湖北工业大学废水生物脱氮除磷技术

氮、磷污染的环境效应及现状生物脱氮的根本原理及影响因素分析生物除磷的根本原理及影响因素分析废水生物脱氮除磷工艺概述概述最近几年来，由于水体富营养化问题的日益严峻，使得国内对污水中氮磷的危害性认识日渐深入，使废水脱氮除磷工艺的研究得到开展。但是大局部污水脱氮除磷工艺仍然是借鉴于国外的工艺，而这些工艺还或多或少地存在一些问题。如何解决现有废水脱氮除磷工艺中存在的问题，提高污水脱氮除磷效率和运行的稳定性，是目前环境工程界亟待解决的问题。氮、磷污染的环境效应及现状我国水体富营养化问题已越来越突出，成为近几年我国水体污染中非常严峻的问题。“富营养化〞〔Eutrophication〕是湖泊分类方面的概念。湖泊学家认为天然富营养化是水体衰老的一种表现。而过量的植物性营养元素氮、磷进入水体那么是人为加速了水体的富营养化过程。氮、磷污染的环境效应及现状

富含磷酸盐和某些形式氮素的水在光照和其它环境条件适宜的情况下使水体中浮游生物如藻类等过量生长，随后藻类死亡并伴随着异养微生物的代谢，耗尽了水体中的溶解氧，造成了水体质量恶化和水生生态环境结构破坏，这就是所谓的水体富营养化。

氮、磷污染的环境效应及现状

一般认为，当水体中含氮量超过0.2~0.3mg/L，磷含量大于0.01~0.02mg/L，BOD5大于10mg/L，在pH值7~9的淡水中细菌总数每毫升超过10万个，表征藻类数量的叶绿素-α含量大于10μg/l时，水体就发生了富营养化。

氮、磷污染的环境效应及现状

水体富营养化是继需氧型污染后我国又一严重的水环境污染问题，尤其是在太湖、滇池、巢湖及众多湖泊水库等缓流水体中，由于藻类生长旺盛，严重影响了水体功能，破坏了水生生态系统，甚至污染和危害了饮用水水源地。

