件。 反硝化阶段：硝酸盐的存在，缺氧条件DO值在0.2mg/L左右，充足碳源（能源），合适的PH条件。 生物脱氮过程如图5—1所示。 反硝化细菌 +有机物（氨化作用）（硝化作用）（反硝化作用）
?生物除磷原理 磷常以磷酸盐（H 2PO 4 -、HPO 4 2-和H 2 PO 4 3-)、聚磷酸盐和有机磷的形式存在于废水中，生物除 磷就是利用聚磷菌，在厌氧状态释放磷，在好氧状态从外部摄取磷，并将其以聚合形态储藏在体内，形成高磷污泥，排出系统，达到从废水中除磷的效果。 生物除磷主要是通过排出剩余污泥而去除磷的，因此，剩余污泥多少将对除磷效果产生影响，一般污泥龄短的系统产生的剩余污泥量较多，可以取得较高的除磷效果。有报道称，当泥龄为30d时，除磷率为40%，泥龄为17d时，除磷率为50%，而当泥龄降至5d时，除磷率达到87%。 大量的试验观测资料已经完全证实，再说横无除磷工艺中，经过厌氧释放磷酸盐的活性污泥，在好氧状态下有很强的吸磷能力，也就是说，磷的厌氧释放是好氧吸磷和除磷的前提，但并非所有磷的厌氧释放都能增强污泥的好氧吸磷，磷的厌氧释放可以分为两部分：有效释放和无效释放，有效释放是指磷被释放的同时，有机物被吸收到细胞内，并在细胞内储存，即磷的释放是有机物吸收转化这一耗能过程的偶联过程。无效释放则不伴随有机物的吸收和储存，内源损耗，PH变化，毒物作用引起的磷的释放均属无效释放。 在除磷系统的厌氧区中，含聚磷菌的会留污泥与污水混合后，在初始阶段出现磷的有效释放，随着时间的延长，污水中的易降解有机物被耗完以后，虽然吸收和储存有机物的过程基本上已经停止，但微生物为了维持基础生命活动，仍将不断分解聚磷，并把分解产物（磷）释放出来，虽然此时释磷总量不断提高，但单位释磷量所产生吸磷能力随无效释放量的加大而降低。一般来说，污水污泥混合液经过2小时厌氧后，磷的释放已经甚微，在有效释放过程中，磷的释放量与有机物的转化量之间存在着良好的相关性，磷的厌氧释放可使污泥的好氧吸磷能力大大提高，每厌氧释放1mgP，在好氧条件下可吸收2.0~2.24mgP，厌氧时间加长，无效释放逐渐增加，平均厌氧释放1mgP，所产生的好氧吸磷能力降至1mgP以下，甚至达到0.5mgP。因此，生物除磷并非厌氧时间越长越好，同时在运行管理中要尽量避免PH的冲击，否则除磷能
简介：介绍了生物脱氮基本原理及影响因素，为环境工作者掌握生物脱氮。废水中存在着有机氮、氨氮、硝态氮等形式的氮，而其中以氨氮和有机氮为主要形式。在生物处理过程中，有机氮被异养微生物氧化分解，即通过氨化作用转化为成氨氮，而后经硝化过程转化变为NO3-N和NO2-N，最后通过反硝化作用使硝态氮转化成氮气，而逸入大气。由此可见，进行生物脱氮可分为氨化－硝化－反硝化三个步骤。由于氨化反应速度很快。在一般废水处理设施中均能完成，故生物脱氮的关键在于硝化和反硝化。 关键字：生物脱氮基本原理影响因素 废水中存在着有机氮、氨氮、硝态氮等形式的氮，而其中以氨氮和有机氮为主要形式。在生物处理过程中，有机氮被异养微生物氧化分解，即通过氨化作用转化为成氨氮，而后经硝化过程转化变为NO3-N和NO2-N，最后通过反硝化作用使硝态氮转化成氮气，而逸入大气。 由此可见，进行生物脱氮可分为氨化－硝化－反硝化三个步骤。由于氨化反应速度很快。在一般废水处理设施中均能完成，故生物脱氮的关键在于硝化和反硝化。 1 氨化作用 1.1 概念 氨化作用是指将有机氮化合物转化为氨态氮的过程，也称为矿化作用。 1.2 细菌 参与氨化作用的细菌成为氨化细菌。在自然界中，它们的种类很多，主要有好氧性的荧光假单胞菌和灵杆菌，兼性的变形杆菌和厌氧的腐败梭菌等。 1.3 降解方式（分好氧和厌氧） 在好氧条件下，主要有两种降解方式，一是氧化酶催化下的氧化脱氨。例如氨基酸生成酮酸和氨： [2-1] 丙氨酸亚氨基丙酸法丙酮酸 另一是某些好氧菌，在水解酶的催化作用下能水解脱氮反应。例如尿素能被许多细菌水解产生氨，分解尿素的细菌有尿八联球菌和尿素芽孢杆菌等，它们式好氧菌，其反应式如下： [2-2]
