污水生物脱氮除磷技术

污水生物脱氮除磷技术111主要内容生物脱氮的原理、工艺；生物除磷的机理、工艺控制、工艺；生物脱氮除磷工艺。211一、生物脱氮除磷技术

在江、河、湖、海中，氮、磷能够使植物大量繁殖，导致水体富营养化。而水体中大部分氮、磷来自污水，因此，从污水中去除氮、磷的要求日益迫切。生物脱氮除磷工艺能够完全部或部分解决这个问题，有时需要与化学处理工艺相结合。311（一）生物脱氮原理

污水中的总氮通过以下3个途径被脱出：

1．氨化反应有机氮化合物在氨化菌的作用下，分解、转化为氨态氮。例如氨基酸(RCHNH2COOH)的分解。RCHNH2COOH+O2RCOOH+CO2+NH3

411（一）生物脱氮原理

污水中的总氮通过以下3个途径被脱出：2．硝化作用在硝化菌的作用下，氨态氮进一步分解氧化。首先，在亚硝酸菌的作用下，氨(NH4)转化为亚硝酸氮：

NH4++3O22NO2-+2H2O+4H+

在这之后，亚硝酸氮在硝化菌的作用下进一步转化为硝酸氮：

2NO2¯+O22NO3-

511（一）生物脱氮原理

污水中的总氮通过以下3个途径被脱出：3．反硝化作用反硝化反应是指硝酸氮(NO3¯-N)和亚硝酸盐氮（NO3¯-N）在反硝化菌的作用下，被还原成气态氮(N2)的过程。反硝化菌是属于异养型兼性厌氧菌，在缺氧条件下，以硝酸氮为电子受体，以有机底物（碳源）为电子供体。

611（二）生物脱氮工艺1.传统生物脱氮工艺

1.1三段生物脱氮工艺711（二）生物脱氮工艺1.1三段生物脱氮工艺该工艺有机物氧化、硝化及反硝化段独立开来，每一部分都有其自己的沉淀池和各自独立的污泥回流系统。使除碳、硝化和反硝化在各自的反应器中进行，并分别控制在适宜的条件下运行，处理效率高。由于反硝化段设置在有机物氧化和硝化段之后，主要靠内源呼吸碳源进行反硝化，效率很低，所以必须在反硝化段投加碳源来保证高效稳定的反硝化反应。

811（二）生物脱氮工艺1.2二段生物脱氮工艺随着对硝化反应机理认识的加深，将有机物氧化和硝化合并成一个系统以简化工艺，从而形成二段生物脱氛工艺。

911（二）生物脱氮工艺1.2二段生物脱氮工艺

各段同样有其自己的沉淀及污泥回流系统。除碳和硝化作用在一个反应器中进行时，设计的污泥负荷要低，水力停留时间和泥龄要长，否则，硝化作用要降低，在反硝化段仍需要外加碳源来维持反硝化的顺利进行。1011（二）生物脱氮工艺2.前置缺氧一好氧生物脱氮工艺

(A/O)1111（二）生物脱氮工艺2．前置缺氧一好氧生物脱氮工艺该工艺将反硝化段设置在系统的前面，因此又称为前置反硝化生物脱氮系统，是目前较为广泛采用的一种脱氮工艺。反硝化反应以污水中的有机物为碳源，曝气池混合液中含有大量硝酸盐，通过内循环回流到缺氧池中，在缺氧池内进行反硝化脱氮。1211（二）生物脱氮工艺2.前置缺氧一好氧生物脱氮工艺前置缺氧反硝化具有以下特点：1)反硝化产生碱度补充硝化反应之需，约可补偿硝化反应中所消耗碱度的50%左右；利用原污水中有机物，无需外加碳源；2)利用硝酸盐作为电子受体处理进水中有机污染物，这不仅可以节省后续曝气量，而且反硝化菌对碳源的利用更广泛，甚至包括难降解有机物；3)前置缺氧池可以有效控制系统的污泥膨胀；4)该工艺流程简单，因而基建费用及运行费用较低，对现有设施的改造比较容易，脱氮效率一般在70%左右；5)但由于出水中仍有一定浓度的硝酸盐，在二沉池中，有可能进行反硝化反应，造成污泥上浮，影响出水水质。

