好氧活性污泥法脱氮系统AO工艺
污水处理ao工艺
工业污水处理
预处理阶段
通过沉淀、过滤、吸附等物理化 学方法去除部分有毒有害物质。
深度处理阶段
通过活性炭吸附、离子交换等方 法进一步去除有毒有害物质。
城市污水处理
城市污水主要来自城市居民生活和公共设施等，含有较高 的有机物和营养盐，AO工艺通过厌氧和好氧反应去除有机 物和营养盐，使出水达到排放标准。
STEP 03
实施节能技术
推广节能技术，如高效曝 气技术、污泥减量技术等， 降低AO工艺的运行成本。
采用低能耗的设备和工艺， 减少不必要的能源消耗。
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创新生物膜反应器
利用生物膜技术，提高微 生物的附着性和活性，增 强反应器的处理能力。
智能控制反应器
采用智能控制系统，实时 监测和调整反应器的运行 参数，实现自动化和智能 化管理。
提高AO工艺的能效
STEP 02
STEP 01
降低能耗
优化能源利用
通过回收和利用工艺过程 中的余热、余压等能量， 提高能源的利用效率。
污水处理AO工艺
• AO工艺简介 • AO工艺流程 • AO工艺的应用 • AO工艺的优缺点 • AO工艺的发展趋势
目录
Part
01
AO工艺简介
AO工艺的定义
• AO工艺：指A2O工艺，是一种常用的污水处理工艺，全称为厌氧-缺氧-好氧活性污泥法。
AO工艺的原理
厌氧反应
在厌氧条件下，微生物将 有机物转化为沼气（主要 是甲烷和二氧化碳）。
AO工艺对进水pH值的变化较为敏感， 需要采取措施稳定进水pH值。
可能出现污泥上浮现象
在沉淀池中，如果污泥的沉降性不好， 容易发生上浮现象，影响出水水质。
污水处理工艺之AO(缺氧好氧)简介
2.2 AO工艺（缺氧好氧）2.2.1 AO工艺原理AO工艺也叫缺氧好氧工艺法，A(Anoxi的英文缩写)是缺氧段，主要用于脱氮；O(Oxic)是好氧段。
是国外20世纪七十年代末开发出来的一种污水处理新技术工艺，它不仅能去除污水中的BOD5、CODcr而且能有效的去除污水中的氮化合物。
工艺流程如下：缺氧好氧工艺组合法，它的优越性是使有机污染物得到降解之外，还具有一定的生物脱氮功能，是将缺氧状态下的反硝化技术应用于好氧活性污泥法之前，所以A/O工艺是改进的活性污泥法。
A段溶解氧一般不大于0.2mg/L，O段溶解氧2～4mg/L。
在完成O段回流的反硝化作用的同时，异养菌也将污水中的淀粉、纤维、碳水化合物等悬浮污染物和可溶性有机物水解为有机酸，当污水中的有机污染物经过经缺氧水解后，产物进入好氧池进行好氧处理时，可提高污水的可生化性及氧的效率；在好氧池，充足供氧条件下，自养菌的硝化作用将NH3-N（NH4+）氧化为NO3-，通过回流控制返回至A池，在缺氧条件下，异氧菌的反硝化作用将NO3-还原为分子态氮（N2）完成C、N、O在生态中的循环。
其生物脱氮的基本原理：脱氮过程一般包括三个过程，分别是氨化、硝化和反硝化：（1）氨化反应(Ammonification)：污水中的蛋白质和脂肪等含氮有机物，在异养型微生物作用下分解为氨氮的过程；（2）硝化(Nitrification)：污水中的氨氮在硝化菌（好氧自养型微生物）的作用下被转化为硝态氮的过程；（3）反硝化(Denitrification)：污水中的硝态氮在缺氧条件下载反硝化菌(兼性异养型细菌)的作用下被还原为N2的过程。