生物脱氮除磷工艺 第一节 概述 一、营养元素的危害 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： 氨氮会消耗水体中的溶解氧； 氨氮会与氯反应生成氯胺或氮气，增加氯的用量； 含氮化合物对人和其它生物有毒害作用：① 氨氮对鱼类有毒害作用；② NO 3- 和NO 2-可被转化为亚硝胺——一种“三致”物质；③ 水中NO 3-高，可导致婴儿患变性血色蛋白症——“Bluebaby ”； 加速水体的“富营养化”过程；所谓“富营养化”就是指水中的藻类大量繁殖而引起水质恶化，其主要因子是N 和P （尤其是P ）；解决的办法主要就是要严格控制污染源，降低排入水环境的废水中的N 、P 含量；对于城市废水来说，利用传统的活性污泥法进行处理，对N 的去除率一般只有40%左右，对磷的去除率一般只有20~30%。 二、脱氮的物化法 1、氨氮的吹脱法： -++?+OH NH O H NH 423 2 2每 3 采用斜发沸石作为除氨的离子交换体。 出水 折点加氯法脱氯工艺流程
1、铝盐除磷 4343AlPO PO Al →++ + 一般用Al 2(SO 4)3，聚氯化铝（PAC ）和铝酸钠（NaAlO 2） 2、铁盐除磷：FePO 4 Fe(OH)3 一般用FeCl 2、FeSO 4 或 FeCl 3 Fe 2(SO 4)3 3、石灰混凝除磷 O H PO OH Ca HPO OH Ca 23452423))((345+→++--+ 向含磷的废水中投加石灰，由于形成OH -，污水的pH 值上升，磷与Ca 2+反应，生成羟磷灰石。 第二节 生物脱氮工艺与技术 一、活性污泥法脱氮传统工艺 1、Barth 提出的三级活性污泥法流程： 第一级曝气池的功能：① 碳化——去除BOD 5、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氨化、硝化、反硝化分别在各自的反应器中进行，反应速率较快且较彻底；但七缺点是处理设备多，造价高，运行管理较为复杂。 2、两级活性污泥法脱氮工艺 与前一工艺相比，该工艺是将其中的前两级曝气池合并成一个曝气池，使废水在其中同时实现碳化、氨化和硝化反应，因此只是在形式上减少了一个曝气池，并无本质上的改变。 二、缺氧——好氧活性污泥法脱氮系统（A —O 工艺）
污水脱氮除磷工艺的概述与展望 摘要：近年来，城市污水（以城市生活污水为主）中氮磷营养物的排放使受纳水体中藻类等植物大量繁殖，导致水体富营养化问题越来越严重，对城市污水进行脱氮除磷处理是防止水体富营养化的一种重要措施。目前来看，污水脱氮除磷的主要方法有物理方法、化学方法及生物方法。与物理法、化学法相比，生物法具有适用范围广、投资及运行费用低、效果稳定、综合处理能力强等优点，已成为污水脱氮除磷的最佳选择。本文对现有的生物脱氮除磷工艺进行了系统的介绍和分析，并对今后的发展方向作了展望。 关键词：城市污水，脱氮除磷，工艺技术 1.城市污水脱氮除磷现状 据近年来环境质量公报发布的消息,水体中的主要污染物为含氮磷的有机物。这些污染物进一步加剧了水资源短缺的矛盾,对可持续发展战略的实施带来了严重的负面影响。目前含氮磷污水的处理技术可分为物理法、化学法、物理化学法和生物法。由于化学法与物理化学法成本高,对环境易造成二次污染,所以污水生物脱氮除磷技术是20世纪70年代美国和南非等国的水处理专家们在化学、催化和生物方法研究的基础上提出的一种经济有效的处理技术,该技术由于处理过程可靠,处理成本低,操作管理方便等优点而被广泛使用。