第一节生物脱氮原理及影响因素氮在水中的存在形态与分类N

无机NNOx--N(硝态氮)TKN(凯氏氮)总N(TN)NH3-NNO3-NNO2-N有机N〔尿素、氨基酸、蛋白质〕生物脱氮原理1、有机氮通过氨化作用转变为氨氮；2、氨氮通过好氧硝化作用转变成硝态氮〔包括NO2-、NO3-〕。3、硝态氮通过厌氧反硝化作用转变为氮气。1、氨化作用在未经处理的原废水中，含氮化合物主要以有机氮如蛋白质、尿素、胺类化合物、硝基化合物以及氨基酸等形式存在，此外还含有局部氨态氮如NH3和NH+4-N。在细菌的作用下，有机氮化合物分解、转化为氨态氮。以氨基酸为例，反响式为：RCHNH2COOH+O2RCOOH+CO2+NH3在活性污泥和生物膜系统内，氨化作用能较完全地发生。2、硝化反响过程硝化反响是在好氧状态下，将氨氮转化为硝酸盐氮的过程。硝化反响是由一群自养型好氧微生物完成的，它包括两个根本反响步骤，第一阶段是由亚硝酸菌将氨氮转化为亚硝酸盐，称为亚硝化反响，亚硝酸菌中有亚硝酸单胞菌属、亚硝酸螺旋杆菌属和亚硝化球菌属等。第二阶段那么由硝酸菌将亚硝酸盐进一步氧化为硝酸盐，称为硝化反响，硝酸菌有硝酸杆菌属、螺菌属和球菌属等。亚硝酸菌和硝酸菌统称为硝化菌，均是化能自养菌。这类菌利用无机碳化合物如CO2、CO32-、HCO3-等作为碳源，通过与NH3、NH4+、NO2的氧化反响来获得能量。废水中的氨氮在硝化细菌的作用下，进一步氧化为硝态氮。此过程包括两个根本反响步骤：由亚硝酸菌〔Nitrosomonas〕参与的将氨氮转化成亚硝酸盐〔NO2-〕的反响；由硝酸菌〔Nitrobacter〕参与的将亚硝酸盐转化为硝酸盐〔NO3-〕的反响。其中亚硝酸菌有亚硝酸单胞菌属、亚硝酸螺杆菌属和亚硝酸球菌属等；硝酸菌有硝酸杆菌属、硝酸螺菌属和硝酸球菌属等。2、硝化反响过程亚硝酸菌和硝酸菌都是化能自养菌，它们利用CO2、CO32-和HCO3-等作为碳源，通过NH3、NH4+或NO2的氧化获得能量。硝化反响过程需在好氧条件下进行，以氧作为电子受体。其反响过程可用下式表示：亚硝化反响：NH4++O2+HCO3-NO2-+H2O+H2CO3+亚硝酸菌〔13-2〕2、硝化反响过程硝化反响：NO2-+NH4++H2CO3+HCO3-+O2NO3-+H2O+硝酸菌〔13-3〕总反响：NH4++O2+HCO3-NO3-+H2O+H2CO3+微生物细胞〔13-4〕2、硝化反响过程表13-1列出了亚硝化菌和硝化菌的根本特征。由表可见，亚硝化菌和硝化菌的特征根本相似，但亚硝化菌的生长速率较快，世代期较短，较易适应水质水量的变化和其它不利环境条件，但水质水量的变化或不利环境条件较易影响硝化菌。因而当硝化菌的生长受到抑制时，易在硝化过程中发生NO2-的积累。2、硝化反响过程表13-1亚硝化菌和硝化菌的特征项目亚硝化菌硝化菌细胞形状椭球或棒状椭球或棒状细胞尺寸（μm）1×1.50.5×1.0革兰氏染色阴性阴性世代期（h）8~3612~59自养性专性专性需氧性严格好氧严格好氧最大比增长速率（μg/h）0.04~0.080.02~0.06产率系数Y（mg细胞/mg基质）0.04~0.130.02~0.07饱和常数Ks（mg/L）0.6~3.60.3~1.7硝化菌的特点：①硝化菌——亚硝酸菌和硝酸菌的统称;②硝化菌属于——化能自养菌，革兰氏染色阴性，可生芽孢的短杆状细菌.世代周期长。生物脱氮的硝化过程是在硝化菌的作用下，将氨态氮转化为硝酸氮。硝化菌是化能自养菌，其生理活动不需要有机性营养物质，它从CO2获取碳源，从无机物的氧化中获取能量。而生物脱氮的反硝化过程是在反硝化菌的作用下，将硝酸氮和亚硝酸氮复原为气态氮。反硝化菌是异养兼性厌氧菌，它只能在无分子态氧的情况下，利用硝酸和亚硝盐离子中的氧进行呼吸，使硝酸复原，所以，环境因素对硝化和反硝化的影响并不相同。二、生物脱氮过程的影响因素2.1硝化反响的影响因素1．有机碳源硝化菌是自养型细菌，有机物浓度不是它的生长限制因素，故在混合液中的有机碳浓度不应过高，一般BOD值应在20mg/L以下。如果BOD浓度过高，就会使增殖速度较高的异养型细菌迅速繁殖，从而使自养型的硝化菌得不到优势而不能成为优占种属，严重影响硝化反响的进行。2.1硝化反响的影响因素2．污泥龄为保证连续流反响器中存活并维持一定数量和性能稳定的硝化菌，微生物在反响器的停留时间。即污泥龄应大于硝化菌的最小世代时间，硝化菌的最小世代时间是其最大比增长速率的倒数。