生物除磷工艺

生物除磷工艺磷是生物圈中的重要元素之一，是生命活动的一种必需元素，也是一切生物重要的营养元素。

它不仅是生物细胞中的重要组成成分，而且在遗传物质的组成和能量贮存中都是必需的。

在大多数情况下，磷循环是一个单向流动过程，磷被利用后，以污水的形式排入水体，是一种不可再生且面临枯竭的重要自然资源。

城市污水中的磷主要来源于人类排泄物、食物残渣、工商企业、合成洗涤剂和家用清洗剂、农药和化肥。

对其中的磷若不进行处理，则容易引起受纳水体的富营养化。

水体富营养化就意味着藻类(主要是蓝藻中的微囊藻属Microcystis、腔球藻属Coelosphaerium和鱼腥藻属Anabaena)的过量增长，其直接后果就是淡水水体发生“水华”，海洋发生“赤潮”，随后藻类死亡，最后造成水体质量恶化和水生态环境的破坏，严重的则将进一步影响人类健康。

目前，生物除磷技术有两种作用机理：一类是聚磷菌（Polyphosphate accumulating organisms，PAOs）以O2作为电子受体，在好氧条件下完成吸磷；另一类是反硝化聚磷菌（Denitrifying Phosphate Removal Bacteria，DPB）以NO3-作为电子受体，在缺氧条件下完成吸磷。

两者都在厌氧条件下释磷，并吸收水中挥发性脂肪酸（Volatile fatty acids，VFA），完成磷的代谢循环。

1 生物除磷原理1.1 传统的厌氧-好氧除磷原理在厌氧段，兼性细菌通过发酵作用，将污水中溶解性BOD转化为低分子发酵产物挥发脂肪酸(VFA) 。

聚磷菌此阶段分解体内的聚磷酸盐产生ATP，并利用ATP将水中的低分子发酵产物等有机物摄入细胞内，以聚-β-羟基丁酸(PHB) 、聚-β-羟基链烷酸( PHA)及糖原等有机颗粒的形式贮存于体内，所需的能量来自聚磷酸盐的水解及细胞内糖的酵解，同时还将分解聚磷酸盐所产生的磷酸释放到胞外，即厌氧放磷。

在好氧段，聚磷菌又可以利用聚-β-羟基丁酸盐氧化分解所释放的能量来摄取污水中的磷，并把所摄取的磷合成聚磷酸盐贮存于细胞内。

生物除磷，是指活性污泥法处理污水时，将活性污泥交替在厌氧以及好氧状态下运行，能使过量积聚磷酸盐的积磷菌占优势生长，使活性污泥含磷量比普通活性污泥高。

污泥中积磷菌在厌氧状态下释放磷，在好氧状态下过量地摄取磷。

经过排放富磷剩余污泥，其结果与普通活性污泥法相比，可去除污水中更多的磷。

基本过程
1、除磷菌的过量摄取磷
好氧条件下，除磷菌利用废水中的BOD5或体内贮存的聚b-羟基丁酸的氧化分解所释放的能量来摄取废水中的磷，一部分磷被用来合成ATP，另外绝大部分的磷则被合成为聚磷酸盐而贮存在细胞体内。

2、除磷菌的磷释放
在厌氧条件下，除磷菌能分解体内的聚磷酸盐而产生ATP，并利用ATP将废水中的有机物摄入细胞内，以聚b-羟基丁酸等有机颗粒的形式贮存于细胞内，同时还将分解聚磷酸盐所产生的磷酸排出体外。

3、富磷污泥的排放
在好氧条件下所摄取的磷比在厌氧条件下所释放的磷多，废水生物除磷工艺是利用除磷菌的这一过程，将多余剩余污泥排出系统而达到除磷的目的。

几种生物脱氮除磷工艺的区分一、四段Bardenpho脱氮工艺图1 四段Bardenpho脱氮工艺示意图如图1所示，四段Bardenpho脱氮工艺的设计目标是在不投加碳源时脱氮效率达到90%以上。

沉淀池的污泥回流到缺氧池1，同时，好氧池1的混合液也回流到缺氧池1。

沉淀池污泥回流比设计为100%，主要脱氮作用发生在缺氧池1，可实现脱氮70%。

缺氧池2的停留时间可以达到内源呼吸要求，靠微生物的内源呼吸作用去除好氧池1出水中的硝态氮。

BOD去除、氨氮氧化、磷的吸收主要发生在好氧池1。

磷得不到充分地释放，生物除磷效果较差。

二、五段Bardenpho脱氮除磷工艺图2 五段Bardenpho脱氮除磷工艺示意图为了改善四段Bardenpho脱氮工艺的生物除磷效率，发展了五段Bardenpho脱氮除磷工艺。