微生物脱氮除磷技术按微生物在系统中的不同状态,可分为活性污泥法和生物膜法,通过设立好氧区、缺氧区和厌氧区来实现硝化、反硝化、释磷和放磷以达到脱氮除磷的目的。具体的生物脱氮除磷工艺主要有:A2/O法同步脱氮除磷工艺、生物转盘同步脱氮除磷工艺、SBR工艺、氧化沟工艺、亚硝酸盐生物脱氮工艺、AB法及其变型工艺等。 污水经二级生化处理后,氮的去除率仅为20%～30%左右,磷的去除率则更低。因此脱氮除磷问题在二级处理普及率较高的工业化国家中受到了高度的重视。我国污水厂大多数以二级生物处理为主。二级生物处理厂去除对象主要是和SS,仅有极少数厂(如广州犬坦沙污水厂)有脱氮除磷功能。我国水体富营BOD 5 养化日趋严重,其原因一是城市污水处理率低;二是传统的活性污泥法仅能去除城市污水中20%～40%的氮以及5%～20%的磷。因此,大量兴建城市二级生物处理厂,不但投资大,运行费用高,并且脱氮除磷的效率也并不高。 在实际的工程设计中,根据受纳水体的要求和其他一些实际情况,生物脱氮除磷工艺可以分成以下几个层次 （1)以去除有机物、氨氮为目的的工艺。因对总氮无要求,可以采用生物硝
5,生物脱氮除磷工艺中的矛盾 (1)泥龄问题 作为硝化过程的主休,硝化菌通常都属于自养型专性好氧菌.这类微生物的一个突出特点是繁殖速度慢,世 代时间较长.在冬季,硝化菌繁殖所需世代时间可长达30d以上;即使在夏季,在泥龄小于5d的活性污泥中硝 化作用也十分微弱.聚磷菌多为短世代微生物,为探讨泥龄对生物除磷工艺的影响,Rensink等(1985年)[23]用表2归纳了以往的研究成果,并指出降低泥龄将会提高系统的除磷效率. 泥龄与除磷率关系表2 泥龄/d 30 17 5.3 4.6 磷去除率/% 40 50 87.5 91 由表2可见聚磷微生物所需要泥龄很短.泥龄在3.0d左右时,系统仍能维持较好的除磷效率.此外,生物除磷 的唯一渠道是排除剩余污泥.为了保证系统的除磷效果就不得不维持较高的污泥排放量,系统的泥龄也不得 不相应的降低.显然硝化菌和聚磷菌在泥龄上存在着矛盾.若泥龄太高,不利于磷的去除;泥龄太低,硝化菌 无法存活,且泥量过大也会影响后续污泥处理.针对此矛盾,在污水处理工艺系统设计及运行中,一般所采用 的措施是把系统的泥龄控制在一个较窄范围内,兼顾脱氮与除磷的需要.这种调和,在实践中被证明是可行 的. 为了能够充分发挥脱氮与降磷两类微生物的各自优势,可采取的其它对策大致上有两类. 第一类是设立中间沉淀池,搞两套污泥回流系统使不同泥龄的微生物居于前后两级(见图4),第一级泥龄很短,主要功能是除磷;第二级泥龄较长,主要功能是脱氮.该系统的优点是成功地把两类泥龄不同的微生物分开.但是,这类工艺也是存在局限性.第一,两套污泥回流系统,再加上中间沉淀池和内循环,使该类工艺流程 长且比较复杂.第二,该类工艺把原来常规A2/O(见图5)工艺中同步进行的吸磷和硝化过程分离开来,而各 自所需的反应时间又无法减少,因而导致工艺总的停留时间变长.第三,该工艺的第二级容易发生碳源不足 的情况,致使脱氮效率大受影响.此外,由于吸磷和硝化都需要好氧条件,工艺所需的曝气量也可能有所增加. 第二类方法是在A2/O工艺好氧区的适当位置投放填料.由于硝化菌可栖息于填料表面不参与污泥回流,故 能解决脱氮除磷工艺的泥龄矛盾.这种作法的优点是既达到了分离不同泥龄微生物的目的,又维持了常规 A2/O工艺的简捷特点.但是该工艺也必须解决好以下几个问题:①投放填料后必须给悬浮性活性污泥以优先 的和充分的增殖机会,防止生物膜越来越多而MLSS越来越少的情况发生;②要保证足够的搅拌强度,防止因 填料截留作用致使污泥在填料表面间大量结团;③填料投放量必须适中,投放量太少难以发挥作用,太多则难免出现对污泥的截留.此外,填料的类型和布置方式都应作慎重考虑.