其中硝化反应分为两步进行，亚硝化和硝化：第一步，亚硝化反应：2NH4++3O2→2NO2-+2H2O+4H+第二步，硝化反应：2NO2-+O2→2NO3-总的硝化反应：NH4++2O2→NO3-+H2O+2H+其中反硝化反应过程分三步进行：第一步：3NO3-+CH3OH→3NO2-+2H2O+CO2第二步：2H++2NO2-+CH3OH→N2+3H2O+CO2第三步：6H++6NO3-+5CH3OH→3N2+13H2O+5CO22、系统脱氮原理缺氧好氧组合工艺，其运行过程中，同时具有短程硝化-反硝化反应，即氨氮在O池中未被完全硝化生成NO3-，而是生成了大量的NO2--N，但在A池NO2-同样被作为受氢体而进行脱氮；再者在A池中存在的NO2-同样也可和NH4+进行反应脱氮，即短程硝化-厌氧氨氧化：NH4++NO2-→N2+2H2O因此缺氧好氧组合工艺，在进水水质以及系统控制参数稳定的条件下也可达到理想的出水效果。
AO工艺及其改进工艺
2 A /O工艺的缺点
很难同时取得好的脱氧除磷效果 。 反硝化菌与聚磷菌之间存在碳源的竞争 污泥中的硝酸盐氮，亚硝酸盐氮在二沉池中发 生反硝化产生的氮气附着在污泥的表面而使其 污泥的沉降性能较差，出水SS升高
A2/O工艺弊端的一些解决措施
从硝酸盐影响污泥释磷问题而提出的改进工艺 针对碳源不足而采取的一些措施 随着 DPB（反硝化除磷细菌）的发现形成的 以厌氧污泥中 PHB（兼性厌氧反硝化除磷菌） 为反硝化除磷工艺 避免硝酸盐氮，亚硝酸盐氮在二沉池或厌氧池 反硝化 提出的工艺
投加甲醇、乙醇、乙酸等或易生物降解的碳源 不设置初沉池或者缩短初沉池的水力停留时间， 可以使沉砂池中部分有机物直接进入生化系统 中 改变传统 A2/O 工艺空间布局
倒置 A2/O 脱氮除磷工艺
工艺流程 ：
分点进水倒置A2/O 脱氮除磷工艺
工艺流程 ：
多模式A2/O 脱氮除磷工艺
工艺流程 ：
工艺流程 ：
NPR 脱氮除磷工艺
为避免硝酸盐氮，亚硝酸盐氮在二沉池或厌氧 池反硝化影响除磷效果，有关学者开发的 NRP 脱氮除磷新工艺。
NPR 脱氮除磷工艺
工艺流程 ：
谢谢！
2 A /O工艺及其改进工艺
2 A /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。该工艺处理效率一般能达到：BOD5和 SS为90%~95%，总氮为70%以上，总磷为 90%左右，一般适用于要求脱氮除磷的大中型 城市污水厂。但A2/O工艺的基建费和运行费均 高于普通活性污泥法，运行管理要求高
AO工艺介绍
AO工艺介绍AO法全称为厌氧-缺氧-好氧活性污泥法，指采取厌氧池、缺氧池和好氧池的各种组合以及不同的污泥回流方式，通过活性污泥的新陈代谢除去污水中有机污染物、氨氮和磷等的污水处理方法。
其中，厌氧池(anaerobiczone)指非充氧池，溶解氧浓度一般小于0.2mg/L，主要功能是进行磷的释放;缺氧池(anoxiczone)也是一个非充氧池，溶解氧浓度一般在0.2～0.5mg/L，主要功能是进行反硝化脱氮;好氧池(oxiczone)指充氧池，溶解氧浓度一般不小于2mg/L，主要功能是降解有机物和硝化氨氮及过量摄磷。
也就是说，在厌氧、缺氧和好氧3个生化反应环境中，污水中的有机物先由难分解的大分子转化成易分解的小分子，再转化成CO2排放;同时，污水中的氨氮先转化成亚硝态氮和硝态氮，再转化成N2排放，终实现污水的生化处理和达标排放。
