1、生物脫氮除磷原理與工藝4-1 概述一、營(yíng)養(yǎng)元素的危害氨氮會(huì)消耗水體中的溶解氧； 氨氮會(huì)與氯反應(yīng)生成氯胺或氮?dú)猓?增加氯的用量； 含氮化合物對(duì)人和其它生物有毒害作用： 氨氮對(duì)魚(yú)類有毒害作用； NO3-和N02-可被轉(zhuǎn)化為亞硝胺一一一種“三致”物質(zhì)；水中NO3-高，可導(dǎo)致嬰兒患變性血色蛋白癥“ Bluebaby” ；加速水體的“富營(yíng)養(yǎng)化”過(guò)程；所謂“富營(yíng)養(yǎng)化”就是指水中的藻類大量繁殖而引起水質(zhì)惡化， 其主要因子是N和P （尤其是P）;控制污染源，降低廢水中的N、P含量；對(duì)城市廢水，傳統(tǒng)的活性污泥法，對(duì)N的去除率只有 40%左右，對(duì)磷的去除率只有 2030%。二、脫氮的物化法1）氨氮的吹脫法： 2）

2、折點(diǎn)加氯法去除氨氮： 3）選擇性離子交換法去除氨氮：三、除磷的物化法（混凝沉淀法）1）鋁鹽除磷； 2）鐵鹽除磷： 3）石灰混凝除磷4-2 生物脫氮技術(shù)4-1-1 生物脫氮原理一、定義：污水中的含氮有機(jī)物， 在生物處理過(guò)程中被異養(yǎng)微生物氧化分解為氨氮氨化； 由自養(yǎng)型的硝化菌將氨氮轉(zhuǎn)化為NO2-和NO 3-硝化；再由反硝化菌將 NO2-和NO 3-還原轉(zhuǎn)化為N2反硝化。二、硝化反應(yīng)（Nitrification）:分為兩步：NH4 NO2 ；N02 NO3 ;由兩組自養(yǎng)型硝化菌分步完成：亞硝酸鹽細(xì)菌（Nitrosomonas）；硝酸鹽細(xì)菌（Nitrobacter）:都是革蘭氏染色陰性、不生芽抱的短桿

3、菌和球菌；強(qiáng)烈好氧，不能 在酸性條件下生長(zhǎng)；無(wú)需有機(jī)物，以氧化無(wú)機(jī)含氮化合物獲得能量，以無(wú)機(jī)C（ C02或HCO3-）為碳源；化能自養(yǎng)型；生長(zhǎng)緩慢，世代時(shí)間長(zhǎng)。（ 1）硝化反應(yīng)過(guò)程及反應(yīng)方程式： 亞 硝 化 反 應(yīng) ： NH 4 1.5O2 NO2 H2O 2H 硝 化 反 應(yīng) ： NO2 0.5O2 NO3 總 反 應(yīng) ： NH 4 202 NO3 H2O 2H :氧化 1mg NH4 N 為 NQ N，氧化 1 mg NH4+-N 為 N03N，需氧 4.57mg，其中 亞硝化反應(yīng)3.43mg，硝化反應(yīng)1.14mg，需消耗堿度7.14mg（以CaCO3計(jì)）（2）硝化反應(yīng)的環(huán)境條件：硝化菌對(duì)

4、環(huán)境的變化很敏感：好氧條件（DO不小于1mg/l），并能保持一定的堿度以維持穩(wěn)定的pH值（適宜的pH為8.08.4）:進(jìn)水中的有機(jī)物的濃度不宜過(guò)高，一般要求BOD5在1520mg/l以下；硝化反應(yīng)的適宜溫度是2030 C，15 C以下時(shí)，硝化反應(yīng)的速率下降，小于5 C時(shí)，完全停止；硝化菌在反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間即污泥齡，必須大于其最小的世代時(shí)間（一般為310天）；高濃度的氨氮、亞硝酸鹽或硝酸鹽、有機(jī)物以及重金屬離子等都對(duì)硝化反 應(yīng)有抑制作用。二、反硝化反應(yīng)（1） 反硝化反應(yīng)過(guò)程及反硝化菌：反硝化反應(yīng)是指硝酸鹽或亞硝酸鹽在反硝化菌的作用下，被還原為氣態(tài)氮（N2）的過(guò)程；反硝化菌屬異養(yǎng)型兼性厭氧菌，

5、并不是一類專門的細(xì)菌， 它們大量存在于土壤和污水處理系統(tǒng)中， 如變形桿菌、 假單胞菌等， 土壤微生物中有 50%是這一類具有還原硝酸鹽能力的細(xì)菌；反硝化菌能在缺氧條件下，以NO2-N 或 NO3-N 為電子受體，以有機(jī)物為電子供體， 而將氮還原； 在反硝化菌的代謝活動(dòng)下， NO2-N 或 NO3-N 中的 N 可以有兩種轉(zhuǎn)化途徑： 同化反硝化， 即最終產(chǎn)物是有機(jī)氮化合物，是菌體的組成部分；異化反硝化，即最終產(chǎn)物為分子態(tài)的氮?dú)?。?） 反硝化反應(yīng)的影響因素：碳源：一是原廢水中的有機(jī)物，當(dāng)廢水的B O D 5/TKN 大于 35時(shí)，可認(rèn)為碳源充足；二是外 加碳源，多采用甲醇；適宜的 pH 值是 6