水体中氮素过多所引起的危害—水体的富营养化:水体中含 氮量大于0.2～0.3m g/L就会引起水体的富营养化。 经富营养化污染的水体，治理关键是要脱氮除磷，而脱氮最常用的是生物脱氮。 生物脱氮原理：生物脱氮是在好氧条件下通过硝化反应先将氨氮氧化为硝酸盐，再通过缺氧条件下的反硝化反应将硝酸盐还原成气态氮从水中去除。生物脱氮通过氨化、硝化、反硝化三个步骤完成。 1、氨化反应：氨化作用是指将有机氮化合物转化为N H -N的过程，也称为 3 矿化作用。参与氨化作用的细菌称为氨化细菌。在自然界中，它们的种类很多，主要有好氧性的荧光假单胞菌和灵杆菌、兼性的变形杆菌和厌氧的腐败梭菌等。在好氧条件下，主要有两种降解方式，一是氧化酶催化下的氧化脱氨，另一是某些好氧菌，在水解酶的催化作用下能水解脱氮反应。在厌氧或缺氧的条件下，厌氧微生物和兼性厌氧微生物对有机氮化合物进行还原脱氨、水解脱氨和脱水脱氨三种途径的氨化反应。 2、硝化反应：在硝化细菌的作用下,氨态氮进一步分解、氧化,就此分两个阶段进行。首先,在亚硝化细菌的作用下,使氨(N H4 + )转化为亚硝酸氮,亚硝酸氮在硝酸菌的作用下,进一步转化为硝酸氮。亚硝酸菌有亚硝酸单胞菌属、亚硝酸螺杆菌属和亚硝酸球菌属。硝酸菌有硝酸杆菌属、硝酸球菌属。 影响硝化反映的因素： 1、好样环境条件下，并保持一定的碱度：溶解氧在1.2～2.0m g/L。 2、pH：硝化反应的pH在8.0～8.4 3、温度：硝化反应的适宜温度在20～30℃ 4、尽量减少有毒有害物质的进入，且高浓度的氨氮和硝态氮对硝化作用有抑 制。 以上因素之所以会对硝化作用有影响，主要是因为他们对硝化细菌的生长环境造成了影响。 3、反硝化反应：反硝化反应是指硝酸氮和亚硝酸氮在反硝化菌的作用下,被还原为气态氮(N2 )的过程。进行这类反应的细菌主要有变形杆菌属、微球菌属、假单胞菌属、芽胞杆菌属、产碱杆菌属、黄杆菌属等兼性细菌，它们在自然界中广泛存在。 影响反硝化作用的因素: 1、要有充足的碳源 2、pH：反硝化反应的pH在6.5～7.5 3、溶解氧浓度：反硝化菌是异养兼性厌氧菌，溶解氧应控制在0.5mg/L以下 4、温度：反硝化反应的适宜温度在20～40℃ 生物脱氮工艺 主要有传统生物脱氮工艺（三级生物脱氮工艺）、A/O 工艺、A2/O 工艺（脱
1、生物脱氮 反硝化细菌在缺氧条件下,还原硝酸盐,释放出分子态氮（N2）或一氧化二氮（N2O）的过程.微生物和植物吸收利用硝酸盐有两种完全不同的用途,一是利用其中的氮作为氮源,称为同化性硝酸还原作用：NO3-→NH4+→有机态氮.许多细菌、放线菌和霉菌能利用硝酸盐做为氮素营养.另一用途是利用NO2-和NO3-为呼吸作用的最终电子受体,把硝酸还原成氮（N2）,称为反硝化作用或脱氮作用：NO3-→NO2-→N2↑.能进行反硝化作用的只有少数细菌,这个生理群称为反硝化菌.大部分反硝化细菌是异养菌,例如脱氮小球菌、反硝化假单胞菌等,它们以有机物为氮源和能源,进行无氧呼吸,其生化过程可用下式表示： C6H12O6+12NO3-→6H2O+6CO2+12NO2-+能量 CH3COOH+8NO3-→6H2O+10CO2+4N2+8OH-+能量 少数反硝化细菌为自养菌,如脱氮硫杆菌,它们氧化硫或硝酸盐获得能量,同化二氧化碳,以硝酸盐为呼吸作用的最终电子受体.可进行以下反应： 5S+6KNO3+2H2O→3N2+K2SO4+4KHSO4 反硝化作用使硝酸盐还原成氮气,从而降低了土壤中氮素营养的含量,对农业生产不利.农业上常进行中耕松土,以防止反硝化作用.反硝化作用是氮素循环中不可缺少的环节,可使土壤中因淋溶而流入河流、海洋中的NO3-减少,消除因硝酸积累对生物的毒害作用. 2.生物除磷 1）生物除磷只要由一类统称为聚磷菌的微生物完成,由于聚磷菌能在厌氧状态下同化发酵产物,使得聚磷菌在生物除磷系统中具备了竞争的优势. 2）在厌氧状态下,兼性菌将溶解性有机物转化成挥发性脂肪酸；聚磷菌把细胞内聚磷水解为正酸盐,并从中获得能量,吸收污水中的易讲解的COD,同化成细胞内碳能源存贮物聚β-羟基丁酸或β-羟基戊酸等 3）在好氧或缺氧条件下,聚磷菌以分子氧或化合态氧作为电子受体,氧化代谢内贮物质PHB 或PHV等,并产生能量,过量地从无水中摄取磷酸盐,能量以高能物质ATP的形式存贮,其中一部分有转化为聚磷,作为能量贮于胞内,通过剩余污泥的排放实现高效生物除磷目的