脱氮工艺的污泥龄主要由亚硝酸菌的世代时间控制，因此污泥龄应根据亚硝酸菌的世代来确定。实际运行中，一般应取系统的污泥龄为硝化菌最小世代时间的三倍以上，并不得小于3~5d，为保证硝化反响的充分进行，污泥龄应大于10d。3．溶解氧氧是硝化反响过程中的电子复体，所以反响器内溶解氧的上下必将影响硝化的进程。一般应维持混合液的溶解氧浓度为2~3mg/L，溶解氧浓度为0.5~0.7mg/L是硝化菌可以忍受的极限。有关研究说明，当DO＜2mg/L，氨氮有可能完全硝化，但需要过长的污泥龄，因此，硝化反响设计的溶解氧浓度≥2mg/L。2.1硝化反响的影响因素3．溶解氧对于同时去除有机物和进行硝化反硝化的工艺，硝化菌约占活性污泥的5%左右，大局部硝化菌将处于生物絮体的内部。在这种情况下，溶解氧浓度的增加将会提高溶解氧对生物絮体的穿透力，从而提高硝化反响速率。因此，在污泥龄短时，由于含碳有机物氧化速率的增加，致使耗氧速率增加，减少了溶解氧对生物絮体的穿透力，进而降低了硝化反响速率；相反，在污泥龄长的情况下，耗氧速率较低，即使溶解氧浓度不高，也可保证溶解氧对生物絮体的穿透作用，从而维持较高的硝化反响速率。所以，当污泥龄降低时，为维持较高的硝化速率，那么相应地提高溶解氧的浓度。2.1硝化反响的影响因素4．温度温度不但影响硝化菌的比增长速率，而且影响硝化菌的活性。硝化反响的适宜温度范围是20~30℃。在5~35℃的范围内，硝化的反响速率随温度的升高而加快。但到达30℃时增加幅度减少,因为当温度超过30℃时,蛋白质的变性降低了硝化菌的活性。当温低于5℃时，硝化细菌的生命活动几乎停止。2.1硝化反响的影响因素5．pH值硝化菌对pH值的变化非常敏感，最正确pH值范围内为7.5~8.5，当pH值低于7时，硝化速率明显降低，低于6和高于9.6时,硝化反响将停止进行。由于硝化反响中每消耗1g氨氮要消耗碱度7.14g，如果污水氨氮浓度为20mg/L，那么需消耗碱度143mg/L。一般地，污水对于硝化反响来说，碱度往往是不够的，因此应投加必要的碱量，以维持适宜的pH值，保证硝化反响的正常进行。2.1硝化反响的影响因素6．C/N比在活性污泥系统中，硝化菌只占活性污泥微生物的5%左右，这是因为与异养型细菌相比，硝化菌的产率低、比增长速率小。而BOD5/TKN值的不同，将会影响到活性污泥系统中异养菌与硝化菌对底物和溶解氧的竞争，从而影响脱氧效果。一般认为处理系统的BOD负荷低于0.15BOD5/(gMLSS·d)，处理系统的硝化反响才能正常进行。2.1硝化反响的影响因素7．有害物质对硝化反响产生抑制作用的有害物质主要有重金属，高浓度的NH4+-N、NOX--N络合阳离子和某些有机物。有害物质对硝化反响的仰制作用主要有两个方面：一是干扰细胞的新陈代谢，这种影响需长时间才能显示出来；二是破坏细菌最初的氧化能力，这在短时间里即会显示出来。一般来说，同样的毒物对亚硝酸菌的影响比对硝酸菌的影响强烈。2.1硝化反响的影响因素7．有害物质对硝化菌有抑制作用的重金属有Ag、Hg、Ni、Cr、Zn等，毒性作用由强到弱，当pH值由较高到低时，毒性由弱到强。而一些含氮、硫元素的物质也具有毒性，如硫脲、氰化物、苯胺等，其他物质如酚，氟化物、CIO4、K2CrO4、三价砷等也具有毒性。一般情况下，有毒物质主要抑制亚硝酸菌的生长，个别物质主要抑制硝酸菌的生长。2.1硝化反响的影响因素3、反硝化作用反硝化反响是由一群异养性微生物完成的生物化学过程。它的主要作用是在缺氧〔无分子态氧〕的条件下，将硝化过程中产生的亚硝酸盐和硝酸盐复原成气态氮〔N2〕。反硝化细菌包括假单胞菌属、反硝化杆菌属、螺旋菌属和无色杆菌属等。它们多数是兼性细菌，有分子态氧存在时，反硝化菌氧化分解有机物，利用分子氧作为最终电子受体。在无分子态氧条件下，反硝化菌利用硝酸盐和亚硝酸盐中的N5+和N3+作为电子受体。O2-作为受氢体生成H2O和OH-碱度，有机物那么作为碳源及电子供体提供能量，并得到氧化稳定。反硝化过程中亚硝酸盐和硝酸盐的转化是通过反硝化细菌的同化作用和异化作用来完成的。异化作用就是将NO2-和NO3-复原为NO、N2O、N2等气体物质，主要是N2。而同化作用是反硝化菌将NO2-和NO3-复原成为NH3-N供新细胞合成之用，氮成为细胞质的成分，此过程可称为同化反硝化。3、反硝化作用硝酸盐复原酶亚硝酸盐复原酶氧化复原酶

