廢水生物脫氮除磷技術第一節(jié)水體中的氮及其危害性一、存在形式及其來源氮以有機氮和無機氮兩種形態(tài)存在于水體中。1.有機氮蛋白質、多肽、氨基酸和尿素等。來源：生活污水、農業(yè)廢棄物（植物秸稈、牲畜糞便等）、工業(yè)廢水（食品加工、印染、制革、食品加工等）

2.無機氮氨氮、亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮。來源：有機氮的微生物分解農田排水工業(yè)廢水（煉焦、化肥）二、氮污染的危害城市污水中的氮主要以氨氮存在。氨氮消耗水體中的溶解氧。氨氮會與氯作用生成氯胺，并被氧化為氮。氮化合物對人和生物有毒害作用。加速水體的“富營養(yǎng)化”過程。第二節(jié)廢水生物脫氮技術一、生物脫氮的基本原理生物脫氮過程主要由兩段工藝共同完成：硝化作用：氨氮硝酸鹽氮反硝化作用：硝酸鹽氮氣態(tài)氮圖4－2－1生物脫氮過程示意圖1、硝化反應硝化反應由兩組自養(yǎng)好氧微生物完成：亞硝酸鹽細菌（Nitrosomonas）硝酸鹽細菌（Nitrobacter）硝化作用是指由硝化菌將氨氮氧化成硝酸鹽氮的過程。硝化過程分為兩個階段：第一步：亞硝化菌氨氮亞硝酸鹽亞硝化菌包括亞硝酸鹽單胞菌屬和亞硝酸鹽球菌屬。第二步：硝化菌亞硝酸鹽硝酸鹽硝化菌包括硝酸鹽桿菌屬、螺旋菌屬和球菌屬。反應式：NH4++1.382O2+1.982HCO3-

0.982NO2-+1.036H2O+1.891H2CO3

+0.018C5H7O2N(1)NO2-+0.488O2+0.01H2CO3+0.003HCO3-

+0.003NH4+NO3-+0.008H2O+0.003C5H7O2N(2)總反應式：

NH4++1.86O2+1.982HCO3-

0.982NO3-+1.044H2O+1.881H2CO3

+0.021C5H7O2N（3）由（3）可知：硝化反應消耗堿度和氧氣每氧化1mgNH4+-N為NO3-

-N需消耗7.14mgCaCO3,需氧4.57mg硝化反應的環(huán)境條件：1）好氧條件，并保持一定的堿度。2）混合液中有機物含量不應過高，BOD5應在15～20mg/L以下。3)適宜溫度是20～30℃，15℃時速度下降，5℃時完全停止。4）污泥齡必須大于其最小的世代時間。5）重金屬、高濃度的NH4+-N和NOx-－N對硝化反應有抑制作用。2、反硝化過程是指由一群異養(yǎng)微生物，將硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮，在無氧或低氧條件下還原轉化為氣態(tài)氮或氮氧化物的過程。反硝化細菌包括：假單胞菌屬、反硝化桿菌屬、小球菌屬、嗜氣桿菌屬、堿桿菌屬等。反硝化過程中NO2-和NO3-的轉化是通過反硝化細菌的同化作用和異化作用來完成的。其中異化作用去除的氮占70～75％。NO2-+3H(電子供體－有機物）?N2+H2O+OH-NO3-+5H(電子供體－有機物）?N2+2H2O+OH-

可見，反硝化過程產生部分堿度，但同時需要有機物，如果污水中沒有足夠的有機物，一般投加甲醇。反硝化反應的影響因素：1）碳源2）pH6.5～7.53）溶解氧0.5mg/L以下4）溫度20～40℃二、生物脫氮工藝（一）活性污泥法脫氮傳統工藝是由Barth開創(chuàng)的所謂3級活性污泥法流程，包括氨化、硝化、反硝化三項反應過程。圖4-2-2活性污泥傳統脫氮工藝（3級活性污泥法流程）圖4-2-32級活性污泥脫氮系統

圖4-2-4單級活性污泥脫氮系統三、生物脫氮原理的新認識及

相應工藝最近的一些研究表明：硝化過程不僅有自養(yǎng)菌完成，異養(yǎng)菌也可以參與硝化作用；某些微生物在好氧條件下也可以進行反硝化作用。理論解釋：1.微環(huán)境的存在，是同時硝化反硝化現象的最主要原因；2.從微生物發(fā)展的角度也提出可能存在的、目前尚未被認識的微生物菌種（如好氧條件下的反硝化細菌）能使同時硝化反硝化現象發(fā)生。缺氧一好氧活性污泥法脫氮系統