生物脱氮基本原理 Document serial number【KKGB-LBS98YT-BS8CB-BSUT-BST108】
生物脱氮基本原理 作者：weidongwin 阅读：994次 上传时间：2005-10-13 推荐人：weidongwin 简介：进行生物脱氮可分为氨化－硝化－反硝化三个步骤。由于氨化反应速度很快，在一般废水处理设施 中均能完成，故生物脱氮的关键在于硝化和反硝化。 关键字：生物脱氮基本原理氨化硝化反硝化同化 生物脱氮是在微生物的作用下，将有机氮和NH3-N转化为N2和N x O气体的过程[1]。 废水中存在着有机氮、NH3-N、NO x－-N等形式的氮，而其中以NH3-N和有机氮为主要形式。在生物处理过程中，有机氮被异养微生物氧化分解，即通过氨化作用转化为成NH3-N，而后经硝化过程转化变为NO x－-N，最后通过反硝化作用使NO x－-N转化成N2，而逸入大气。 由此可见，进行生物脱氮可分为氨化－硝化－反硝化三个步骤。由于氨化反应速度很快，在一般废水处理设施中均能完成，故生物脱氮的关键在于硝化和反硝化。 1.氨化作用 氨化作用是指将有机氮化合物转化为NH3-N的过程，也称为矿化作用。参与氨化作用的细菌称为氨化细菌。在自然界中，它们的种类很多，主要有好氧性的荧光假单胞菌和灵杆菌、兼性的变形杆菌和厌氧的腐败梭菌等。在好氧条件下，主要有两种降解方式，一是氧化酶催化下的氧化脱氨[2]。例如氨基酸生成酮 酸和氨： (2-1) 丙氨酸亚氨基丙酸法丙酮酸 另一是某些好氧菌，在水解酶的催化作用下能水解脱氮反应。例如尿素能被许多细菌水解产生氨，分解尿素的细菌有尿八联球菌和尿素芽孢杆菌等，它们是好氧菌，其反应式如下： (2-2) 在厌氧或缺氧的条件下，厌氧微生物和兼性厌氧微生物对有机氮化合物进行还原脱氨、水解脱氨和脱 水脱氨三种途径的氨化反应。 (2-3)
摘要：进行生物脱氮可分为氨化－硝化－反硝化三个步骤。由于氨化反应速度很快，在一般废水处理设施中均能完成，故生物脱氮的关键在于硝化和反硝化。 关键词：生物脱氮基本原理氨化硝化反硝化同化 生物脱氮是在微生物的作用下，将有机氮和NH3-N转化为N2和N x O气体的过程[1]。 废水中存在着有机氮、NH3-N、NO x－-N等形式的氮，而其中以NH3-N和有机氮为主要形式。在生物处理过程中，有机氮被异养微生物氧化分解，即通过氨化作用转化为成NH3-N，而后经硝化过程转化变为NO x－-N，最后通过反硝化作用使NO x－-N转化成N2，而逸入大气。 由此可见，进行生物脱氮可分为氨化－硝化－反硝化三个步骤。由于氨化反应速度很快，在一般废水处理设施中均能完成，故生物脱氮的关键在于硝化和反硝化。 1. 氨化作用 氨化作用是指将有机氮化合物转化为NH3-N的过程，也称为矿化作用。参与氨化作用的细菌称为氨化细菌。在自然界中，它们的种类很多，主要有好氧性的荧光假单胞菌和灵杆菌、兼性的变形杆菌和厌氧的腐败梭菌等。在好氧条件下，主要有两种降解方式，一是氧化酶催化下的氧化脱氨[2]。例如氨基酸生成酮酸和氨： (2-1) 丙氨酸亚氨基丙酸法丙酮酸 另一是某些好氧菌，在水解酶的催化作用下能水解脱氮反应。例如尿素能被许多细菌水解产生氨，分解尿素的细菌有尿八联球菌和尿素芽孢杆菌等，它们是好氧菌，其反应式如下： (2-2) 在厌氧或缺氧的条件下，厌氧微生物和兼性厌氧微生物对有机氮化合物进行还原脱氨、水解脱氨和脱水脱氨三种途径的氨化反应。 (2-3) (2-4)
