第二篇 污、废水深度处理--脱氮除磷与微生物学原理

第四章污、废水深度处理和微污染源水预处理中的微生物学原理第一节污、废水深度处理——脱氮、除磷与微生物学原理一、污、废水脱氮、除磷的目的和意义污、废水一级处理只是除去废水中的砂砾及大的悬浮固体。

去除COD约30％左右。

二级生物处理则是去除废水中的可溶性有机物。

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。

去除COD 70％～90％，BOD5去除90％以上。

同时产生NH3-N、N03--N和P043-、S042-。

其中有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。

但出水中的氮和磷含量仍未达到排放标准。

有的工业废水如味精(谷氨酸)废水和赖氨酸废水含氨氮(NH3-N)非常高，味精浓废水含氨氮6 000 mg／L左右。

COD更高，60 000～80 000 mg／L，BOD5约为COD的一半。

氮和磷是生物的重要营养源。

但水体中氮、磷量过多，危害极大。

最大的危害是引起水体富营养化。

蓝藻、绿藻等大量繁殖后引起水体缺氧，产生毒素，进而毒死鱼、虾等水生生物和危害人体健康。

使水源水质恶化。

不但影响人类生活，还严重影响工、农业生产。

鉴于以上原因，脱氮除磷非常重要。

若水体中磷含量低于0．02 mg／L可限制藻类过度生长。

上海地方标准规定，氨氮排放标准在15 mg／L以下。

二、天然水体中氮、磷的来源主要来自城市生活污水，来自农业施肥(氮)和喷洒农药(磷等)，来自工业废水，如化肥、石油炼厂、焦化、制药、农药、印染、腈纶及洗涤剂等生产废水，食品加工、罐头食品加工及被服洗涤服务行业的洗涤剂废水，以及禽、畜粪便水。