氧化亚氮复原酶

NO3-NO2-NON2O

N2〔13-5〕3、反硝化作用反硝化包括异化反硝化和同化反硝化，以异化反硝化为主,反硝化菌在DO浓度很低的环境中，利用硝酸盐中的氧作为电子受体，有机物作为碳源及电子供体而得到降解。当利用的碳源为甲醇时：NO3-+1.08CH3OH+0.24H2CO3→0.056C5H7CO2+0.47N2↑+1.68H2O+HCO3-NO2-+0.67CH3OH+0.53H2CO3→0.04C5H7CO2+0.48N2↑+1.23H2O+HCO3-反硝化反响可使有机物得到分解氧化，实际是利用了硝酸盐中的氧，每复原1gNO3--N所利用的氧量约2.6g。3、反硝化作用当缺乏有机物时，那么无机物如氢、Na2S等也可作为反硝化反响的电子供体〔1〕反硝化菌属于异养型兼性厌氧菌，在缺氧条件下，进行厌氧呼吸，以NO3-—O为电子受体，以有机物的氢为电子供体。〔2〕反硝化过程中，硝酸态氮有二种转化途径—同化反硝化〔合成细胞〕和异化反硝化〔复原为N2↑〕，但以异化反硝化为主。〔3〕反硝化反响的条件3、反硝化作用反硝化作用是在反硝化细菌参与的条件下，将硝化过程产生的硝酸盐或亚硝酸盐复原成N2的过程。反硝化菌是一类化能异养兼性缺氧型微生物，其反响需在缺氧条件下进行。反硝化过程中反硝化菌利用各种有机基质作为电子供体，以硝态氮为电子受体而进行缺氧呼吸。从NO3-复原为N2的过程经历了4步连续的反响：3、反硝化作用反硝化过程中，反硝化细菌需要有机碳源〔如甲醇〕作为电子受体，利用NO3-中的氧进行缺氧呼吸。其反响过程可表示如下：NO3-+CH3OH+H2CO3N2+H2O+HCO3-+微生物细胞〔13-6〕NO2-+CH3OH+H2CO3N2+H2O+HCO3-+微生物细胞〔13-7〕3、反硝化作用硝化、反硝化反响中氮的转化表1硝化过程中氮的转化