(2-5) 2. 硝化作用 硝化作用是指将NH3-N氧化为NO x－-N的生物化学反应，这个过程由亚硝酸菌和硝酸菌共同完成，包括亚硝化反应和硝化反应两个步骤。该反应历程为： 亚硝化反应 (2-6) 硝化反应 (2-7) 总反应式(2-8) 亚硝酸菌有亚硝酸单胞菌属、亚硝酸螺杆菌属和亚硝酸球菌属。硝酸菌有硝酸杆菌属、硝酸球菌属。亚硝酸菌和硝酸菌统称为硝化菌[22]。发生硝化反应时细菌分别从氧化NH3-N 和NO2－-N的过程中获得能量，碳源来自无机碳化合物，如CO32－、HCO－、CO2等。假定细胞的组成为C5H7NO2，则硝化菌合成的化学计量关系可表示为： 亚硝化反应 (2-9) 硝化反应 (2-10) 在综合考虑了氧化合成后，实际应用中的硝化反应总方程式为： (2-11) 由上式可以看出硝化过程的三个重要特征： ⑴NH3的生物氧化需要大量的氧，大约每去除1g的NH3-N需要4.2gO2； ⑵硝化过程细胞产率非常低，难以维持较高物质浓度，特别是在低温的冬季； ⑶硝化过程中产生大量的质子（H+），为了使反应能顺利进行，需要大量的碱中和，理论上大约为每氧化1g的NH3-N需要碱度5.57g(以NaCO3计)。
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A-A-O生物脱氮除磷工艺是活性污泥工艺,在进行去除BOD、COD、SS的同时可生物脱氮除磷。？ 在好氧段,硝化细菌将入流污水中的氨氮及由有机氮氨化成的氨氮,通过生物硝化作 用,转化成硝酸盐;在缺氧段,反硝化细菌将内回流带入的硝酸盐通过生物反硝化作用,转化成氮气逸入大气中,从而达到脱氮的目的;在厌氧段,聚磷菌释放磷,并吸收低级脂肪酸等易降解的有机物;而在好氧段,聚磷菌超量吸收磷,并通过剩余污泥的排放,将磷去除。以上三类细菌均具有去除BOD5的作用,但BOD5的去除实际上以反硝化细菌为主。污水进入曝气池以后,随着聚磷菌的吸收、反硝化菌的利用及好氧段的好氧生物分解,BOD5浓度逐渐降低。在厌氧段,由于聚磷菌释放磷,TP浓度逐渐升高,至缺氧段升至最高。在缺氧段,一般认为聚磷菌既不吸收磷,也不释放磷,TP保持稳定。在好氧段,由于聚磷菌的吸收,TP迅速降低。在厌氧段和缺氧 段,NH3-N浓度稳中有降,至好氧段,随着硝化的进行,NH3-N逐渐降低。在缺氧段,由于内回流带入大量NO3-N,NO3-N瞬间升高,但随着反硝化的进行,NO3-N浓度迅速降低。在好氧段,随着硝化的进行,NO3-N浓度逐渐升高。 A-A-O脱氮除磷系统的工艺参数及控制？ A-A-O生物脱氮除磷的功能是有机物去除、脱氮、除磷三种功能的综合,因而其工艺参数应同时满足各种功能的要求。如能有效地
脱氮或除磷,一般也能同时高效地去除BOD5。但除磷和脱氮往往是相互矛盾的,具体体现的某些参数上,使这些参数只能局限在某一狭窄的范围内,这也是A-A-O系统工艺系统控制较复杂的主要原因。？ M和SRT。完全生物硝化,是高效生物脱氮的前提。因而,F/M(污泥负荷)越低,SRT(污泥龄)越高。脱氮效率越高,而生物除磷则要求高F/M低SRT。A-A-O生物脱氮除磷是运行较灵活的一种工艺,可以以脱氮为重点,也可以以除磷为重点,当然也可以二者兼顾。如果既要求一定的脱氮效果,也要求一定的除磷效果,F/M一般应控制在一般应控制在8-15d。？ 2.水力停留时间。水力停留时间与进水浓度、温度等因素有关。厌氧段水力停留时间一般在1-2h范围内,缺氧段水力停留时间好氧段水力停留时间一般应在6h。？ 3.内回流与外回流。内回流比r一般在200-500%之间,具体取决于进水TKN浓度,以及所要求的脱氮效率。一般认为,300-500%时脱氮效率最佳。内回流比r与除磷关系不大,因而r的调节完全与反硝化工艺一致。？ 4.溶解氧(DO)。厌氧段DO应控制在L以下,缺氧段DO应控制在L以下,而好氧DO应控制在2-3mg/L之间。因生物除磷本身并不消耗氧,所以A-A-O脱氮除磷工艺曝气系统的控制与生物反硝化系统一致。？
生物脱氮除磷原理及工艺 摘 要:阐述了生物除磷和反硝化脱氮的机理,针对常规生物脱氮除磷技术和工艺中存在的问题，研究开发出从不同类型污水中去除氮和磷的SBR 工艺、CAST 工艺、MSBR 工艺、O A /2 工艺和立体循环一体化氧化沟等。这些技术和工艺发挥了不同微生物菌群的优势，使其分别处于各自最佳状态，可提高处理效率、简化操作、降低处理费用。 关键词: 脱氮除磷；SBR 工艺；CAST 工艺；MSBR 工艺；O A /2；立体循环一体化氧化沟 1 引言 氮和磷是生物的重要营养源，随着化肥、洗涤剂和农药普遍使用，天然水体中氮、磷含量急剧增加，水体中蓝藻、绿藻大量繁殖，水体缺氧并产生毒素，使水质恶化，对水生生物和人体健康产生很大的危害。