如图2所示，五段Bardenpho脱氮除磷工艺的设计特点是在首端增加了厌氧池，沉淀池的污泥回流到厌氧池强化了生物除磷，污泥回流比设计为100%。

好氧池1的混合液回流到缺氧池1，好氧池1的混合液回流比设计为400%。

缺氧池2的反硝化效率明显低于缺氧池1，没有发挥显著的脱氮作用。

三、UCT脱氮除磷工艺图3 UCT脱氮除磷工艺示意图如图3所示，UCT脱氮除磷工艺的设计目的之一是减小沉淀池回流的活性污泥对生物除磷效率的影响，因为活性污泥中含有硝酸盐，如果回流到厌氧池，会影响磷的释放，所以改为回流到缺氧池。

建立缺氧池出水混合液回流到厌氧池，降低厌氧池的硝态氮负荷。

厌氧池污泥浓度偏低。

如果进水的TKN/COD的比值大于0.12~0.14，除磷效果较差。

四、改良UCT脱氮除磷工艺图4 改良UCT脱氮除磷工艺示意图如图4所示，改良UCT脱氮除磷工艺将缺氧池一分为二，沉淀池的活性污泥回流到缺氧池1，好氧池的混合液回流到缺氧池2，反硝化脱氮作用主要发生在缺氧池2。

厌氧池污泥浓度偏低。

要求进水的TKN/COD的比值不大于0.11。

五、A/O除磷工艺图5 A/O除磷工艺示意图A/O除磷工艺为了保证进水与回流的活性污泥混合后仍然保持一个厌氧状态，所以好氧池的水力停留时间设计非常短，在1.5~2.5小时。

工艺方法——生物脱氮除磷技术工艺简介一、传统生物脱氮除磷技术1、传统生物脱氮原理污水经二级生化处理，在好氧条件下去除以BOD5为主的碳源污染物的同时，在氨化细菌的参与下完成脱氨基作用，并在硝化和亚硝化细菌的参与下完成硝化作用；在厌氧或缺氧条件下经反硝化细菌的参与完成反硝化作用。

2、传统生物除磷原理在厌氧条件下，聚磷菌体内的ATP进行水解，放出H3PO4和能量形成ADP；在好氧条件下，聚磷菌有氧呼吸，不断地放出能量，聚磷菌在透膜酶的催化作用下利用能量、通过主动运输从外部摄取H3PO4，其中一部分与ADP结合形成ATP，另一部分合成聚磷酸盐（PHB）储存在细胞内，实现过量吸磷。

通过排除剩余污泥或侧流富集厌氧上清液将磷从系统内排除，在生物除磷过程中，碳源微生物也得到分解。

3、常用工艺及升级改造具有代表性的常用工艺有A/O工艺、A2/O工艺、UCT工艺、SBR 工艺、Bardenpho工艺、生物转盘工艺等，这些工艺都是通过调节工况，利用各阶段的优势菌群，尽可能的消除各影响因素间的干扰，以达到适应各阶段菌群生长条件，实现水处理效果。

近年来随着研究的深入，对常用工艺有了一些改进，目前应用最广泛、水厂升级改造难度较低的是分段进水工艺。

与传统A/O工艺、A2/O工艺、UCT工艺等相比，分段进水工艺可以充分利用碳源并能较好的维持好氧、厌氧（或缺氧）环境，具有脱氮除磷效率高、无需内循环、污泥浓度高、污泥龄长等优点。

分段进水工艺适用于对A/O工艺、A2/O工艺、UCT工艺等的升级改造，通过将生化反应池分隔并使进水按一定比例分段进入各段反应池，以充分利用碳源，解决目前污水处理厂普遍存在的碳源不足和剩余污泥量过大的问题。

分段进水工艺虽然对提高出水水质有较好的效果，但该工艺并不能提高处理能力，当水厂处于超负荷运行时，分段进水改造也不能达到良好的处理效果。

二、新型生物脱氮除磷技术近年来，科学研究发现，生物脱氮除磷过程中出现了超出传统生物脱氮除磷理论的现象，据此提出了一些新的脱氮除磷工艺，如：短程硝化反硝化工艺、同步硝化反硝化工艺、厌氧氨氧化工艺、反硝化除磷工艺。

