污水处理工艺脱氮

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。

异氧型细菌 硝化细菌 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（H2PO4-、HPO42-和H2PO43—）、聚磷酸盐和有机磷的形式存在于废水中，生物除含氮有机物 NH4+—N NH3-—N N2 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。

A/O脱氮工艺原理及控制要素详解

在污水处理脱氮工艺中，由于A/O工艺比较简单，也有其突出的特点，目前是比较普遍采用的脱氮工艺。

一、A/O脱氮工艺原理

A/O脱氮工艺是将前段缺氧段和后段好氧段串联在一起，A段DO（溶解氧）不大于0.2mg/L，O段DO=2～4mg/L。在缺氧段（A池）异养菌将蛋白质、脂肪等污染物进行氨化（有机链上的N或氨基酸中的氨基）代谢为NH3-N，在曝气池中充足供氧条件下，在硝化细菌的硝化作用将NH3-N氧化为NO3-（或NO2-），通过内回流控制返回至A池，在缺氧条件下，反硝化细菌在反硝化作用将NO3-还原为分子态氮（N2）完成C、N、O在生态中的循环，实现污水无害化处理。

AO脱氮工艺中缺氧池（A池）在前，污水中的有机碳被反硝化菌所利用，可减轻其后好氧池的有机负荷，反硝化反应产生的碱度可以补偿好氧池中进行硝化反应对碱度的需求。好氧在缺氧池之后，可以使反硝化残留的有机污染物得到进一步去除，提高出水水质。BOD5的去除率较高可达90～95%以上，但脱氮效果稍差，脱氮效率70～80%。尽管如此，由于A/O工艺比较简单，也有其突出的特点，目前仍是比较普遍采用的工艺。在高氨氮废水中一般采取二级AO串联的方式设计。

二、提高脱氮效果的控制措施

A/O工艺运行过程控制不要产生污泥膨胀和流失，其对有机物的降解率是较高的（90～95%），缺点是脱氮效果较差。为了提高脱氮效果，A/O脱氮工艺主要控制几个因素：

1、MLSS

一般应在3000mg/L以上，低于此值A/O系统脱氮效果明显降低。

2、氨氮负荷

在硝化反应中氨氮负荷（氨氮的量实际值为有机氮与氨氮的和，也就是凯氏氮TKN）在0.05gTKN/(gMLSS•d)之下。

3、污泥负荷

要使硝化菌良好繁殖就要增大MLSS浓度或增大曝气池容积，以降低有机负荷，从而增大污泥龄。其污泥负荷率（COD/MLSS）应小于0.10~0.15KgCOD/KgMLSS•d。

污水处理A/O工艺脱氮除磷

一般的活性污泥法以去除污水中可降解有机物和悬浮物为主要目的，对污水中氮、磷的 去除有限。随着对水体环境质量要求的提高，对污水处理厂出水的氮、磷有控制也越来越严 格，因此有必要采取脱氮除磷的措施。一般来说，对污水中氮、磷的处理有物化法和生物法，而生物法脱氮除磷具有高效低成本的优势，目前出现了许多采用生物脱氮除磷的新工艺。

一、生物脱氮除磷工艺的选择

按生物脱氮除磷的要求不同，生物脱氮除磷分为以下五个层次：

(1)去除有机氮和氨氮；

(2)去除总氮；

(3)去除磷；

(4)去除氨氮和磷；

(5)去除总氮和磷。

对于不同的脱氮除磷要求，需要不同的处理工艺来完成，下表列出了生物脱氮除磷5个层次对工艺的选择。

生物脱氮除磷5个层次对工艺的选择

对于不同的TN出水水质要求，需要选择不同的脱氮工艺，不同的TN出水水质要求与脱氮工艺的选择见下表。

不同TN出水水质要求对脱氮工艺的选择

生物除磷工艺所需B0D5或COD与TP之间有一定的比例要求，生物除磷工艺所需BOD5或

COD与T比例P的要求见下表。

生物除磷工艺所需BOD5或COD与TP的比例要求

二、A/O工艺生物脱氮工艺

（一）工艺流程

A/0工艺以除氮为主时，基本工艺流程如下图1。

图1 缺氧/好氧工艺流程

A/O工艺有分建式和合建式工艺两种，分别见图2、图3。分建式即硝化、反硝化与BOD 的去除分别在两座不同的反应器内进行；合建式则在同一座反应器内进行。

合建式反应器节省了基建和运行费用以及容易满足处理工程对碳源和碱度等条件的要求， 但受以下闲素影响：溶解氧 (0.5~1.5mg/L)、污泥负荷[0. 1~ 0. 15kgBOD5/

(kgMLVSS?d)]、C/N 比(6 -7)、pH值( 7. 5~8.0) ,而不易控制。

对于pH值，分建式A/O工艺中，硝化液一部分回流至反硝化池，池内的反硝化脱氮菌以原污水中的有机物作碳源，以硝化液中NOx-N中的氧作为电子受体，将NOz-N还原成N2 ,不需外加碳源。反硝化池还原1gNOx -N 产生3.57g碱度，可补偿硝化池中氧化1gNH3-N所需碱度(7. 14g)的一半，所以对含N浓度不高的废水，不必另行投碱调pH 值，反硝化池残留的有机物可在好氧硝化池中进一步去除。

科技成果——污水生物脱氮工艺技术

技术开发单位

黄河三角洲京博化工研究院有限公司

适用范围

该技术适用于制革、农化、石化、食品等多种行业产生的高COD、高氨氮废水的总氮去除，处理工艺需配有传统的脱氮工艺，如A2/O，A/O/A/O等，系统温度需维持在15-45℃，不宜过低也不宜过高。

成果简介

原理是将水体中的硝态氮和亚硝态氮转化为氮气，脱离水体，从而实现彻底去除水体氮素污染；主要是通过投加高效降解硝态氮的混合菌群并调节生产工艺条件，使得污水处理系统产生反硝化作用，进而达到减少水体氮素污染的目的；创新性主要在于以原有系统的活性污泥作为菌种来源并采用系统污水进行驯化培养，菌种适应性强，更重要的是该技术依托于现有的污水处理装置，无需进行设备、场地等投资，节约成本。

解决的关键问题是利用微生物技术实现水体氮素的高效去除，为污水脱氮领域提供高效率、低成本的生物解决方案。

技术效果

该技术处理制革废水中试反硝化速率平均达到176mg/（L·d），平均去除率达到97.39%，工程应用时出水指标平均COD由330.86mg/L降至278.29mg/L，总氮由平均230.52mg/L降至55.51mg/L，总氮去除率由0提高至79.06%。运行过程中纯碱费用由1.47元/m3降至0，实现了污水达标排放的基础上极大地节约了运行成本。

运营成本

（1）建设成本：一次性投入费用，按照处理系统体积*50元/m3。

（2）吨水处理费用：1.2元/吨。

（3）后期维护费：无。

应用情况

山东新天鸿超越污水处理站位于滨州市沾化区城北工业园，日处理水量500m3/d。其出水COD平均330.86mg/L，总氮平均230.52mg/L，不符合GB30486-2013《制革及毛皮加工工业水污染物排放标准》（COD≤300mg/L，总氮≤140mg/L）。采用本技术对系统进行调试后，其出水COD降至278.29mg/L总氮降至55.51mg/L，其总氮去除率由0提高至79.06%，纯碱费用由1.47元/m3降至0，保证污水达标排放的基础上极大地节约了运行成本。