然而, 我国现有的城市污水处理厂主要集中于有机物的去除,污（废）水一级处理只是除去水中的沙砾及悬浮固体；在好氧生物处理中，生活污水经生物 降解，大部分的可溶性含碳有机物被去除。同时产生N NH -3、N NO --3和-34PO 和- 24SO ，其中25%的氮和19%左右的磷被微生物吸收合成细胞，通过排泥得到去除；二级生物处理则是去除水中的可溶性有机物，能有效地降低污水中的5BOD 和SS , 但对N 、P 等营养物只能去除10%～ 20% , 其结果远不能达到二级排放标准。因此研究开发经济、高效的, 适于现有污水处理厂改造的脱氮除磷工艺显得尤为重要。 2 生物脱氮除磷机理 2.1 生物脱氮机理 污水生物脱氮的基本原理就是在将有机氮转化为氨态氮的基础上，先利用好氧段经硝化作用，由硝化细菌和亚硝化细菌的协同作用，将氨氮通过反硝化作用转化为亚硝态氮、硝 态氮，即，将3NH 转化为N NO --2和N NO --3。在缺氧条件下通过反硝化作用将硝氮转 化为氮气，即，将N NO -- 2（经反亚硝化）和N NO --3（经反硝化）还原为氮气，溢出水面释放到大气，参与自然界氮的循环。水中含氮物质大量减少，降低出水的潜在危险性，达到从废水中脱氮的目的[1]。 ○ 1硝化——短程硝化：O H HNO O NH 22235.1+→+
生物脱氮除磷大比较 1.污水生物脱氮除磷的基本原理 在好氧条件下通过硝化反应先将氨氮氧化为硝酸盐，再通过缺氧条件下的反硝化反应将硝酸盐异化还原成气态氮从水中去除。由此而发展起来的生物脱氮工艺大多将缺氧区和好氧区分开，形成分级硝化反硝化工艺，以便硝化与反硝化能够独立进行。 污水生物除磷是通过厌氧段和好氧段得交替操作，利用活性污泥的超量吸磷特性，使细胞含磷量相当高的细菌群体能够在处理系统的基质竞争中取得优势，剩余污泥的含磷量达到3%-7%，进入剩余污泥的总磷量增大，处理出水的磷浓度明显降低。 2.生物脱氮除磷工艺的比较 2.1 AAO工艺 传统的AAO工艺流程是：污水首先进入厌氧池，兼性厌氧菌将水中的易降解有机物转化成VFAS1回流污泥带入的聚磷菌将体内的聚磷菌分解，此为释磷，所释放的能量一部分可供好氧的聚磷菌在厌氧的环境下维持生存，另一部分共聚磷菌主动吸收VFAS，并在体内储存PHB。进入缺氧区，反消化细菌就利用混合液回流带入硝酸盐及进水中的有机物进行反消化脱氮，接着进入好氧区，聚磷菌除了吸收利用污水中残留的易降解BOD外，主要分解体内储存的PHB产生的能
量供自身生长繁殖。最后，混合液进入沉淀池进行泥水分离，上清液作为处理水释放，沉淀污泥的一部分回流厌氧池，另一部分作为剩余污泥排放。 N2 混合液回流 ↑↓ 进水→厌氧池→缺氧池→好氧（硝化）池→沉淀池→出水 ↑↓剩余污泥 AOO工艺流程图 该工艺简洁，污泥在厌氧、缺氧、好氧环境中交替运行，丝状菌不能大量繁殖，污泥沉降性能好。该处理系统出水中磷浓度科达到1 mg/L以下，氨氮也可达到8 mg/L以下。 该法需要注意的问题是，进入沉淀次得混合液通常要保持一定的溶解氧浓度，以防止沉淀池中反消化和污泥厌氧释磷，但这会导致回流污泥和回流混合液中存在一定的溶解氧回流污泥存在的硝酸盐对厌氧释磷过程也存在一定的影响，同时，系统所排放的剩余污泥中。仅有的一部分污泥是经历了完整的厌氧和好氧的过程，影响了污泥的充分吸磷。系统污泥泥龄因为兼顾硝化菌的生长而不可能太短，导致除磷效果难以进一步提高。 2.2改良Bardenpho工艺
A2O生物脱氮除磷工艺原理 A2/O生物脱氮除磷工艺原理 在首段厌氧池进行磷的释放使污水中P的浓度升高，溶解性有机物被细胞吸收而使污水中BOD浓度下降，另外NH3-N因细胞合成而被去除一部分，使污水中 NH3-N浓度下降，但NO3--N浓度没有变化。 在缺氧池中，反硝化菌利用污水中的有机物作碳源，将回流混合液中带入的大量NO3--N和NO2--N还原为N2释放至空气，因此BOD5浓度继续下降， NO3--N浓度大幅度下降，但磷的变化很小。 在好氧池中，有机物被微生物生化降解，其浓度继续下降;有机氮被氨化继而被硝化，使NH3-N浓度显著下降， NO3--N浓度显著增加，而磷随着聚磷菌的过量摄取也以较快的速率下降。 A2/O合建式工艺中，厌氧、缺氧、好氧三段合建，中间通过隔墙与孔洞相连。厌氧段和缺氧段采用多格串连为混合推流式，好氧段则不分隔为推流式。厌氧段、缺氧段，均采用水下搅拌器搅拌;好氧段采用鼓风曝气 A2/O工艺影响因素 1. 污水中可生物降解有机物的影响 2. 污泥龄ts的影响 3. DO的影响 4. NS的影响 5. TKN/MLSS负荷率的影响(凯氏氮,污泥负荷率的影响)