一、实验名称生物除磷实验二、实验目的1. 了解生物除磷的原理和过程。

2. 掌握生物除磷实验的操作方法。

3. 分析生物除磷的效果，探讨影响因素。

三、实验原理生物除磷是一种利用微生物将磷转化为可沉淀的磷酸盐的工艺。

在好氧条件下，聚磷菌将环境中的溶解性无机磷（如正磷酸盐）吸收到细胞内，并转化为聚磷酸盐储存起来。

当聚磷菌死亡后，其细胞壁会释放出聚磷酸盐，形成磷酸钙沉淀，从而达到除磷的目的。

四、实验器材与试剂1. 实验器材：- 恒温培养箱- 磷标准溶液- 硫酸钾- 硫酸铵- 硫酸钠- 氯化钠- 氯化钙- 氢氧化钠- 氯化铁- 碘化钾- 淀粉- 酚酞指示剂- 碱性氯化铁- 酒精- 烧杯- 移液管- 玻璃棒- 滤纸- pH计- 水浴锅- 电子天平2. 实验试剂：- 磷标准溶液：准确称取0.7494g磷酸二氢钾（K2HPO4），溶解于水中，定容至1000mL，浓度为1000mg/L。

- 硫酸钾：分析纯。

- 硫酸铵：分析纯。

- 硫酸钠：分析纯。

- 氯化钠：分析纯。

- 氯化钙：分析纯。

- 氢氧化钠：分析纯。

- 氯化铁：分析纯。

- 碘化钾：分析纯。

- 淀粉：分析纯。

- 酚酞指示剂：分析纯。

- 碱性氯化铁：分析纯。

- 酒精：分析纯。

五、实验步骤1. 准备实验材料：称取适量的硫酸钾、硫酸铵、氯化钠、氯化钙、氢氧化钠、氯化铁、碘化钾、淀粉等试剂，溶解于水中，配制成一定浓度的溶液。

2. 将配制好的溶液倒入烧杯中，加入适量的磷标准溶液，搅拌均匀。

3. 将溶液pH值调至7.0左右，加入酚酞指示剂，观察溶液颜色变化。

4. 将溶液加热至60℃，维持30分钟，观察溶液颜色变化。

5. 将溶液冷却至室温，用移液管取适量溶液，加入碱性氯化铁溶液，搅拌均匀。

6. 将溶液加入碘化钾溶液，观察溶液颜色变化。

7. 将溶液加入淀粉溶液，观察溶液颜色变化。

8. 记录实验数据，计算磷的去除率。

六、实验结果与分析1. 实验结果：- 磷的去除率：根据实验数据计算得出。

生物同步脱氮除磷工艺流程,并分析生物同步脱氮除磷工艺是一种利用微生物处理废水中氮磷污染物的工艺。

The biological synchronous denitrification and dephosphorization process is a technique using microorganisms to treat nitrogen and phosphorus pollutants in wastewater.首先，废水经过初步处理后，进入生物反应器。

Firstly, after the preliminary treatment, the wastewater enters the biological reactor.然后，在生物反应器中，经过厌氧条件下的脱氮作用，一部分氮素被转化为氮气释放到大气中。

Then, in the biological reactor, under anaerobic conditions, some nitrogen is transformed into nitrogen gas and released into the atmosphere.在同一时间，另一部分废水中的氮素被转化为氮氧化物，并在需要氧气的氧化条件下被进一步处理。

At the same time, another portion of nitrogen in the wastewater is converted to nitrogen oxides and further treated under aerobic conditions requiring oxygen.除氮后，废水进一步进入磷的处理阶段。

After denitrification, the wastewater further enters the phosphorus treatment stage.在此阶段，废水中的磷会被吸附到生物污泥上，从而将磷从废水中去除。

生物脱氮除磷原理及工艺1 引言氮和磷是生物旳重要营养源，随着化肥、洗涤剂和农药普遍使用，天然水体中氮、磷含量急剧增长，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旳危害。

然而, 国内既有旳都市污水解决厂重要集中于有机物旳清除,污（废）水一级解决只是除去水中旳沙砾及悬浮固体；在好氧生物解决中，生活污水经生物降解，大部分旳可溶性含碳有机物被清除。

同步产生N NH -3、N NO --3和-34PO 和-24SO ，其中25%旳氮和19%左右旳磷被微生物吸取合成细胞，通过排泥得到清除；二级生物解决则是清除水中旳可溶性有机物，能有效地减少污水中旳5BOD 和SS , 但对N 、P 等营养物只能清除10%～ 20% , 其成果远不能达到二级排放原则。

因此研究开发经济、高效旳, 适于既有污水解决厂改造旳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旳基本原理就是在将有机氮转化为氨态氮旳基本上，先运用好氧段经硝化作用，由硝化细菌和亚硝化细菌旳协同作用，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，参与自然界氮旳循环。

水中含氮物质大量减少，减少出水旳潜在危险性，达到从废水中脱氮旳目旳[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 ++→+反硝化——厌氧氨反硫化脱氮：O H S N SO H NH 2242342++→+废水中氮旳清除还涉及靠微生物旳同化作用将氮转化为细胞原生质成分。