AAO法污水处理工艺主要应用于大中型城镇污水厂或工业污水厂，由预处理、生化处理和污泥处理等3大工序构成。
其中，预处理工序主要包括格栅过滤、沉砂池、初沉池、气浮池、隔油池、纤维或毛发捕集器等;生化处理工序主要包括厌氧池、缺氧池、好氧池、二沉池和污泥回流池等;污泥处理工序主要包括脱水脱泥机、污泥输送机、污泥存储间等。
AO工艺生活污水处理装置(1)AAO工艺中要求设置预处理系统，而我公司的QWSTN工艺中未设置初沉池或泥砂沉淀池，这会给污水站带来如下几方面的危害:一是气化灰水和锅炉捞渣水中含有的无机污泥较多，容易在污水站提升井内淤积而堵塞污水提升泵，造成溢井现象，严重时甚至导致提升泵房被污水淹没(2016年我公司提升泵房曾两度被淹，其中1次造成污水站停运2d);二是当污水中携带的无机物太多时，容易在缺氧反应池内形成沉积，影响推流器、回流器的正常运行，从而增加设备的故障率;三是当运转设备故障时，缺氧池和厌氧池污水流通通道更易堵塞，如此形成恶性循环，影响污水站的正常运行;四是无机污泥未预先进行物化处理，其后果是会在各个生化反应池内占据有机污泥的空间，影响活性污泥的生长和新陈代谢。
污水处理AO工艺介绍
污水处理AO工艺介绍污水处理是指将产生的废水通过物理、化学、生物等方法进行处理，以达到排放标准或再利用的要求。
其中，AO工艺是一种常用的生物处理工艺，它结合了活性污泥法和好氧-厌氧工艺的优点，能够高效地去除有机物和氮、磷等污染物。
1. AO工艺原理AO工艺是一种生物处理工艺，它主要通过好氧和厌氧两个阶段来处理污水。
在好氧阶段，废水中的有机物被氧气氧化成二氧化碳和水，同时产生大量活性污泥。
在厌氧阶段，活性污泥中的硝酸盐和亚硝酸盐被还原成氮气释放出去。
通过这两个阶段的交替进行，可以高效地去除有机物和氮、磷等污染物。
2. AO工艺的优点(1) 高效去除有机物：AO工艺在好氧阶段能够将废水中的有机物氧化分解，使其转化为二氧化碳和水，从而实现高效去除有机物的目的。
(2) 降解氮、磷等污染物：AO工艺通过厌氧阶段的反硝化作用，将活性污泥中的硝酸盐和亚硝酸盐还原成氮气释放出去，从而降解氮污染物。
同时，通过添加磷酸盐沉淀剂，还可以去除废水中的磷污染物。
(3) 能耗低：相比于传统的生物处理工艺，AO工艺的能耗较低，可以降低运行成本。
(4) 占地面积小：AO工艺的工艺流程相对简单，占地面积较小，适合在有限的场地内进行建设。
3. AO工艺的应用范围AO工艺广泛应用于城市污水处理厂、工业废水处理厂等各类污水处理系统中。
它适用于处理各种类型的废水，包括生活污水、工业废水、农村污水等。
根据不同的处理要求，可以对AO工艺进行调整和改进，以满足不同水质和排放标准的要求。
4. AO工艺的运行与维护(1) 运行控制：AO工艺的运行需要控制好好氧和厌氧两个阶段的时间和条件。
通常，好氧阶段的时间较长，厌氧阶段的时间较短。
此外，还需要控制好氧阶段的DO（溶解氧）浓度、温度、pH值等参数，以保证污水处理效果。
(2) 活性污泥管理：AO工艺需要养护和管理好活性污泥。
活性污泥的浓度、比表面积等指标会影响处理效果，因此需要定期检测活性污泥的状态，并进行必要的调整和维护。
AO工艺介绍
AO工艺介绍A0法全称为厌氧-缺氧-好氧活性污泥法，指采取厌氧池、缺氧池和好氧池的各种组合以及不同的污泥回流方式，通过活性污泥的新陈代谢除去污水中有机污染物、氨氮和磷等的污水处理方法。