表2反硝化反响中氮的转化氮的氧化还原态–Ⅲ氨离子NH4+–Ⅱ–Ⅰ羟胺NH2OH0+Ⅰ硝酰基NOH+Ⅱ+Ⅲ亚硝酸根NO2—+Ⅳ+Ⅴ硝酸根NO3—氮的氧化还原态–Ⅲ

氨离子NH4+–Ⅱ–Ⅰ

羟胺NH2OH0N2+Ⅰ

硝酰基NOH+Ⅱ+Ⅲ亚硝酸根NO2—+Ⅳ+Ⅴ硝酸根NO3—反硝化反响的条件DO<0.5mg/L，一般为0.2～0.3mg/L〔处于缺氧状态〕，如果DO较高，反硝化菌利用氧进行呼吸，氧成为电子受体，阻碍NO3--O成为电子受体而使N难复原成N2↑。但是反硝化菌体内的某些酶系统组分只有在有氧条件下，才能合成。反硝硝化菌以在缺氧-好氧交替的环境中生活为宜。BOD5/TN≥3～5，否那么需另投加碳源，现多采用CH3OH，其分解产物为CO2+H2O，不留任何难降解的中间产物，且反硝化速率高。目前反硝化投加有机碳源一般利用原污水中的有机物。复原1g硝态氮能产生3.57g碱度，而在硝化反响中，1gNH3-N氧化为NO3--N要消耗7.14g碱度，在缺氧-好氧中，反硝化产生的碱度可补偿硝化消耗碱度的一半左右。反硝化过程的影响因素：〔a〕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，可有以下三类：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。〔b〕pH：对反硝化反响，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。反硝化过程的影响因素：〔c〕溶解氧浓度：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，使硝酸盐复原。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，反硝化反响宜于在缺氧、好氧条件交替的条件下进行，溶解氧应控制在0.5mg/L以下。〔d〕温度：反硝化反响的最适宜温度是20~40℃，低于15℃反硝化反响速率最低。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。在反硝化反响中，最大的问题就是污水中可用于反硝化的有机碳的多少及其可生化程度。由上述生物脱氮的经典理论可知，含氮化合物的价态从-3到+5价，经历了8个电子价位的变化，可涉及9种氮化合物，其中4种为气态，5种为离子态。在电子价位如此广泛的变化范围中，假设不同价态化合物间存在歧化反响，那么可缩短生物脱氮的历程。由巴茨〔Barth〕开创的传统活性污泥法脱氮工艺为三级活性污泥法流程，它是以氨化、硝化和反硝化3个生化反响过程为根底建立的。其工艺流程如下图。三、生物脱氮工艺1、传统生物脱氮工艺传统活性污泥法脱氮工艺〔三级活性污泥法流程〕该工艺流程将去除BOD5与氨化、硝化和反硝化分别在三个反响池中进行，并各自有其独立的污泥回流系统。第一级曝气池为一般的二级处理曝气池，其主要功能是去除BOD、COD，将有机氮转化为NH3-N，即完成有机碳的氧化和有机氮的氨化功能。第一级曝气池的混合液经过沉淀后，出水进入第二级曝气池，称为硝化曝气池，进入该池的污水，其BOD5值已降至15~20mg/L的较低水平，在硝化曝气池内进行硝化反响，使NH3--N氧化为NO3--N，同时有机物得到进一步离解，污水中BOD5进一步降低。硝化反响要消耗碱度，所以需投加碱，以防pH值下降。硝化曝气池的混合液进入沉淀池，沉淀后出水进入第三级活性污泥系统，称为反硝化反响池，在缺氧条件下，NO3--N复原为气态N2，排入大气。