城市生活污水含氮量见表2．4-1。

三、微生物脱氮工艺、原理及其微生物(一)微生物脱氮工艺可采用A／0、A2／0、A2／02、SBR等，工艺均可取得较好脱氮效果。

经厌氧-好氧或缺氧-好氧等的合理组合处理，既可去除COD和BOD，又可去除氨氮，脱氮工艺也可除磷。

(二)脱氮原理脱氮首先利用设施内好氧段，由亚硝化细菌和硝化细菌的硝化作用，将NH3转化为NO3--N。

脱氮除磷原理脱氮除磷是指通过一系列工艺手段，将废水中的氮和磷去除，以达到净化水质的目的。

脱氮除磷是水处理工程中非常重要的一环，也是保护水环境的关键步骤。

下面我们将介绍脱氮除磷的原理及其常见的处理方法。

首先，我们来介绍脱氮的原理。

氮在废水中的主要形式有氨氮、硝态氮和有机氮等。

脱氮的原理主要包括生物脱氮和化学脱氮两种方式。

生物脱氮是通过好氧条件下的硝化和厌氧条件下的反硝化作用，将氨氮和硝态氮还原成氮气的方式去除。

而化学脱氮则是通过添加化学药剂，将氨氮和硝态氮转化成氮气，达到脱氮的效果。

其次，我们来介绍除磷的原理。

废水中的磷主要以无机磷和有机磷的形式存在。

除磷的原理主要包括化学沉淀法、生物吸附法和生物除磷法等。

化学沉淀法是通过添加化学药剂，将废水中的磷沉淀下来，达到除磷的效果。

生物吸附法则是利用微生物对磷的吸附作用，将废水中的磷去除。

生物除磷法则是通过生物体内的磷释放和磷吸收过程，将废水中的磷去除。

综合来看，脱氮除磷的原理主要是通过生物作用和化学作用，将废水中的氮和磷去除，从而达到净化水质的目的。

在实际的水处理工程中，通常会采用生物处理和化学处理相结合的方式，以达到更好的脱氮除磷效果。

除了上述介绍的脱氮除磷原理，还有一些新型的脱氮除磷技术正在不断发展和应用。

例如，膜生物反应器、生物接触氧化法等技术，都在脱氮除磷领域取得了一定的应用效果。

这些新技术的出现，为脱氮除磷提供了更多的选择和可能性，也为水环境的保护和治理提供了新的思路和方法。

总之，脱氮除磷是水处理工程中非常重要的一环，其原理主要包括生物脱氮和化学脱氮、化学沉淀法、生物吸附法和生物除磷法等方式。

随着新技术的不断发展和应用，相信脱氮除磷技术将会在未来取得更大的突破和进步，为保护水环境作出更大的贡献。

脱氮除磷工艺及微生物学原理A2O工艺A2/O工艺是将厌/好氧除磷系统和缺氧/好氧脱氮系统相结合而成，是生物脱氮除磷的基础工艺，可同时去除水中的BOD、氮和磷。

A2O工艺流程：原水与从沉淀池回流的污泥首先进入厌氧池，在此污泥中的聚磷菌利用原污水中的溶解态有机物进行厌氧释磷；然后与好氧末端回流的混合液一起进入缺氧池，在此污泥中的反硝化菌利用剩余的有机物和回流的硝酸盐进行反硝化作用脱氮；脱氮反应完成后，进入好氧池，在此污泥中的硝化菌进行硝化作用将废水中的氨氮转化为硝酸盐同时聚磷菌进行好氧吸磷，剩余的有机物也在此被好氧细菌氧化，最后经沉淀池进行泥水分离，出水排放，沉淀的污泥部分返回厌氧池，部分以富磷剩余污泥排出。

SBR工艺SBR工艺是将反应、沉淀和在一个池体内，在同一池体内分别完成进水、反应、沉淀、排水、闲置等五个过程。

该工艺不需要设置二沉池和污泥回流系统，对污染物的去除效率高、占地面积少、布置紧、运行方式灵活，对水量和水质的变化有较大的适应性，在操作运行管理方面就有较大的灵活性，并且运行费用低。

工艺机理：SBR工艺与传统污水处理工艺不同，SBR技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式，非稳定生化反应替代稳态生化反应，静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。

它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作，SBR技术的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统。

CASS工艺CASS是周期循环活性污泥法的简称，整个工艺在一个反应器中完成，工艺按“进水—出水”、“曝气—非曝气”顺序进行，在序批式活性污泥法（SBR）的基础上，反应池沿池长方向设计为两部分，前部为生物选择区也称预反应区，后部为主反应区，其主反应区后部安装了可升降的自动撇水装置。

整个工艺的曝气、沉淀、排水等过程在同一池子内周期循环运行，省去了常规活性污泥法的二沉池和污泥回流系统；同时可连续进水，间断排水。

工艺机理在预反应区内，微生物能通过酶的快速转移机理迅速吸附污水中大部分可溶性有机物，经历一个高负荷的基质快速积累过程，这对进水水质、水量、PH和有毒有害物质起到较好的缓冲作用，同时对丝状菌的生长起到抑制作用，可有效防止污泥膨胀；随后在主反应区经历一个较低负荷的基质降解过程。

