生物法去除水中污染物-废水生物脱氮除磷（水污染控制技术）

生物法去除水中污染物生物脱氮基本理论N、P——植物营养元素导致水体的富营养化一级A标准，NH3—N：<5mg/LTP:<0.5mg/L概述——氮在水中的存在形式水中氮的存在形式：有机氮、氨氮、硝态氮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NO2−和NO3−的过程；③反硝化（Denitrification）：废水中的NO2−和/或NO3−在缺氧条件下在反硝化菌（异养型细菌）的作用下被还原为N2的过程废水生物脱氮基本原理废水生物脱氮基本原理氨化反应以氨基酸为例：RCHNH2COOH＋O2→RCOOH＋CO2＋NH3被好氧或厌氧异养型微生物氧化分解为氨氮的过程硝化反应分2步进行：1.NH4＋＋3/2O2→NO2-＋H2O＋2H＋2.NO2-＋1/2O2→NO3-是由两组自养型硝化菌分两步完成的：①亚硝酸盐细菌（或称为氨氧化细菌）（Nitrosomonas）②硝酸盐细菌（或称为亚硝酸盐氧化细菌）（Nitrobacter）这两种硝化细菌的特点：①都是革兰氏染色阴性、不生芽孢的短杆菌和球菌；②强烈好氧，不能在酸性条件下生长；③无需有机物，以氧化无机含氮化合物获得能量，以无机C（CO2或HCO3−）为碳源；④化能自养型；⑤生长缓慢，世代时间长。硝化反应这两种硝化细菌的特点：①都是革兰氏染色阴性、不生芽孢的短杆菌和球菌；②强烈好氧，不能在酸性条件下生长；③无需有机物，以氧化无机含氮化合物获得能量，以无机C（CO2或HCO3−）为碳源；④化能自养型；⑤生长缓慢，世代时间长。硝化反应硝化反应所需要的环境条件：①好氧条件(DO不小于1mg/l)，并能保持一定的碱度以维持稳定的pH值(适宜的pH为8.0~8.4)；②进水中的有机物的浓度不宜过高，一般要求BOD5在15~20mg/l以下；③硝化反应的适宜温度是20~30°C，15°C以下时，硝化反应的速率下降，小于5°C时，完全停止；④硝化菌在反应器内的停留时间即污泥龄，必须大于其最小的世代时间(一般为3~10天)；⑤高浓度的氨氮、亚硝酸盐或硝酸盐、有机物以及重金属离子等都对硝化反应有抑制作用。

反硝化反应

生物反硝化是指污水中的硝态氮NO3-－N和亚硝态氮NO2-－N，在无氧或低氧条件下被反硝化细菌还原成氮气的过程。①同化反硝化，即终产物是有机氮化合物，是菌体的组成部分；②异化反硝化，即终产物是氮气（N2）或笑气（N2O）。反硝化反应NO2-＋3H→1/2N2＋H2O＋OH－NO3-＋5H→1/2N2＋H2O＋OH－反硝化菌属异养型兼性厌氧菌，并不是一类专门的细菌，它们大量存在于土壤和污水处理系统中，如变形杆菌、假单胞菌等，土壤微生物中有50%是这一类具有还原硝酸盐能力的细菌；反硝化菌能在缺氧条件下，以NO3-或NO2-为电子受体，以有机物为电子供体，而将氮还原。反硝化反应NO2-＋3H→1/2N2＋H2O＋OH－NO3-＋5H→1/2N2＋H2O＋OH－反硝化菌属异养型兼性厌氧菌，并不是一类专门的细菌，它们大量存在于土壤和污水处理系统中，如变形杆菌、假单胞菌等，土壤微生物中有50%是这一类具有还原硝酸盐能力的细菌；反硝化菌能在缺氧条件下，以NO3-或NO2-为电子受体，以有机物为电子供体，而将氮还原。反硝化反应反硝化反应的影响因素：①碳源：一是原废水中的有机物，当废水的BOD5/TKN大于3~5时，可认为碳源充足；二是外加碳源，多采用甲醇；②pH值：适宜的pH值是6.5~7.5，pH值高于8或低于6，反硝化速率将大大下降；③溶解氧：反硝化菌适于在缺氧条件下发生反硝化反应，但另一方面，其某些酶系统只有在有氧条件下才能合成，所以反硝化反应宜于在缺氧、好氧交替的条件下进行，溶解氧应控制在0.5mg/l以下；④温度：适宜温度为20~40°C，低于15°C其反应速率将大为降低。

生物法去除水中污染物生物脱氮工艺传统三级脱氮工艺

传统三级脱氮工艺

氨化、硝化和反硝化分别在三个反应池中进行优点：有机物降解菌、硝化菌、反硝化菌，分布在各自反应器内生长增殖，环境条件适宜，而且各自回流在沉淀池分离的污泥，反应速度快而且比较彻底。缺点：处理设备多，管理不够方便。二级生物脱氮A1/O工艺——前置反硝化A1/O工艺——前置反硝化影响因素：水力停留时间硝化反应：不应小于6h，反硝化反应：2h之内；一般，硝化与反硝化的水力停留时间比为3:1。否则，脱氮效率迅速下降。BOD5：进入硝化反应池（好氧池）BOD5值在80mg/L以下。