苴中，厌氧池(anaerobiczone)指非充氧池，溶解氧浓度一般小于0.2mg/L,主要功能是进行磷的释放;缺氧池(anoxiczone)也是一个非充氧池，溶解氧浓度一般在0.2〜0.5mg/L,主要功能是进行反硝化脱氮;好氧池(oxiczone)指充氧池，溶解氧浓度一般不小于2mg/L,主要功能是降解有机物和硝化氨氮及过量摄磷。
也就是说，在厌氧、缺氧和好氧3 个生化反应环境中，污水中的有机物先由难分解的大分子转化成易分解的小分子，再转化成C02排放;同时，污水中的氨氮先转化成亚硝态氮和硝态氮，再转化成N2排放，终实现污水的生化处理和达标排放。
AAO法污水处理工艺主要应用于大中型城镇污水厂或工业污水厂，由预处理、生化处理和污泥处理等3大工序构成。
英中，预处理工序主要包括格栅过滤、沉砂池、初沉池、气浮池、隔油池、纤维或毛发捕集器等;生化处理工序主要包括厌氧池、缺氧池、好氧池、二沉池和污泥回流池等;污泥处理工序主要包括脱水脱泥机、污泥输送机、污泥存储间等。
A0工艺生活污水处理装置(1)AAO工艺中要求设置预处理系统，而我公司的QWSTN工艺中未设置初沉池或泥砂沉淀池，这会给污水站带来如下几方而的危害:一是气化灰水和锅炉捞渣水中含有的无机污泥较多，容易在污水站提升井内淤积而堵塞污水提升泵，造成溢井现象，严重时甚至导致提升泵房被污水淹没(2016年我公司提升泵房曾两度被淹，英中1次造成污水站停运2d);二是当污水中携带的无机物太多时，容易在缺氧反应池内形成沉积，影响推流器、回流器的正常运行，从而增加设备的故障率;三是当运转设备故障时，缺氧池和厌氧池污水流通通道更易堵塞，如此形成恶性循环，影响污水站的正常运行;四是无机污泥未预先进行物化处理，英后果是会在各个生化反应池内占据有机污泥的空间，影响活性污泥的生长和新陈代谢。
污水处理工艺之AO(缺氧好氧)简介(内容清晰)
2.2 AO工艺（缺氧好氧）2.2.1 AO工艺原理AO工艺也叫缺氧好氧工艺法，A(Anoxi的英文缩写)是缺氧段，主要用于脱氮；O(Oxic)是好氧段。
是国外20世纪七十年代末开发出来的一种污水处理新技术工艺，它不仅能去除污水中的BOD5、CODcr而且能有效的去除污水中的氮化合物。
工艺流程如下：缺氧好氧工艺组合法，它的优越性是使有机污染物得到降解之外，还具有一定的生物脱氮功能，是将缺氧状态下的反硝化技术应用于好氧活性污泥法之前，所以A/O工艺是改进的活性污泥法。
A段溶解氧一般不大于0.2mg/L，O段溶解氧2～4mg/L。
在完成O段回流的反硝化作用的同时，异养菌也将污水中的淀粉、纤维、碳水化合物等悬浮污染物和可溶性有机物水解为有机酸，当污水中的有机污染物经过经缺氧水解后，产物进入好氧池进行好氧处理时，可提高污水的可生化性及氧的效率；在好氧池，充足供氧条件下，自养菌的硝化作用将NH3-N（NH4+）氧化为NO3-，通过回流控制返回至A池，在缺氧条件下，异氧菌的反硝化作用将NO3-还原为分子态氮（N2）完成C、N、O在生态中的循环。
其生物脱氮的基本原理：脱氮过程一般包括三个过程，分别是氨化、硝化和反硝化：（1）氨化反应(Ammonification)：污水中的蛋白质和脂肪等含氮有机物，在异养型微生物作用下分解为氨氮的过程；（2）硝化(Nitrification)：污水中的氨氮在硝化菌（好氧自养型微生物）的作用下被转化为硝态氮的过程；（3）反硝化(Denitrification)：污水中的硝态氮在缺氧条件下载反硝化菌(兼性异养型细菌)的作用下被还原为N2的过程。