因为进入该级的污水中的BOD5值很低，为了使反硝化反响正常进行，所以需要投加CH3OH〔甲醇〕作为外加碳源，但为了节省运行本钱，也可引入原污水充作碳源。为了减少处理设备，根据去除BOD和硝化反响都需在曝气好氧条件下进行，故可以将三级活性污泥法脱氮工艺中的去除BOD为目的的第一级曝气池和第二级硝化曝气池相合并，将BOD去除和硝化两个反响过程放在统一的反响器内进行，于是就产生了两级生物脱氮系统。2、二级活性污泥生物脱氮工艺3、缺氧/好氧〔A1/O〕生物脱氮工艺流程为了克服传统的生物脱氮工艺流程的缺点，根据生物脱氮的原理，在20世纪80年代初开创了A1/O工艺流程，如下图。生物脱氮工艺将反硝化反响器放置在系统之前，所以又称为前置反硝化生物脱氮系统。在反硝化缺氧池中，回流污泥中的反硝化菌利用原污水中的有机物作为碳源，将回流混合液中的大量硝态氮〔NOX--N〕复原成N2，而到达脱氮目的。然后再在后续的好氧池中进行有机物的生物氧化、有机氮的氨化和氨氮的硝化等生化反响。A1/O工艺主要优点：流程简单，构筑物少，只有一个污泥回流系统和混合液回流系统，基建费用可大大节省。反硝化池不需外加碳源，降低了运行费用。A1/O工艺的好氧池在缺氧池之后，可以使反硝化残留的有机污染物得到进一步去除，提高出水水质。缺氧池在前，污水中的有机碳被反硝化菌所利用，可减轻其后好氧池的有机负荷。同时缺氧池中进行的反硝化反响产生的碱度可以补偿好氧池中进行硝化反响对碱度的需求的一半左右。A1/O工艺的主要缺点：脱氮效率不高，一般为70%~80%。此外，如果沉淀池运行不当，那么会在沉淀池内发生反硝化反响，造成污泥上浮，使处理水水质恶化。尽管如此，A1/O工艺仍以它的突出特点而受到重视，该工艺是目前采用比较广泛的脱氮工艺。该工艺可以将缺氧池与好氧池建成合建式曝气池，中间隔以挡板，前段为缺氧反硝化，后段为好氧硝化。该形式特别便于对现有推流式曝气池进行改造。合建式A1/O工艺生物除磷主要由一类统称为聚磷菌的微生物完成。该类微生物均属异养型细菌，能在细胞内贮存聚β羟基丁酸(PHB)和聚合磷酸盐(Poly-p)。聚β—羟基丁酸酯(简称PHB)是一种由微生物在不平衡生长条件下存储于细胞内的一种天然高分子聚合物，广泛存在于自然界许多原核生物中。第二节生物除磷原理及影响因素一、生物除磷原理拟态弧菌的二个聚-β羟丁酸盐〔PHB〕颗粒聚磷菌在厌氧池中为优势菌种，构成了活性污泥絮体的主体，它将贮存在细胞中聚合磷酸盐〔Poly-p〕中的磷通过水解而释放出来，并提供必需的能量，活性污泥在厌氧阶段比其他微生物能更有效地摄取有机底物，并贮存为PHB物质。COD主要在厌氧期间内得到去除，而PHB的含量也在同一时刻到达最高点。而在随后的好氧池中，聚磷菌所吸收的有机物将被氧化分解，并提供能量，同时能从污水中不断地、过量地摄取磷，在数量上远远超过其细胞合成所需的磷量，将磷以聚合磷酸盐的形式储藏在菌体内而形成高磷污泥，并且通过剩余污泥系统排出，因而可获得相当好的除磷效果。在好氧阶段，积累的PHB被作为碳源和能源物质利用来合成细胞物质或者为降解体外有机物质提供能量。聚磷菌的作用机理聚磷菌在厌氧-好氧交替运行的系统中有释磷和摄磷的作用，使得它在与其他微生物的竞争中取得优势，从而使磷得到有效的去除。因为聚磷菌在厌氧条件下能够将其体内储存的聚磷酸盐分解，以提供能量这样使之在与其他微生物竞争中，其他微生物可利用的基质减少，从而不能很好地生长。二、生物除磷影响因素1．溶解氧和氧化态氮溶解氧分别对摄磷和放磷过程影响不同。〔1〕在厌氧区中必须控制严格的厌氧条件，既没有分子态氧，也没有化合态氧。