污水脱氮除磷原理与影响因素详解

关于污水脱氮除磷原理与影响因素详解第1页，讲稿共23页，2023年5月2日，星期三一、氮的生物去除（一）废水中氮的存在形式：有机氮、氨氮、亚硝酸氮、硝酸氮四种形式存在。第2页，讲稿共23页，2023年5月2日，星期三（二）生物脱氮的机理图有机氮（蛋白质、尿素）氮气（N2）氨氮（NH3-N）亚硝酸盐氮（NO2-）硝酸盐氮（NO3-）氨化过程硝化过程反硝化过程好氧缺氧环境均可发生需要好氧环境/不需碳源需要缺氧环境需要碳源第3页，讲稿共23页，2023年5月2日，星期三2、氨化过程新鲜污水含氮化合物主要为“有机氮”少数为“氨氮”蛋白质尿素胺类化合物硝基化合物氨基酸1）含氮化合物的组成氨化第4页，讲稿共23页，2023年5月2日，星期三2、氨化过程微生物分解有机氮化合物产生氨的过程称为氨化作用，很多细菌、真菌和放线菌都能分解蛋白质及其含氮衍生物，其中分解能力强并释放出氨的微生物称为氨化微生物，在氨化微生物的作用下，有机氮化合物分解、转化为氨态氮。2）氨化反应水解细菌分解第5页，讲稿共23页，2023年5月2日，星期三2、硝化过程1）硝化反应

硝化反应是在好氧条件下，将NH4+转化为NO2-和NO3-的过程。

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。温度、溶解氧、污泥龄、pH、有机负荷等都会对它产生影响。第6页，讲稿共23页，2023年5月2日，星期三2、硝化过程2）硝化过程的影响因素①好氧环境(DO不低于1.0mg/L，1.5-2.0mg/L适宜）②pH（7.2~8.0)③适宜温度(20-30℃活力最高，15℃以下时，反应速度下降，5℃时完全停止）。④泥龄（7-11天）⑤有毒有害物质影响⑥有机物浓度（BOD宜小于20mg/L）第7页，讲稿共23页，2023年5月2日，星期三2、硝化过程的影响因素①好氧环境

硝化菌为了获得足够的能量用于生长，必须氧化大量的NH3和NO2-，氧是硝化反应的电子受体，反应器内溶解氧含量的高低，必将影响硝化反应的进程，在硝化反应的曝气池内，溶解氧含量不得低于1mg/L，多数学者建议溶解氧应保持在1.2~2.0mg/L。②pH

在硝化反应过程中，释放H+，使pH下降，硝化菌对pH的变化十分敏感，当pH在7.0~8.1时活性最强，超出这个范围，活性降低，当pH降到5.0~5.5时硝化反应即将停止。为保持适宜的pH，应当在污水中保持足够的碱度，以调节pH的变化。对硝化菌的适宜的pH为7.2~8.0。第8页，讲稿共23页，2023年5月2日，星期三2、硝化过程的影响因素③适宜温度

硝化反应的适宜温度是20~30℃，15℃以下时，硝化反应速度下降，5℃时完全停止，温度高于30℃时，蛋白质变性，硝化菌活性降低。④泥龄（SRT）

硝化菌在反应器内的停留时间，即生物固体平均停留时间（污泥龄）SRT，必须大于其最小的世代时间，否则将使硝化菌从系统中流失殆尽，一般认为硝化菌最小世代时间在适宜的温度条件下为3d。SRT值与温度密切相关，温度低，SRT取值应相应明显提高。第9页，讲稿共23页，2023年5月2日，星期三2、硝化过程的影响因素⑤有毒有害物质影响

除有毒有害物质及重金属外，对硝化反应产生抑制作用的物质还有高浓度的NH4-N、高浓度的NOx-N、高浓度的有机基质、部分有机物以及络合阳离子等。⑥有机物浓度（BOD宜小于20mg/L）

硝化菌是自养菌，有机基质浓度并不是它的增殖限制因素，若BOD值过高，将使增殖速度较快的异养型细菌迅速增殖，从而使硝化菌不能成为优势种属，硝化反应难于进行。故在硝化反应过程中，混合液中有机物含量不应过高，BOD值宜在20mg/L以下。第10页，讲稿共23页，2023年5月2日，星期三3、反硝化过程1）反硝化反应

反硝化反应是指在无氧的条件下，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。

反硝化菌属异养兼性厌氧菌，在有氧存在时，它会以O2为电子进行呼吸；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。第11页，讲稿共23页，2023年5月2日，星期三3、反硝化过程2）反硝化过程的影响因素①碳源(BOD5/TKN>3）若碳源不够则外加碳源（甲醇、乙酸钠、淀粉等）②缺氧环境（DO控制在0.5mg/L以下）③pH（6.5—7.5)④温度（15-30℃）⑤有毒有害物质第12页，讲稿共23页，2023年5月2日，星期三3、反硝化过程的影响因素①碳源