其中硝化反应分为两步进行，亚硝化和硝化：第一步，亚硝化反应：2NH4++3O2→2NO2-+2H2O+4H+第二步，硝化反应：2NO2-+O2→2NO3-总的硝化反应：NH4++2O2→NO3-+H2O+2H+其中反硝化反应过程分三步进行：第一步：3NO3-+CH3OH→3NO2-+2H2O+CO2第二步：2H++2NO2-+CH3OH→N2+3H2O+CO2第三步：6H++6NO3-+5CH3OH→3N2+13H2O+5CO22、系统脱氮原理缺氧好氧组合工艺，其运行过程中，同时具有短程硝化-反硝化反应，即氨氮在O池中未被完全硝化生成NO3-，而是生成了大量的NO2--N，但在A池NO2-同样被作为受氢体而进行脱氮；再者在A池中存在的NO2-同样也可和NH4+进行反应脱氮，即短程硝化-厌氧氨氧化：NH4++NO2-→N2+2H2O因此缺氧好氧组合工艺，在进水水质以及系统控制参数稳定的条件下也可达到理想的出水效果。
污水处理工艺之AO(缺氧好氧)简介
2.2 AO工艺（缺氧好氧）2.2.1 AO工艺原理AO工艺也叫缺氧好氧工艺法，A(Anoxi的英文缩写)是缺氧段，主要用于脱氮；O(Oxic)是好氧段。
是国外20世纪七十年代末开发出来的一种污水处理新技术工艺，它不仅能去除污水中的BOD5、CODcr而且能有效的去除污水中的氮化合物。
工艺流程如下：缺氧好氧工艺组合法，它的优越性是使有机污染物得到降解之外，还具有一定的生物脱氮功能，是将缺氧状态下的反硝化技术应用于好氧活性污泥法之前，所以A/O工艺是改进的活性污泥法。
A段溶解氧一般不大于0.2mg/L，O段溶解氧2～4mg/L。
在完成O段回流的反硝化作用的同时，异养菌也将污水中的淀粉、纤维、碳水化合物等悬浮污染物和可溶性有机物水解为有机酸，当污水中的有机污染物经过经缺氧水解后，产物进入好氧池进行好氧处理时，可提高污水的可生化性及氧的效率；在好氧池，充足供氧条件下，自养菌的硝化作用将NH3-N（NH4+）氧化为NO3-，通过回流控制返回至A池，在缺氧条件下，异氧菌的反硝化作用将NO3-还原为分子态氮（N2）完成C、N、O在生态中的循环。
其生物脱氮的基本原理：脱氮过程一般包括三个过程，分别是氨化、硝化和反硝化：（1）氨化反应(Ammonification)：污水中的蛋白质和脂肪等含氮有机物，在异养型微生物作用下分解为氨氮的过程；（2）硝化(Nitrification)：污水中的氨氮在硝化菌（好氧自养型微生物）的作用下被转化为硝态氮的过程；（3）反硝化(Denitrification)：污水中的硝态氮在缺氧条件下载反硝化菌(兼性异养型细菌)的作用下被还原为N2的过程。
其中硝化反应分为两步进行，亚硝化和硝化：第一步，亚硝化反应：2NH4++3O2→2NO2-+2H2O+4H+第二步，硝化反应：2NO2-+O2→2NO3-总的硝化反应：NH4++2O2→NO3-+H2O+2H+其中反硝化反应过程分三步进行：第一步：3NO3-+CH3OH→3NO2-+2H2O+CO2第二步：2H++2NO2-+CH3OH→N2+3H2O+CO2第三步：6H++6NO3-+5CH3OH→3N2+13H2O+5CO22、系统脱氮原理缺氧好氧组合工艺，其运行过程中，同时具有短程硝化-反硝化反应，即氨氮在O池中未被完全硝化生成NO3-，而是生成了大量的NO2--N，但在A池NO2-同样被作为受氢体而进行脱氮；再者在A池中存在的NO2-同样也可和NH4+进行反应脱氮，即短程硝化-厌氧氨氧化：NH4++NO2-→N2+2H2O因此缺氧好氧组合工艺，在进水水质以及系统控制参数稳定的条件下也可达到理想的出水效果。