溶解氧的存在，将抑制厌氧菌的发酵产酸作用和消耗乙酸等低分子脂肪酸物质；硝态氮的存在，影响聚磷菌的代谢，也会消耗局部乙酸等低分子脂肪酸物质而发生反硝化作用，都影响磷的释放，从而影响在好氧条件下对磷的吸收。〔2〕在好氧区中要供给足够的溶解氧，以满足聚磷菌对PHB的分解和摄磷所需。一般厌氧段的溶解氧应严格控制在0.2mg／L以下，而好氧段的溶解氧控制在2.0mg／L左右。2．污泥龄由于生物脱磷系统主要是通过排除剩余污泥去除磷的，因此剩余污泥量的多少将决定系统的脱磷效果。一般污泥龄较短的系统产生较多的剩余污泥，可以取得较高的脱磷效果。短的泥龄还有利于好氧段控制硝化作用的发生而利于厌氧段的充分释磷，因此，仅以除磷为目的的污水处理系统中，一般宜采用较短的泥龄。研究说明，当污泥龄为30天时，除磷率为40％，污泥龄为17天时，除磷率为50%，污泥龄降至5天时，除磷率可提高到87%。3．BOD负荷和有机物性质一般认为，较高的BOD负荷可取得较好的除磷效果，有人提出BOD/TP＝20是正常进行生物除磷的低限。不同有机物为基质对磷的厌氧释放及好氧摄取也有差异。一般低分子易降解的有机物易被聚磷菌吸收、诱导磷释放的能力较强，而高分子难降解的有机物诱导磷释放的能力较弱。4．温度温度对除磷效果的影响不如对生物脱氮过程的影响明显，因为在高温、中温、低温条件下，不同的菌群都具有生物除磷的能力，在5～30℃的范围内，都可以得到很好的除磷效果，但低温运行时厌氧区的停留时间要低一些。5．pH值pH值在6～8的范围内时，磷的厌氧释放比较稳定。pH值低于6时生物除磷的效果会大大下降。废水生物除磷的工艺流程一般由厌氧池和好氧池组成。A/O〔厌氧—好氧生物除磷〕工艺Phostrip〔旁流除磷〕工艺是两种根本的生物除磷工艺。三、生物除磷工艺1、厌氧/好氧〔A2/O〕生物除磷工艺A2/O除磷工艺由前段厌氧池和后段好氧池串联组成；前段为厌氧池，城市污水和回流污泥进入该池，并借助水下推进式搅拌器的作用使其混合。回流污泥中的聚磷酸在厌氧池可吸收去除一局部有机物，同时释放出大量磷。然后混合液流入后段好氧池，污水中的有机物在其中得到氧化分解，同时聚磷菌将不断地、超量地摄取污水中的磷，然后通过排放高磷剩余污泥而使污水中的磷得到去除。好氧池在良好的运行状况下，剩余污泥中磷的含量在2.5%以上，整个A2/O工艺的BOD5去除率大致与一般活性污泥法相同，而磷的去除率为70%~80%，处理后出水的磷浓度一般都小于1.0mg/L。A2/O除磷工艺流程图A2/O生物除磷工艺的主要特点1、工艺流程简单。2、厌氧池在前、好氧池在后，有利于抑制丝状菌的生长。混合液的SVI小于100，污泥易沉淀，不易发生污泥膨胀，并能减轻好氧池的有机负荷。3、在反响池内，水力停留时间较短，一般厌氧池的水力停留时间为1~2h，好氧池的水力停留时间为2~4h，总共为3~6h。厌氧池/好氧池的水力停留时间之比一般为1:〔2~3〕。A2/O生物除磷工艺的主要特点4、剩余活性污泥含磷率高，一般为2.5%以上，故污泥肥效好。5、除磷率难于进一步提高。当污水BOD浓度不高或含磷量高时，那么P/BOD5比值高，剩余污泥产量低，使除磷率难于提高。6、当污泥在沉淀池内停留时间较长时，那么聚磷菌会在厌氧状态下产生磷的释放，从而降低该工艺的除磷率，所以应注意及时排泥和使污泥回流。2、Phostrip除磷工艺Phostrip工艺是由Levin在1965年首先提出的。该工艺是在回流污泥的分流管线上增设一个脱磷池和化学沉淀池而构成的。该工艺将A2/O工艺的厌氧段改造成类似于普通重力浓缩池的磷解吸池，局部回流污泥在磷解吸池内厌氧放磷，污泥停留时间一般为5~12h，水力外表负荷应小于20m3/〔m2·d〕。