1311（二）生物脱氮工艺3.后置缺氧一好氧生物脱氮工艺

1411（二）生物脱氮工艺3.后置缺氧一好氧生物脱氮工艺可以补充外来碳源，也可以在没有外来碳源情况下利用活性污泥的内源呼吸提供电子供体还原硝酸盐，反硝化速率一般认为仅是前置缺氧反硝他速率的1/3~1/8，这时需要较长的停留时间才能达到一定的反硝化效率。1511（二）生物脱氮工艺3.后置缺氧一好氧生物脱氮工艺必要时应在后缺氧区补充碳源，碳源除了来自甲醇、乙酸等普通化学品外，污水处理厂的原污水及含有机碳的工业废水等也可以考虑，只是要注意投加适当的量，以免增加出水的有机物浓度。甲醇是最理想的补充碳源，不仅它的反硝化速率快，而且反应后没有任何副产物。1611（二）生物脱氮工艺4．Bardenpho生物脱氮工艺

1711（二）生物脱氮工艺4．Bardenpho生物脱氮工艺

该工艺取消了三段脱氮工艺的中间沉淀池。工艺中设立了两个缺氧段，第一段利用原水中的有机物作为碳源和第一好氧池中回流的含有硝态氮的混合液进行反硝化反应。经第一段处理，脱氮已大部分完成。为进一步提高脱氮效率，废水进入第二段反硝化反应器，利用内源呼吸碳源进行反硝化。最后的曝气池用于净化残留的有机物，吹脱污水中的氮气，提高污泥的沉降性能，防止在二沉池发生污泥上浮现象。这一工艺比三段脱氮工艺减少了投资和运行费用。1811二、生物除磷

生物除磷是指利用聚磷菌一类生物，能够过量的在数量上超过其生理需要的从外部环境（污水）中摄取磷，并将磷从聚合的形态储藏在菌体内，形成富含磷的污泥再排出污水处理系统之外，达到从废水中除磷的作用。1911（一）生物除磷机理生物除磷机理简述如下：

1.厌氧区

(1)发酵作用：在没有溶解氧和硝态氮存在的厌氧状态下，兼性菌将溶解性有机物(BOD)转化成低分子发酵产物(VFA)。

(2)聚磷菌释放磷：聚磷菌吸收厌氧区产生的VFA或来自污水的VFA，并将其运送到细胞内，同化为细胞内碳能源存储物(PHB/PHV)，所需的能量来源于聚磷的水解以及细胞内糖的酵解。并导致磷酸盐的释放。2011（一）生物除磷机理生物除磷机理简述如下：

2.好氧区

(1)磷的吸收：细菌以聚磷的形式存储超出生长需要的磷量，通过PHB/PHV的氧化分解产生能量，用于磷的吸收和聚磷合成。

(2)合成新的聚磷菌细胞，产生富磷污泥。

3．除磷系统通过排放剩余污泥，将磷排出系统之外去除磷。2111（二）生物除磷工艺1.Ap/O工艺

是由厌氧区和好氧区组成的同时去除污水中有机污染物及磷的处理系统。

2211（二）生物除磷工艺1.Ap/O

工艺为了使微生物在好氧池中易于吸收磷，溶解氧应维持在2mg/L以上，pH应控制在7~8之间。磷的去除率还取决于进水中的易降解COD含量，一般用与磷浓度之比表示。据报道，如果比值大于10：1，出水中磷的浓度可降至1左右。由于微生物吸收磷是可逆的过程，过长的曝气时间及污泥在沉淀池中长时间停留都有可能造成磷的释放。