污水深度处理与脱氮除磷污水深度处理与脱氮除磷污水处理是一项非常重要的环境保护工作，特别是在城市化进程加快的今天，城市生活污水的排放成为了一个不可忽视的问题。

为了保护水环境，我们需要对污水进行深度处理，并进行脱氮除磷等工艺，以减少对水体的污染。

污水深度处理的一种常见工艺是生物处理技术。

生物处理是利用生物体的代谢活动将有机物、氮、磷等污染物转化为稳定、无毒的物质的过程。

其中，脱氮除磷是生物处理的重要组成部分，主要是利用与污水中的氮、磷有亲和力的细菌来进行处理。

脱氮是指将污水中的氨氮转化为氮气，并释放到大气中。

常见的脱氮工艺有硝化反硝化法和膜生物反应器法。

硝化反硝化法主要是利用硝化细菌和反硝化细菌的代谢活动来完成。

首先，硝化细菌将污水中的氨氮氧化为亚硝酸盐，然后反硝化细菌将亚硝酸盐还原为氮气释放到大气中。

膜生物反应器法则是利用特殊的膜分离技术，将硝化细菌和反硝化细菌固定在膜上，使其能够同时进行硝化和反硝化反应，高效地实现脱氮处理。

除磷是指将污水中的磷转化为难溶的物质，以实现去除。

常用的除磷工艺有化学除磷法和生物除磷法。

化学除磷法主要是通过加入化学药剂，如聚合氯化铝、硫酸铝等，将污水中的磷转化为难溶的磷酸盐沉淀物，然后通过混凝沉淀和固液分离等工艺将其去除。

生物除磷法则是通过培养和利用具有生物磷去除能力的细菌，将污水中的磷转化为多聚磷酸盐等可沉淀物质，然后进行混凝沉淀和固液分离，最终完成除磷处理。

污水深度处理与脱氮除磷不仅可以减少对水环境的污染，还可以有效地保护水资源。

首先，通过深度处理，可以将污水中的有机物、氮、磷等污染物转化为无毒的物质，减少对水体生物的危害。

其次，脱氮除磷可以减少水体中养分的浓度，防止营养过剩导致的水体富营养化，维护水体的生态平衡。

此外，污水深度处理还可以回收利用污水中的水资源，减少对自然水源的依赖。

在进行污水深度处理与脱氮除磷过程中，我们还需要注意一些问题。

首先，需要控制处理过程的温度、pH值等，以提供最适宜的环境条件，促进细菌的正常生长和代谢。

污水生物脱氮除磷的基本原理1.生物脱氮废水中存在着有机氮、NH3-N、NxO--N等形式的氮，而其中以NH3-N和有机氮为主要形式。

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NxO气体的过程。

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。

1.1. 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。

RCH（NH2）COOH→RCH2COOH+NH1CH3CH（NH2）COOH→CH3CH（OH）COOH+NH3CH2（OH）CH（NH2）COOH→CH3COCOOH+NH31.2. 硝化作用硝化作用是指将NH3-N氧化为NxO--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。

亚硝酸菌和硝酸菌统称为硝化菌。

发生硝化反应时细菌分别从氧化NH3-N和N2O--N 的过程中获得能量，碳源来自无机碳化合物，如CO2-3、HCO-、CO2等。

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需要碱度5.57g(以NaCO3计)。

1.3. 反硝化作用反硝化作用是指在厌氧或缺氧（DO<0.3-0.5mg/L）条件下，NOx－-N及其它氮氧化物被用作电子受体被还原为氮气或氮的其它气态氧化物的生物学反应，这个过程由反硝化菌完成[3--4]。

第_节污、废水深度处理脱氮、除一、污、废水脱氮、除磷的目的和意义氮和磷是生物的重要营养源。

氮、磷的危害：水体中氮、磷量过多，危害极大。

最大的危害是引起水体富营养化。

水体富营养化是指由于人类活动，水体中氮、磷等营养物质增加，引起藻类和其它微生物异常增殖及整个水体生态平衡的改变，因而造成危害的一种污染现象。

降低了水体的透明度，使 水体感官恶化，降低了水体 的美学价值；消耗水体的溶解氧，水体含氧量急剧 下降，导致鱼类.贝类等水族动物因缺 氧死亡，扼制了其繁殖，同时造成水 体营养物质的高负荷，形成富营养水 体的恶性循环；第一节 污、废水深度处理—脱氮、除确透明度 溶解氧与微生物学原理三、微生物脱氮工艺、原理及其微生物1、微生物脱氮工艺主要采用A/O、A2/O、SBR等工艺。

以活性污泥法典型工艺——A/O工艺（缺氧、好氧工艺）为例。

第一节污、废水深度处理脱氮、除磷与微生:物学原理2、脱氮原理■脱氮是先利用好氧段经硝化作用，由亚硝化细菌和硝化细菌的协同作用，将冊3转化为N（V-N和N03--N O再利用缺氧段经反硝化细菌将NOf-N （经反亚硝化）和NO3--N（反硝化）还原为氮气（％）,溢出水面释放到大气中, 参与自然界氮的循环。

人微生物除磷原理、工艺及其微生物■(BOD： N: P) 100: 5： 1——微生物除碳的同时吸收磷元素用以合成细胞物质和合成ATP等，但只去除污水中约19%左右的磷。

某些高含磷废水中残留的磷还相当高，故需用专门的除磷工艺处理。

■1、微生物除磷原理好氧时：聚磷菌能大量吸收磷酸盐输送到体内合成ATP和核酸，且逆浓度梯度过量吸磷合成多聚磷酸盐颗粒(即异染颗粒)于体内。

厌氧时：聚磷菌能释放确酸盐于体外。

创造厌氧、缺氧和好氧环境，让聚磷菌先在含磷污水中厌氧放磷，然后在好氧条件下充分地过量吸磷，而后通过排泥达到除磷的目的。

好氧时：聚磷菌能大量吸收磷酸盐输送到体内合成ATP和核酸，且逆浓度梯度过量吸磷合成多聚磷酸盐颗粒（即异染颗粒）于体内。

生物脱氮除磷原理
生物脱氮除磷原理是一种利用微生物代谢能力去除废水中氮和磷的方法。

脱氮是指将废水中的氨氮、亚硝酸盐和硝酸盐等氮化合物转化成氮气放出。

脱磷是指将废水中的磷酸盐转化成难溶的磷酸钙而去除。

这种方法主要依靠微生物的代谢过程，通过生物反应器将废水中的氮、磷物质通过微生物的多环节代谢过程降解，最终形成无害的氮气和难溶的磷酸钙。

这种方法具有高效、节能、环保等特点，被广泛应用于工业和城市废水处理等领域。

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