经浓缩后污泥进入缺氧池，解磷池上层清液含有高浓度的磷〔可高达100mg/L以上〕，将此上层清液排入石灰混凝沉淀池进行化学处理生成磷酸钙沉淀，该含磷污泥可作为农业肥料，而混凝沉淀池出水应流入初沉池再进行处理。Phostrip工艺不仅通过高磷剩余污泥除磷，而且还通过化学沉淀除磷。该工艺具有生物除磷和化学除磷双重作用，所以Phostrip工艺具有高效脱氮除磷功能。Phostrip工艺流程图Phostrip工艺受外界条件影响小，工艺操作灵活，脱氮除磷效果好且稳定。但该工艺存在流程复杂、运行管理麻烦、处理本钱较高等缺点。1、Bardenpho工艺Bardenpho工艺是在A1/O脱氮工艺的根底上又增设了一个缺氧段Ⅱ和好氧段Ⅱ，所以该工艺又称四段强化脱氮工艺。增设的缺氧段Ⅱ能对从好氧段Ⅰ流入的混合液中的NO3--N在反硝化菌作用下进行反硝化脱氮，使该工艺的脱氮率高达90%~95%，而增设的好氧段Ⅱ能提高出流混合液中的DO浓度，防止在沉淀池内因缺氧产生反硝化，干扰污泥的沉降，从而改善了沉淀池中污泥的沉降性能。第三节废水同步脱氮除磷工艺Bardenpho工艺流程图原污水进入缺氧池Ⅰ，从好氧池Ⅰ流出的含硝态氮的混合凝回流至缺氧池Ⅰ，回流污泥也流入缺氧池Ⅰ，在此进行反硝化脱氮。然后厌氧池流出的混合液进入好氧池Ⅰ，在此主要进行BOD去除与氨氮的硝化。由于好氧池Ⅰ的BOD浓度还比较高，硝化菌受到异养微生物的抑制，故硝化程度较低，产生的NO3--N较少。另外由于NOX--N没有得到有效的去除，所以，摄磷的效果也不会太好。混合液进入缺氧池Ⅱ，在该池进行脱氮，然后再进入好氧池Ⅱ进行硝化，同时进一步去除BOD。最后混合液流入沉淀池进行泥水别离，上层清液被排放，沉淀下来的高磷污泥一局部作为回流污泥回流至厌氧池Ⅰ，另一局部作为剩余污泥排出。由此可见，BOD去除、硝化、反硝化等生化反响在该工艺流程中都反复进行了二次或二次以上，所以，Bardenpho工艺的脱氮效果好，但除磷效果差，同时这种工艺还存在反响池多、工艺与运行复、处理本钱高等缺点。2、Phoredox脱氮除磷工艺〔改进Bardenpho工艺〕四段Berdenpho工艺脱氮率高，但除磷效果差，为了提高除磷率，Phoredox工艺在Bardenpho工艺的根底上，在第一个缺氧池前增加了一个厌氧段。Phoredox工艺流程图Bardenpho工艺本身也具有同时脱氮除磷的功能，但Phoredox工艺在缺氧前增设了一个厌氧池，保证了磷的释放，从而保证了在好氧条件下有更强的吸收磷的能力，提高了除磷的效率。最终，好氧段〔Ⅱ〕为混合液提供短暂的曝气时间，也会降低二沉池出现厌氧状态和释放磷的可能性。Phoredox工艺的泥龄较长，一般设计值取10~20d，为到达污泥稳定，泥龄值还可取得更长，从而增加了碳氧化的能力。Phoredox工艺的缺点是污泥回流携带硝酸盐回到厌氧池会对降磷有明显的不利影响，且受水质影响较大，对于不同的污水，除磷效果不稳定。3、厌氧—缺氧—好氧生物脱氮除磷工艺〔A2/O工艺〕A2/O工艺是Anaerobic-Anoxic-Oxic的英文缩写，它是厌氧—缺氧—好氧生物脱氮除磷工艺的简称，A2/O工艺于70年代由美国专家在厌氧-好氧除磷工艺〔A2/O工艺〕的根底上开发出来的，该工艺同时具有脱氮除磷的功能。该工艺在厌氧-好氧除磷工艺〔A2/O工艺〕加一缺氧池，将好氧池流出的一局部混合液回流至缺氧池前端，以到达硝化脱氮的目的。A2/O生物脱氮除磷工艺流程图在首段厌氧池主要是进行磷的释放，使污水中P的浓度升高，溶解性有机物被细胞吸收而使污水中BOD浓度下降；另外NH3--N因细