2023/1/1623HBYYPX2311（二）生物除磷工艺2.Phostrip除磷工艺

2411（二）生物除磷工艺2.Phostrip除磷工艺

Phostrip除磷工艺过程将生物除磷和化学除磷结合在一起，在回流污泥过程中增设厌氧释磷池和上清液的化学沉淀处理系统，称为旁路。一部分富含磷的回流污泥送至厌氧释磷池，释磷后的污泥再回到曝气池进行有机物降解和磷的吸收，用石灰或其他化学药剂对释磷上清液进行沉淀处理。

Phostrip除磷效率不像其他生物除磷系统那样曼进水的易降解COD浓度的影响，处理效果稳定。2511三、生物脱氮、除磷工艺1.A2/O工艺在一个处理系统中同时具有厌氧区、缺氧区、好氧区，能够同时做到脱氮、除磷和有机物的降解。污水进入厌氧反应区，同时进入的还有从二沉池回流的活性污泥，聚磷菌在厌氧环境条件下释磷，同时转化易降解COD、VFA，部分含氮有机物进行氨化。

2611三、生物脱氮、除磷工艺1.A2/O工艺

污水经过第一个厌氧反应器以后进入缺氧反应器，本反应器的首要功能是进行脱氮。硝态氮通过混合液内循环由好氧反应器传输过来，通常内回流量为2~4倍原污水流量，部分有机物在反硝化菌的作用下利用硝酸盐作为电子受体而得到降解去除。2711三、生物脱氮、除磷工艺1.A2/O工艺

混合液从缺氧反应区进入好氧反应区，混合液中的COD浓度已基本接近排放标准，在好氧反应区除进一步降解有机物外，主要进行氨氮的硝化和磷的吸收，混合液中硝态氮回流至缺氧反应区，污泥中过量吸收的磷通过剩余污泥排除。2811三、生物脱氮、除磷工艺1.A2/O工艺该工艺流程简洁，污泥在厌氧、缺氧、好氧环境中交替运行，丝状菌不能大量繁殖，污泥沉降性能好。该法需要注意的问题是，进入沉淀池的混合液通常需要保持一定的溶解氧浓度，以防止沉淀池中反硝化和污泥厌氧释磷，但这会导致回流污泥和回流混合液中存在一定的溶解氧，回流污泥中存在的硝酸盐对厌氧释磷过程也存在一定影响，同时，系统所排放的剩余污泥中，仅有一部分污泥是经历了完整的厌氧和好氧的过程，影响了污泥的充分吸磷。系统污泥泥龄因为兼顾硝化菌的生长而不可能太短，导致除磷效果难于进一步提高。2911三、生物脱氮、除磷工艺2.改良Bardenpho工艺

3011三、生物脱氮、除磷工艺2.改良Bardenpho工艺流程由厌氧---缺氧---好氧---缺氧---好氧五段组成，第二个缺氧段利用好氧段产生的硝酸盐作为电子受体，利用剩余碳源或内碳源作为电子供体进一步提高反硝化效果，最后好氧段主要用于剩余氮气的吹脱。3111三、生物脱氮、除磷工艺2.改良Bardenpho工艺因为系统脱氮效果好，通过回流污泥进入厌氧池的硝酸盐量较少，对污泥的释磷反应影响小，从而使整个系统达到较好的脱氮除磷效果。但本工艺流程较为复杂，投资和运行成本较高。3211三、生物脱氮、除磷工艺3.UCT及改良UCT工艺3.1UCT工艺3311三、生物脱氮、除磷工艺3.UCT及改良UCT工艺3.1UCT工艺

UCT工艺的基本思想是减少回流污泥中的硝酸盐对厌氧区的影响，所以与不同的是，UCT工艺的回流污泥是回到缺氧区而不是厌氧区，从缺氧区出来的混合液硝酸盐含量很低，回流到厌氧区后为污泥的释磷反应提供了最佳的条件。由于混合液悬浮固体浓度较低，厌氧区停留时间