6、.57.5， pH 值高于 8 或低于 6，反硝化速率將大大下降；反硝化菌適于在缺氧條件 下發(fā)生反硝化反應(yīng)， 但另一方面， 其某些酶系統(tǒng)只有在有氧條件下才能合成， 所以反硝化反應(yīng)宜于在缺氧、 好氧交替的條件 下進(jìn)行，溶解氧應(yīng)控制在 0.5mg/l以下；最適宜溫度為 2040 C,低于15 C其反應(yīng)速率將大為降低。4-2-2 生物脫氮工藝一、活性污泥法脫氮傳統(tǒng)工藝（1）Barth 開(kāi)創(chuàng)的三級(jí)活性污泥法流程：（2）兩級(jí)活性污泥法脫氮工藝第 1 頁(yè) 第十二講二、 缺氧好氧活性污泥法脫氮系統(tǒng)（A O工藝）三、氧化溝硝化脫氮工藝四、生物轉(zhuǎn)盤硝化脫氮工藝4-3廢水生物除磷技術(shù)4-3-1生物除磷過(guò)程（1）磷

7、在廢水中的存在形式：通常磷是以磷酸鹽（H2PO4、HP。2、PO：）、聚磷酸鹽和有機(jī)磷等的形式存在于廢水中；細(xì)菌一般是從外部環(huán)境攝取一定量的磷來(lái)滿足其生理需要；有一類特殊的細(xì)菌一一磷細(xì)菌，可以過(guò)量地、超岀其生理需要地從外部攝取磷，并以聚合磷酸鹽的形式貯存在細(xì)胞體內(nèi)，如果從系統(tǒng)中排岀這種高磷污泥，則能達(dá)到除磷的效果。（2）除磷菌的過(guò)量攝取磷：好氧條件下，除磷菌利用廢水中的BOD5或體內(nèi)貯存的聚-羥基丁酸的氧化分解所釋放的能量來(lái)攝取廢水中的磷，一部分磷被用來(lái)合成ATP，另外絕大部分的磷則被合成為聚磷酸鹽而貯存在細(xì)胞體內(nèi)。（3）除磷菌的磷釋放：在厭氧條件下，除磷菌能分解體內(nèi)的聚磷酸鹽而產(chǎn)生ATP,并

8、利用ATP將廢水中的有機(jī)物攝入細(xì)胞內(nèi)，以聚-羥基丁酸等有機(jī)顆粒的形式貯存于細(xì)胞內(nèi)，同時(shí)還將分解聚磷酸鹽所產(chǎn)生的磷酸排岀體外。 一般，在好氧條件下所攝取的磷比在厭氧條件下所釋放的磷多，廢水生物除磷工藝是利用除磷菌的這一過(guò)程，將多余剩余污泥排出系統(tǒng)而達(dá)到除磷的目的。二、生物除磷過(guò)程的影響因素溶解氧：在除磷菌釋放磷的厭氧反應(yīng)器內(nèi)，應(yīng)保持絕對(duì)的厭氧條件，即使是NO3-等一類的化合態(tài)氧也不允許存在；在除磷菌吸收磷的好氧反應(yīng)器內(nèi)，則應(yīng)保持充足的溶解氧。污泥齡：生物除磷主要是通過(guò)排除剩余污泥而去除磷的，因此剩余污泥的多少對(duì)脫磷效果有很大影響，一般污泥短的系統(tǒng)產(chǎn)生的剩余污泥多，可以取得較好的除磷效果；有報(bào)道稱

9、：污泥齡為30d，除磷率為40% ;污泥齡為17d，除磷率為50%;而污泥齡為5d時(shí)，除磷率高達(dá)87%。溫度：在530 C的范圍 內(nèi)，都可以取得較好的除磷效果；pH值：除磷過(guò)程的適宜的 pH值為68。BOD5負(fù)荷：一般認(rèn)為，較高的 BOD負(fù)荷可取得較好的除磷效果，進(jìn)行生物除磷的低限是BOD/TP = 20 ;有機(jī)基質(zhì)的不同也會(huì)對(duì)除磷有影響，一般小分子易降解的有機(jī)物誘導(dǎo)磷的釋放的能力更強(qiáng)；磷的釋放越充分，磷的攝取量也越大。硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮：硝酸鹽的濃度應(yīng)小于 2mg/l ；當(dāng)COD/TKN 10,硝酸鹽對(duì)生物除磷的影響就減弱了。氧化還原電位：好氧區(qū)的ORP應(yīng)維持在+4050mV之間；缺氧區(qū)的

10、最佳 ORP為-1605mV之間。4-3-2 生物除磷工藝一、Phostrip除磷工藝：生物除磷和化學(xué)除磷相結(jié)合的工藝。二、厭氧一一好氧除磷工藝4-4同步脫氮除磷工藝一、Bardenpho同步脫氮除磷工藝：各項(xiàng)反應(yīng)都反復(fù)進(jìn)行兩次以上，各反應(yīng)單元都有其首要功能，同時(shí)又兼有二、三項(xiàng)輔助 功能；脫氮除磷的效果良好。二、AAO同步脫氮除磷工藝：工藝流程比較簡(jiǎn)單；厭氧、缺氧、好氧交替運(yùn)行，不利于絲狀菌繁殖，無(wú)污泥膨脹 之虞；無(wú)需投藥，運(yùn)行費(fèi)用低。厭氧反應(yīng)器0.51.0水力停留時(shí)間（h）缺氧反應(yīng)器0.51.0好氧反應(yīng)器3.56.0污泥回流比（）50100混合液內(nèi)循環(huán)回流比（）100300混合液懸浮固體濃度（mg/l）30005000F/M(kg