6. R与RN的影响 A2/O工艺存在的问题 该工艺流程在脱氮除磷方面不能同时取得较好的效果。其原因是:回流污泥全部进入到厌氧段。好氧段为了硝化过程的完成，要求采用较大的污泥回流比，(一般R为60%,100%，最低也应,40%)，NS较低硝化作用良好。但由于回流污泥将大量的硝酸盐和DO带回厌氧段，严重影响了聚磷菌体的释放，同时厌氧段存在大量硝酸盐时，污泥中的反硝化菌会以有机物为碳源进行反硝化，等脱N完全后才开始磷的厌氧释放，使得厌氧段进行磷的厌氧释放的有效容积大大减少，使出磷效果?如果好氧段硝化不好，则随回流污泥进入厌氧段的硝酸盐减少，改变了厌氧环境，使磷能充分厌氧释放，?ηP ?，但因硝化不完全，故脱氮效果不佳，使ηN? A2/O工艺改进措施 .1. 将回流污泥分两点加入，减少加入到厌氧段的回流污泥量，从而减少进入厌 氧段的硝酸盐和溶解氧。 2. 提升回流污泥的设备应用潜污泵代替螺旋泵，以减少回流污泥复氧，使厌氧段、缺氧段的DO最小。 3. 厌氧段和缺氧段水下搅拌器功率不能过大(一般为3W/m3)否则产生涡流，导致混合液DO?。 4. 原污水和回流污泥进入厌氧段，缺氧段应为淹没入流，减少复氧。 5. 低浓度的城市污水，应取消沉淀池，使原污水经沉砂后直接进入厌氧段，以便保持厌氧段中C/N比较高，有利于脱氮除磷。 6. 取消硝化池，直接经浓缩压滤后作为肥料使用，避免高磷污泥在消化池中将磷重新释放和滤出，使使ηP?。 A2/O工艺设计计算
生物脱氮除磷技术的研究与应用 【摘要】 生物脱氮除磷技术是技术上可行、经济上合理的新的水处理技术，其在城市生活污水和工业废水处理中得到推广使用。重点介绍了生物脱氮除磷的基本理论及其影响因素，并对近年来我国生物脱氮除磷技术在城市生活污水处理、工业废水处理、中水回用方面的应用进展进行了综述。 关键词生活污水处理;生物脱氮除磷;机理 1.生物脱氮除磷技术的特点 生物脱氮除磷技术的工艺流程共有3种类型,即A;/O,AZ/O 与A/A/o 。由于其能 脱氮除磷,且技术经济合理,而得到国内外广泛地重视.近年来,随着排放标准的产格化, 工业废水的脱氮也成为排水工程界的热点,并迅速在焦化废水、石油化工废水、印染废水的 处理中得到应用。生物脱氮除磷技术具有如下主要特点: (l)污水、废水经A/O 或A/A/9工艺处理后,能达到同时去除C 有机,N,P 等污染 物,出水水质可达三级处理标准。 (2)产生的剩余污泥量较一般生物处理系统少,且污泥沉降性能好,易于脱水. (3)与一般二级处理加脱氮除磷系统相比,基建投资少、能耗低、用药少、占地面积 小。 (4)能提高难生物降解有机物的去除率,并能抑制丝状菌,利于运行和管理. (5)它们是在一般生物处理技术上发展起来的一种水处理新技术,其设计规模可大可 小,进水浓度可高可低,并能移植或推广到那些老的生物处理污水厂的改造和扩建上. 2. 生物脱氮除磷的基本原理 2.1 生物脱氮的基本原理 生物脱氮通过氨化、硝化、反硝化三个步骤完成。 2.1.1 氨化反应 有机氮化合物在氨化细菌的作用下分解,转化为氨态 氮,这一过程称为“氨化反应”。以氨基酸为例,其反应式 为: RCHNH2COOH+O2?? →?氨化菌 RCOOH+CO2+NH3 2.1.2 硝化反应 在硝化细菌的作用下,氨态氮进一步分解、氧化,就此 分两个阶段进行。首先,在亚硝化细菌的作用下,使氨(NH4+)转化为亚硝酸氮,亚硝酸氮在硝酸菌的作用下,进 一步转化为硝酸氮。硝化反应的总反应式为: NH+4+2O2NO-3+H2O+2H+ 2.1.3 反硝化反应 反硝化反应是指硝酸氮(NO-3—N)和亚硝酸氮 (N0-2—N)在反硝化菌的作用下,被还原为气态氮(N2)的