A1/O工艺——前置反硝化DO硝化池：2.0mg/L左右反硝化池：小于0.5mg/L一般小于0.2mg/L就称为厌氧段，大于0.2mg/L小于0.5mg/L称为缺氧段

PH:硝化反应的进行，混合液的pH值下降，应保持足够的碱度

A1/O工艺——前置反硝化温度：BOD5/NOX—N：小于4则需外加碳源混合液回流比：直接影响反硝化的脱氮效果，200%~500%MLSS：大于3000mg/L

A1/O工艺——前置反硝化优点：（1）流程简单、构筑物少（2）反硝化池不需额外加碳源（3）好氧池在缺氧池之后，可使反硝化残留有机物得到进一步去除（4）缺氧池在前，污水中的有机碳被反硝化所利用，可减轻其后好氧池的有机负荷缺点：脱氮效率不高（一般70%~80%）、沉淀池内易发生反硝化，造成污泥上浮

生物法去除水中污染物生物除磷基本原理A2/O工艺A2/O工艺工艺特点：1）工艺流程简单，无混合液回流，其基建费用和运行费用较低，同时厌氧池能保持良好的厌氧状态。2）在反应池内水力停留时间较短，一般为3～6h，其中厌氧池1～2h，好氧池2～4h。3）沉淀污泥含磷率高，一般（2.5～4）％左右。4）混合液的SVI<100,易沉淀，不膨胀A2/O工艺工艺特点：5）ηBOD≥90％；ηP＝（70～80）％；当P/BOD5比值高，剩余污泥产量小，使ηP难以提高。6）沉淀池应及时排泥和污泥回流，否则聚磷菌在厌氧状态下，产生磷的释放，降低ηP。7）反应池内X=2700～3000mg/L

A2/O工艺工艺特点：5）ηBOD≥90％；ηP＝（70～80）％；当P/BOD5比值高，剩余污泥产量小，使ηP难以提高。6）沉淀池应及时排泥和污泥回流，否则聚磷菌在厌氧状态下，产生磷的释放，降低ηP。7）反应池内X=2700～3000mg/L

A2/O工艺影响因素：1）DO：厌氧池DO（0.2～0.3mg/L）→0,NOX－→0,以保证严格的厌氧状态，好氧池：DO≥2mg/L。2）厌氧池BOD5/T-P>（20～30），否则ηP下降。3）厌氧池NOX－：因为NOX－会消耗水中有机物而抑制聚磷菌对磷的释放，继而影响在好氧条件下对磷的吸收。所以NOX－－N<1.5～2mg/L，不会影响除磷效果。4）当污水中COD/TKN≥10时，则NOX－－N对生物除磷影响较小。A2/O工艺影响因素：5）污泥龄θs：因为A2/O工艺主要是通过排除富磷剩余污泥而去除磷的，所以除磷效果与排放剩余污泥量多少直接有关。3.5-7d6）NS：NS较高，ηP较好，一般NS>0.1KgBOD5/KgMLSS•d，其ηP较高。7）温度：5~30℃其除磷效果较好，>13℃时，聚磷菌对磷的释放和摄取与温度无关。8）pH＝6~8，聚磷菌对磷的释放和摄取都比较稳定。弗斯特利普除磷工艺该工艺将A2/O工艺的厌氧段改造成类似于普通重力浓缩池的磷解吸池，部分回流污泥在磷解吸池内厌氧放磷。经浓缩后污泥进入缺氧池，解磷池上清液含有高浓度磷（可高达100mg/L以上），将此上清液排入石灰混凝沉淀池进行化学处理生成磷酸钙沉淀，该含磷污泥可作为农业肥料，而混凝沉淀池出水应流入初沉池再进行处理。弗斯特利普除磷工艺适合于对现有工艺的改造受外界条件影响小，工艺操作灵活脱氮除磷效果好且稳定工艺流程复杂、运行管理麻烦处理成本较高

生物法去除水中污染物生物除磷基本原理概述——磷在废水中的存在形式来源：粪便、洗涤剂和某些工业废水。存在形式：正磷酸盐、聚磷酸盐、有机磷。方法：物理法、化学法、生物法。概述——磷在废水中的存在形式细菌一般是从外部环境摄取一定量的磷来满足其生理需要；有一类特殊的细菌——磷细菌，可以过量地、超出其生理需要地从外部摄取磷，并以聚合磷酸盐的形式贮存在细胞体内，如果从系统中排出这种高磷污泥，则能达到除磷的效果。

生物除磷基本过程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β-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