（A/O法）是于80年代初期開創(chuàng)的工藝流程，其主要特點是將反硝化反應器置放在系統之首，故又稱為“前置式反硝化生物脫氮系統”。

圖4-2-5

缺氧一好氧活性污泥法脫氮系統系統的特征：（1）反硝化反應器在前，BOD去除、硝化兩項反應的綜合反應器在后；（2）反硝化反應以原廢水中的有機物為碳源；（3）硝化液回流；（4）反硝化反應過程產生的堿度可補償硝化反應消耗堿度的一半左右；

（5）流程簡單，不需外加碳源。系統的不足之處：（1）沉淀池如運行不當，池內會產生反硝化反應，污泥上浮，處理水水質惡化。（2）系統的脫氮率較低，一般在85％以下。第三節(jié)廢水生物除磷與同步脫

氮除磷技術一、除磷技術的發(fā)展污水除磷技術的發(fā)展起源于生物超量吸磷現象的發(fā)現。20世紀50年代到60年代初，Srinath等人在污水處理廠的生產性運行中，觀察到生物超量吸磷的現象。70年代的研究工作弄清了生物除磷所需的運行條件，并有意識的將其工程化。

80年代到90年代，通過全面的基礎研究及生產性研究和工程運轉經驗的總結，污水生物除磷的理論及技術均獲得了重大進展及突破。廢水中磷的存在形式：磷酸鹽（H2PO4-、HPO42-

和PO43-）、聚磷酸鹽和有機磷。生物除磷就是利用聚磷菌(polyphosphateaccumulationorganisms,PAOs)一類的細菌，過量地、超出其生理需要地從外部攝取磷，并將其以聚合形態(tài)儲藏在體內，形成高磷污泥，排出系統，達到從廢水中除磷的效果。二、生物除磷的基本原理1.聚磷菌的磷過量攝取在好氧條件下，聚磷菌ADP+H3PO4+能量ATP+H2OH3PO4的大部分是通過主動輸送的方式從外部環(huán)境攝入的，一部分用于合成ATP,另一部分則用于合成磷酸鹽。這一現象就是“磷的過量攝取”。2.聚磷菌的放磷在厭氧條件下，聚磷菌體內的ATP水解，放出H3PO4和能量，形成ADP,即：

ATP+H2OADP+H3PO4+能量三、生物處理過程中除磷途徑小結研究結果表明，超量除磷主要是生物作用的結果，但生物超量除磷并不能完全解釋某些條件下出現的除磷性能，生物誘導的化學除磷可能是生物除磷的補充。在生物除磷系統中磷的去除可能包括下列5種途徑。生物超量除磷污泥含磷量可達3％－7％正常磷的同化作用微生物合成消耗磷正常液相沉淀pH陽離子濃度加速液相沉淀生物膜沉淀細菌反硝化作用使膜內pH升高，導致磷從液相進入無機相。四、影響生物除磷過程的因素1.溶解氧磷攝取過程要求充足的氧，放磷的過程應保持絕對厭氧的條件。2.污泥齡一般污泥齡短的系統產生的剩余污泥量較多，可以取得較高的除磷效果。3.溫度和pH值5～30℃pH

6～84.BOD負荷較高的BOD負荷可取得較好的除磷效果。5.硝酸氮和亞硝酸氮抑制磷的釋放五、生物除磷工藝1.福斯特利帕（Phostrip）除磷工藝它是1972年開發(fā)的一種將生物除磷和化學除磷相結合的一種工藝。圖4-3-1福斯特利帕除磷工藝流程本工藝的特點：1.除磷效果好處理水磷低于1mg/L2.污泥含磷高2.1～7.1％3.石灰用量低。存在問題：流程復雜，建設費用和運行費用高；沉淀池（Ⅱ）底部可能形成缺氧狀態(tài)，而釋放磷。2.厭氧－好氧除磷工藝圖4-3-2厭氧－好氧除磷工藝流程本工藝流程簡單，建設和運行費用都較低，厭氧反應器能夠保持良好的厭氧狀態(tài)。存在的問題有：由于微生物對磷的吸收有一定限度，故除磷率難以進一步提高；沉淀池易于產生磷的釋放現象，應及時排泥和回流。

六、同步脫氮除磷工藝1.巴登福（Bardenpho)同步脫氮除磷工藝

Bardnard

首先發(fā)現了硝化/反硝化過程中除磷的效果，并最先研究和開發(fā)了既能脫氮又能除磷的污水處理工藝，如Bardenpho工藝

本工藝的主要優(yōu)點是各項反應都反復進行兩次以上，各反應單元都有其首要功能，并兼行二、三項功能，脫氮、除磷效果良好。存在的問題是工藝復雜，反應器單元多，運行繁瑣，成本高。

2.A-A-O法同步脫氮除磷工藝圖