生物脱氮除磷技术 （一）概述 一、 废水中氮的处理技术 生活污水中，主要含有有机氮和氨氮。 一、 废水中氮的处理技术 （一）概述 生活污水中，主要含有有机氮和氨氮。 当污水中的有机物被生物降解氧化时，其中的有机氮被转化为氨氮。

经活性污泥法处理的污水有相当数量的氨氮排入水体，可导致水体富营养化。 水体若为水源，将增加给水处理的难度和成本。 二级处理的出水需进行脱氮处理。

（二）生物法脱氮 1、生物脱氮机理 生物脱氮是在微生物的作用下，将有机氮和氨态氮转化为N2和NxO气体的过程。 其中包括硝化和反硝化两个反应过程。

（1）硝化反应 定义 细菌 硝化反应是在好氧条件下，将NH4＋转化为NO2—和NO3－的过程。 由亚硝酸菌和硝酸菌两种菌共同完成的。 这两种菌属于化能自养型微生物。

硝化细菌是化能自养菌，生长率低，对环境条件变化较为敏感。 2NH4＋ ＋ 3O2―――→2NO2－ ＋ 4H＋ ＋ 2H2O 硝化菌 2NO2－＋ O2――― －→2NO3－ 硝化菌 硝化菌 总反应式： NH4＋ ＋ 2O2―――→NO3－＋ 2H＋ ＋ H2O 硝化细菌是化能自养菌，生长率低，对环境条件变化较为敏感。

影响因素 ₠ 温度 硝化反应的适宜温度为20℃－30℃ 低于15℃时，反应速度迅速下降，5℃时反应几乎完全停止。 ₡ BOD5/TKN ₠ 温度 硝化反应的适宜温度为20℃－30℃ 低于15℃时，反应速度迅速下降，5℃时反应几乎完全停止。 ₡ BOD5/TKN 硝化菌是自养菌，若水中BOD5值过高，将有助于异氧菌的迅速增殖，微生物中的硝化菌的比例下降。

下降 下降

₢ 硝化菌的泥龄 硝化菌的生长世代周期较长，为了保证硝化作用的进行，泥龄应取大于硝化菌最小世代时间两倍以上。 ₣ 溶解氧 硝化反应对溶解氧有较高的要求，处理系统中的溶解氧量最好保持在2mg/L以上。

硝化菌受PH值的影响很敏感，适宜的PH值7－8。

（2）反硝化反应 定义 反硝化反应是指在无氧条件下，反硝 化菌将硝酸盐氮（NO3－）和亚硝酸盐氮（NO2－）还原为氮气的过程。

总反应式： 6NO3－＋2CH3OH―――→6NO2－＋2CO2＋4H2O 硝酸还原菌 6NO2－＋3CH3OH———→3N2＋3H2O＋6OH－＋3CO2 亚硝酸还原菌 总反应式： 6NO3－＋5CH3OH—————→ 5CO2＋3N2+7H2O+ 6OH－ 反硝化菌

反硝化菌属异型兼性厌氧菌。 在有氧存在时，它会以O2为电子受体进行好氧呼吸； 在无氧而有NO3－或NO2－存在时，则以NO3－或NO2－为电子受体，以有机碳为电子供体和营养源进行反硝化反应。

在反硝化菌代谢活动的同时，伴随着反硝化菌的生长繁殖，即菌体合成过程，其反应如下： 3NO3－＋14CH3OH＋CO2＋3H＋—————→ 3C5H7O2N＋19H2O 式中C5H7O2N为反硝化微生物的化学组成。

反硝化还原和微生物合成的总反应式为： NO3－＋1.08CH3OH＋H＋―――→ 0.065C5H7O2N＋0.47N2＋0.76CO2＋2.44H2O 从以上的过程可知，约96%的NO3--N经异化过程还原，4%经同化过程合成微生物。

影响因素 ①BOD5/TKN 当污水中BOD5/TKN>3～5时，可认为碳源充足。不同的有机碳将导致反硝化速率的不同。

碳源按其来源可分为三类：  外加碳源，多采用甲醇，因为甲醇被分解后的产物为CO2，H2O，不产生其它难降解的中间产物，但其费用较高；  原水中含有的有机碳；  内源呼吸碳源——细菌体内的原生物质及其贮存的有机物；

② pH值 † 反硝化反应的适宜PH值为6.5～7.5。 ‡ PH值高于8或低于6时，反硝化速率将迅速下降。

③温度  反硝化反应的温度范围较宽，在5℃-40℃范围内都可以进行。  但温度低于15℃时，反硝化速率明显下降。

小结 ★ 从硝化和反硝化的机理可看出，硝化过程仅改变了废水中氮素的存在形式，反硝化过程才是真正的脱氮过程。 ★反硝化具备的条件（1）污水中含有充足的电子供体；（2）厌氧或亏氧条件。 ★因此，污水中氨氮的去除，需先在好氧条件下进行硝化处理，在厌氧或缺氧条件下进行反硝化处理。

（3）同化作用 在生物处理过程中，污水中的一部分氮（氨氮或有机氮）被同化成微生物细胞的组成部分，并以剩余活性污泥的形式得以从污水中去除的过程，称为同化作用。 当进水氨氮浓度较低时，同化作用可能成为脱氮的主要途径。

（三）生物脱氮工艺 1、三段生物脱氮工艺

2、Bardenpho生物脱氮工艺

3、A/O生物脱氮工艺

4、SBR工艺 5、氧化沟工艺

（四）物理化学脱氮技术 1、空气吹脱法脱氮工艺 2、折点氯氧化法脱氮工艺

二、废水中磷的去除 （一）来源 生活污水与农田排水，部分来自工业废水。 磷化合物是地表水是否富营养化的主要限制性元素。 水中磷是以正磷酸盐、聚磷酸盐和有机磷三种形态存在。生活污水中聚磷酸盐和有机磷占总磷的70%左右，约10％左右以固体形式存在。

（二）生物脱磷机理 在好氧条件下，聚磷菌不断摄取并氧化分解有机物，产生的能量一部分用于磷的吸收和聚磷的合成，一部分则使ADP与H3PO4结合，转化为ATP而储存起来。细菌以聚磷的形式在细胞中储存磷，其量可以超过生长所需，这一过程为聚磷菌磷的摄取。处理过程中，通过从系统中排除高磷污泥以达到去除磷的目的。 在厌氧和无氮氧化物存在的条件下，聚磷菌体内的ATP进行水解，放出H3PO4和能量，形成ADP。这一过程称为聚磷菌磷的释放。

（三）生物脱磷处理工艺 1、厌氧-好氧除磷工艺（A/O工艺）

2、Phostrip除磷工艺

（四）同步脱氮除磷处理技术 1、A2/O工艺

2、Bardenpho工艺

3、Phoredox工艺 厌氧反应器

（五）其他除磷的方法 物理法除磷成本太高、技术复杂而很少应用。 化学法除磷是最早采用的一种除磷方法。它是以磷酸盐能和某些化学物质如铝盐、铁盐、石灰等反应生成不溶的沉淀物为基础进行的。这些反应常有伴生反应，产物具絮凝作用，有助于磷酸盐的分离。

1.5Ca2++3PO43-+OH- Ca5(PO4)3(OH) 2. Ca2++CO32- Ca CO3 3. Al3++PO43- AlPCO4 4. Al3++3OH- Al(OH)3 5. Fe3++PO43- FePO4 6. Fe3++ 3OH- Fe(OH)3 化学法的特点是磷的去除率较高，处理结果稳定，污泥在处理和处置过程中不会重新释放磷而造成二次污染，但污泥的产量比较大。

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