ao工艺原理、特点及效果改进措施
A2/O工艺原理、特点及效果改进措施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。
该工艺处理效率一般能达到：BOD5和SS为90%~95%，总氮为70%以上，磷为90%左右，一般适用于要求脱氮除磷的大中型城市污水厂。
但A2/O工艺的基建费和运行费均高于普通活性污泥法，运行管理要求高，所以对目前我国国情来说，当处理后的污水排入封闭性水体或缓流水体引起富营养化，从而影响给水水源时，才采用该工艺。
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—好氧磷工艺（A~/O）的基础上开发出来的，该工艺同时具有脱氮除磷的功能。
该工艺在好氧磷工艺（A/O）中加一缺氧池，将好氧池流出的一部分混合液回流至缺氧池前端，该工艺同时具有脱氮除磷的目的。
1、首段厌氧池，流入原污水及同步进入的从二沉池回流的含磷污泥，本池主要功能为释放磷，使污水中P的浓度升高，溶解性有机物被微生物细胞吸收而使污水中的BOD5浓度下降；另外，NH3-N因细胞的合成而被去除一部分，使污水中的NH3-N浓度下降，但NO3-N含量没有变化。
2、在缺氧池中，反硝化菌利用污水中的有机物作碳源，将回流混合液中带入大量NO3-N和NO2-N还原为N2释放至空气，因此BOD5浓度下降，NO3-N浓度大幅度下降，而磷的变化很小。
3、在好氧池中，有机物被微生物生化降解，而继续下降；有机氮被氨化继而被硝化，使NH3-N浓度显着下降，但随着硝化过程使NO3-N的浓度增加，P随着聚磷菌的过量摄取，也以较快的速度下降。
A2/O工艺它可以同时完成有机物的去除、硝化脱氮、磷的过量摄取而被去除等功能，脱氮的前提是NO3-N应完全硝化，好氧池能完成这一功能，缺氧池则完成脱氮功能。
厌氧池和好氧池联合完成除磷功能。
（1）厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类微生物菌群的有机配合，能同时具有去除有机物、脱氮除磷的功能。
活性污泥法之AO与A2O工艺
活性污泥法之AO与A2O工艺AO(Anoxic Oxic)工艺法：也叫厌氧好氧工艺法，A(Anaerobic)是厌氧段，用于脱氮除磷；O(Oxic)是好氧段，用于除水中的有机物。
它的优越性是除了使有机污染物得到降解之外，还具有一定的脱氮除磷功能，是将厌氧水解技术用为活性污泥的前处理，所以AO法是改进的活性污泥法。
A段DO：不大于0.2mg/LO段DO：2～4mg/L分解为：小分子有机物A/O法脱氮工艺的特点（a）流程简单，无需外加碳源与后曝气池，以原污水为碳源，建设和运行费用较低；（b）反硝化在前，硝化在后，设内循环，以原污水中的有机底物作为碳源，效果好，反硝化反应充分；（c）曝气池在后，使反硝化残留物得以进一步去除，提高了处理水水质；O段的前段采用强曝气，后段减少气量，使内循环液的DO含量降低，以保证A段的缺氧状态。
（d）A段搅拌，只起使污泥悬浮，而避免DO的增加。
A/O法脱氮工艺的优点①系统简单，运行费低，占地小；②以原污水中的含碳有机物和内源代谢产物为碳源，节省了投加外碳源的费用；③好氧池在后，可进一步去除有机物；④缺氧池在先，由于反硝化消耗了部分碳源有机物，可减轻好氧池负荷；⑤反硝化产生的碱度可补偿硝化过程对碱度的消耗。