能为反硝化菌所利用的碳源较多，从污水生物脱氮考虑，可有下列三类：一是原污水中所含碳源，对于城市污水，当原污水BOD5/TKN>3~5时,即可认为碳源充足；二是外加碳源，多采用甲醇（CH3OH），因为甲醇被分解后的产物为CO2和H2O，不留任何难降解的中间产物；三是利用微生物组织进行内源反硝化。②缺氧环境

反硝化菌属异养兼性厌氧菌，在无分子氧同时存在硝酸根离子和亚硝酸根离子的条件下，它们能够利用这些离子中的氧进行呼吸，使硝酸盐还原。另一方面，反硝化菌体内的某些酶系统组分，只有在有氧条件下，才能够合成。这样，反硝化反应宜于在缺氧、好氧条件交替的条件下进行，溶解氧应控制在0.5mg/L以下。第13页，讲稿共23页，2023年5月2日，星期三3、反硝化过程的影响因素③pH

对反硝化反应，最适宜的pH是6.5~7.5。pH高于8或低于6，反硝化速率将大为下降。④温度

反硝化反应的最适宜温度是20~40℃，低于15℃反硝化反应速率最低。为了保持一定的反硝化速率，在冬季低温季节，可采用如下措施：提高生物固体平均停留时间；降低负荷率；提高污水的水力停留时间。⑤有毒有害物质影响

除有毒有害物质及重金属外，对硝化反应产生抑制作用的物质还有高浓度的NH4-N、高浓度的NOx-N、高浓度的有机基质、部分有机物以及络合阳离子等。第14页，讲稿共23页，2023年5月2日，星期三二、氨氮的化学去除（出水氨氮高的补救措施）次氯酸钠除氮法

大多数污水处理厂在二级处理后，氮通常以氨或硝酸盐的形式存在。而投加次氯酸极易与废水中的氨进行反应，在反应中依次形成三种氯胺。（总反应）

通过过量投加次氯酸钠能把尾水中剩余的氨氮进行去除。第15页，讲稿共23页，2023年5月2日，星期三三、磷的生物去除（一）废水中磷的存在形式：有机磷和无机磷两种形式存在。含磷化合物有机磷有机磷包括磷酸甘油酸、磷肌酸等无机磷磷酸盐：正磷酸盐(PO43-)、磷酸氢盐(HPO42-)、磷酸二氢盐H2PO4-、偏磷酸盐(PO3-)聚合磷酸盐：焦磷酸盐(P2O74－)、三磷酸盐(P3O105-)、

三磷酸氢盐(HP3O92-)

第16页，讲稿共23页，2023年5月2日，星期三（二）生物除磷的机理图

利用聚磷菌在好氧条件下对污水中溶解性磷酸盐过量吸收作用，然后沉淀分离而除磷。厌氧环境好氧环境聚磷菌PPPP可利用碳源储存碳源储存碳源PPPPPP释放能量聚磷菌第17页，讲稿共23页，2023年5月2日，星期三（三）厌氧释磷过程1）厌氧环境中

污水中的有机物在厌氧发酵产酸菌的作用下转化为乙酸苷；而活性污泥中的聚磷菌在厌氧的不利状态下，将体内积聚的聚磷分解，分解产生的能量一部分供聚磷菌生存，另一部分能量供聚磷菌主动吸收乙酸苷转化为PHB(聚β-羟基丁酸)的形态储藏于体内。

聚磷分解形成的无机磷释放回污水中，这就是厌氧释磷。第18页，讲稿共23页，2023年5月2日，星期三（四）、好氧吸磷过程1）好氧环境中

进入好氧状态后，聚磷菌将储存于体内的PHB进行好氧分解并释出大量能量供聚磷菌增殖等生理活动，部分供其主动吸收污水中的磷酸盐，以聚磷的形式积聚于体内，这就是好氧吸磷。

剩余污泥中包含过量吸收磷的聚磷菌，也就是从污水中去除的含磷物质。第19页，讲稿共23页，2023年5月2日，星期三（五）生物除磷的影响因素①DO（好氧池控制在3-4mg/L，厌氧池控制在小于0.2mg/L）②NO3-—N浓度（越少越好）。③pH(中性至弱碱性）。④泥龄（3.5-7天）。⑤BOD5/TP值（大于20）⑥温度。第20页，讲稿共23页，2023年5月2日，星期三（五）生物除磷的影响因素①DO

控制生物除磷工艺中厌氧段(即释磷区)的厌氧条件极为重要，它直接影响聚磷菌在此段的释磷能力、合成PHB的能力以及好氧段的超量摄磷能力。据资料报道，厌氧段的溶解氧应控制在0.2mg/1以下，好氧段的溶解氧应控制在3-4mg/l。②NO3-—N浓度

生物除磷系统中NO3-—N的存在，会抑制聚磷菌微生物的放磷作用。处理水中NO3-—N浓度高，除磷效果差，除磷效果一般与NO3-—N浓度呈负相关。③pH

与常规生物处理相同，生物除磷系统合适的pH为中性和微碱性，不合适时应调节。第21页，讲稿共23页，2023年5月2日，星期三（五）生物除磷的影响因素④泥龄

污泥龄越长，污泥中的磷含量越低，加之排泥量的减少，会导致除磷效果降低。相反，