废水脱氮除磷技术

废水的生物脱氮除磷生物脱氮的理论污水中氮的存在形态：有机氮、氨氮、硝态氮和亚硝态氮。

生活污水中：有机氮约占60%，氨氮约占40%。

二级处理进水中：TN为20-50mg/L。

N为植物营养物质水体富营养化污水脱氮的目的和方法：防治水体富营养化及对水生生物的毒害。

化学法、生物法。

污水传统生物脱氮的原理：在微生物作用下，将有机氮和氨态氮转化为N2的过程。

96%的硝态氮经异化过程还原成N2，有4%经同化合成微生物体。

硝化过程中亚硝化是限制性步骤。

亚硝化是指将氨氮氧化为亚硝酸盐的反应，通常由亚硝化细菌完成。

亚硝化反应速率较慢，主要取决于亚硝化细菌的活性和数量。

亚硝化细菌对环境条件比较敏感，例如温度、pH值、氧含量等都会对其活性产生影响。

当这些条件不稳定或不适宜时，亚硝化细菌的活性受到限制，导致亚硝化反应缓慢进行，成为硝化过程的瓶颈。

相比之下，硝化是将亚硝酸盐进一步氧化为硝酸盐的反应，通常由硝化细菌完成。

相对于亚硝化反应，硝化反应的速率较快，且硝化细菌相对较耐受环境变化。

因此，在硝化过程中，亚硝化反应往往是限制性步骤，决定整个硝化过程的效率和速度。

总凯氏氮（total kjeldahl nitrogen）是有机氮和氨氮之和。

常被用来判断污水好氧生物处理时氮素的量是否适宜，根据C:N:P=100:5:1的比例，若氮的比例偏低则要补氮，反之则要脱氮。

污水生物脱氮工艺的控制条件：硝化和反硝化的控制条件BOD5/TKN =1-3时，生物相中硝化菌的比例为8.3-21%，而大部分污泥中的此比例远小于8.3%；BOD5/TKN >5时，可看作碳化和硝化相结合的过程。

理论上C/N比为2.86时，反硝化1mg的硝酸盐氮理论消耗2.87mg的COD。

一般AO脱氮工艺的C/N比控制在4-6之间。

当BOD5/TKN <3时，应补充碳源：外加碳源（甲醇）；原水中含有的碳；内源呼吸碳源。

An/O工艺：优势：流程简单；基建投资大大减少；不需要外加碳源；运行费用降低，可实现碱度内部补充。

污水处理方法之除磷、脱氮污水处理方法之除磷、脱氮：除磷：城市废水中磷的主要来源是粪便、洗涤剂和某些工业废水，以正磷酸盐、聚磷酸盐和有机磷的形式溶解于水中。

常用的除磷方法有化学法和生物法。

A、化学法除磷：利用磷酸盐与铁盐、石灰、铝盐等反应生成磷酸铁、磷酸钙、磷酸铝等沉淀，将磷从废水中排除。

化学法的特点是磷的去除效率较高，处理结果稳定，污泥在处理和处置过程中不会重新释放磷造成二次污染，但污泥的产量比较大。

B、生物法除磷：生物法除磷是利用微生物在好氧条件下，对废水中溶解性磷酸盐的过量吸收，沉淀分离而除磷。

整个处理过程分为厌氧放磷和好氧吸磷两个阶段。

含有过量磷的废水和含磷活性污泥进人厌氧状态后，活性污泥中的聚磷商在厌氧状态下，将体内积聚的聚磷分解为无机磷释放回废水中。

这就是“厌氧放磷”。

聚磷菌在分解聚磷时产生的能量除一部分供自己生存外，其余供聚磷菌吸收废水中的有机物，并在厌氧发酵产酸菌的作用下转化成乙酸背，再进一步转化为PHB （聚自-短基丁酸）储存于体内。

进入好氧状态后，聚磷菌将储存于体内的PHB进行好氧分解，并释放出大量能量，一部分供自己增殖，另一部分供其吸收废水中的磷酸盐，以聚磷的形式积聚于体内。

这就是“好氧吸磷”。

在此阶段，活性污泥不断增殖。

除了一部分含磷活性活泥回流到厌氧池外，其余的作为剩余污泥排出系统，达到除磷的目的。

脱氮：生活废水中各种形式的氮占的比例比较恒定：有机氮50%~60%，氨氮40%～50%，亚硝酸盐与硝酸盐中的氮占 0～5%。

它们均来源于人们食物中的蛋白质。

脱氮的方法有化学法和生物法两大类。

A、化学法脱氮：包括氨吸收法和加氯法。

a、氨吸收法：先把废水的pH值调整到10以上，然后在解吸塔内解吸氨b、加氯法：在含氨氮的废水中加氯。

通过适当控制加氯量，可以完全除去水中的氨氮。

为了减少氯的投加量，此法常与生物硝化联用，先硝化再除去微量的残余氨氮。

B、生物法脱氮：生物脱氮是在微生物作用下，将有机氮和氨态氮转化为氮气的过程，其中包括硝化和反硝化两个反应过程。

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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。
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有机磷 ADP ATP 无机磷 无机磷 ATP ADP 有机磷 释放 聚磷 聚 磷 菌 → 聚 磷 菌 合成 降解 溶解质 ATP ADP PHB PHB ADP ATP 无机物 厌氧段 好氧段 聚 磷 菌 的 作 用 机 理
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该反应的微生物属自养型厌氧细菌，生长速率非常低，但将氨氮厌氧转化能力非常高，可以达到4.8kgTN/(m3·d)，最佳运行条件: 温度为10～43℃，pH值为6.7～8.3。
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自养型氨厌氧氧化菌生长慢，启动时间非常长，为使ANAMMOX污泥保留在反应器中并得到足够的生物量，需要有效的污泥截留(由此建议用生物膜反应器)。另外ANAMMOX过程的营养需求，是否出现羟胺、肼类化合物，二氧化氮等代谢中间产[HJ]物和二次污染问题等都是新工艺实际运行中要解决的问题。
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图1 ANAMMOX流化床反应器装置 1.污水 2.亚硝酸盐溶液 3.4.5.泵 6.取样口 7.ANAMMOX流化床反应器 8.恒温水浴 9.水封 10.湿式气体流量计 11.出水
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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 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,

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。