A/O法存在的问题1、由于没有独立的污泥回流系统，从而不能培养出具有独特功能的污泥，难降解物质的降解率较低；2、若要提高脱氮效率，必须加大内循环比，因而加大运行费用。
此外，内循环液来自曝气池，含有一定的DO，使A段难以保持理想的缺氧状态，影响反硝化效果，脱氮率很难达到90%影响因素水力停留时间（硝化>6h，反硝化<2h）污泥浓度MLSS（>3000mg/L）污泥龄（>30d）N/MLSS负荷率（<0.03）进水总氮浓度（<30mg/L）。
背景知识常见污水处理工艺介绍：（1）按城市污水处理及污染防治技术政策推荐，日处理能力在20万立方米以上（不包括20万立方米/日）的污水处理设施，一般采用常规活性污泥法。
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硝化菌 椭球或棒状 0.5×1.0 阴性 12~59
兼性 严格好氧 0.02~0.06 0.02~0.07 0.3~1.7
硝化反应过程中氮的转化及价态的变化
-Ⅲ -Ⅱ -Ⅰ 0 +Ⅰ +Ⅱ +Ⅲ +Ⅳ +Ⅴ 铵离子NH4+ 羟胺NH2OH
氮 的 氧 化 还 原 态
硝酰基NOH
亚硝酸盐NO2硝酸盐
NO Nutrisimonas 3
N
无机N NH3-N NO3-N NO2-N NOx--N (硝态氮)
• 磷通常以磷酸盐、聚磷酸盐和有机磷的形 式存在。
• 磷主要来自人体排泄物以及合成洗涤剂、 牲畜饲养场及含磷工业废水。 • 磷对水体富营养化的影响比氮更突出，是 藻类生长的限制因素。事实上取决于氮磷 比。
氮和磷的排放会加速水体的富营养化，
废水生物脱氮除磷技术
• 在自然界，氮化合物是以有机体(动物蛋白、植物 蛋白)、氨态氮(NH4+、NH3)、亚硝酸氮(NO2-)、 硝酸氮(NO3-)以及气态氮(N2)形式存在的。 • 废水中的氮以有机氮、氨氮、亚硝酸氮和硝酸氮4 种形式存在。
氮在水中的存在形态与分类
有机N（尿素、氨基酸、蛋白质） TKN (凯氏氮) 总N (TN)
氨氮的好氧特性会使水体的溶解氧降低，
某些含氮化合物对人和其他生物有毒害作用。 国内外对氮磷的排放标准越来越严格。 生物脱氮除磷技术是近20年发展起来的，一般 来说比化学法和物理化学法去除氮磷经济，是日
前应用广泛和最有前途的氮磷处理方法。
• 对氨、磷等营养物质，只能去除细菌细胞 生理需要摄取的部分！
反硝化菌
• 属异养兼性厌氧菌，有氧存在时，以O2为电子受 体进行呼吸；在无氧而有NO3-或NO2-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。
• 反硝化反应可使有机物得到分解氧化，实际是利 用了硝酸盐中的氧。
• 当缺乏有机物时，则无机物如氢、Na2S等也可作 为反硝化反应的电子供体
亚硝化菌和硝化菌的基本特征
项 目
细胞形状 细胞尺寸（μm）
革兰氏染色 世代期（h） 自养性 需氧性 最大比增长速率μm·h-1 产率系数Y(mg细胞/基 质mg) 饱和常数K（mg/L）
亚硝化菌 椭球或棒状 1×1.5 阴性 8~36
专性 严格好氧 0.04~0.08 0.04~0.13 0.6~3.6
• 亚硝酸菌Nitrosomonas和硝酸菌Nitrobacter统 称为硝化菌。
• 化能自养菌，G-，不生芽孢的短杆状细菌，广泛 存活在土壤中，在自然界的氮循环中起着重要的 作用。 • 这类细菌的生理活动不需要有机性营养物质，从 CO2获取碳源，从无机物的氧化中获取能量。生 长率低 • 对环境条件变化较为敏感。
• 活性污泥理想的营养平衡式为 BOD:N:P=100:5:1 • 氮的去除率为20%~40%，磷的去除率仅为 5%~20%
1.生物脱氮 1.1生物脱氮原理
一些污水中，氮是过剩的，如城市污水，炼油 污水 自然界中存在氮的自然循环
生 物 脱 氮
有机氮
氨化反应 硝化反应 反硝化反应
氨态氮 硝酸氮 氮气
亚硝化菌
Nitrobacter 硝化菌
• 硝化作用过程中细菌的性质对废水处理有多方面 影响：
• 硝化细菌的生长速率慢、细胞产率低，使得废水 中有机物负荷不能太大，否则细菌就被冲失； • 其次，过程中应存在一定量的氧气； • 硝化过程产生氢离子，需要考虑合适的缓冲溶液 调节系统。
⑶反硝化 • 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。
• 反硝化作用的条件：厌氧条件下，存在有机碳源， 硝酸盐浓度大于或等于2mg/L，且pH值在6.5-7.5 之间。 • 以有机物为基质时，反硝化菌不仅能将其用作电 子给体进行反硝化，还能将其用作碳源合成细胞 物质。
当利用的碳源为甲醇时：
NO3-+1.08CH3OH+0.24H2CO3→0.056C5H7CO2+0.47N2↑+1.68H2O +
HCO3NO2-+0.67CH3OH+0.53H2CO3→0.04C5H7CO2+0.48N2↑+1.23H2O+HCO3-
•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。
内源反硝化
• 微生物还可通过消耗自身的原生质进行所谓的内源反 硝化 • C5H7NO2+4NO3-→5CO2+NH3+2H2↑+4OH• 内源反硝化的结果是细胞物质减少，并会有NH3的生 成。 废水处理中不希望此种反应占主导地位，而应提 供必要的碳源。
有机氮化合物，在氨化菌的作用下，分解、 转化为氨态氮，以氨基酸为例：
氧化脱氨基
O2 RCOOH CO2 NH3
RCHNH2COOH
水解脱氨基
H 2O RCOOH NH3
还原脱氨基
2H RCOOH NH 3
生物脱氮原理
在未经处理的新鲜废水中
有机氮 蛋白质、尿素、胺类化合物、 硝基化合物以及氨基酸等 氨态氮 NH3及NH4等
NH3及NH4+等 1g氨氮氧化需氧4.57g NO3-N
需氧3.16g
亚硝化菌
硝化菌
需氧1.11g
亚硝酸盐氮
NH 4 1.5O2 NO2 2H H 2O
276 kJ
NO2-N
1 NO2 O2 NO3 72.27 kJ 2
在硝化反应中，还有H+释放
硝化细菌
以下重点介绍
• 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的过程。
• 氨化（Ammonification）：有机氮转化为无机氮
• 硝化（Nitrfication）：NH3-N转化为NOx-N
• 反硝化（Denitrification）：NOx-N转化为N2
生物脱氮原理
（1）氨化反应
氨化菌(水解、氧化)
无论在好氧还是厌氧条件下，中性、碱性还是酸性 环境中都能进行，只是作用的微生物不同、作用的 强弱不同。活性污泥和生Biblioteka 膜系统内能够比较完全 地完成氨化反应
生物脱氮原理
（2）硝化反应
反应过程
NH 4 2O2 NO3 H 2O 2H
351kJ
氨态氮
硝酸盐氮