第六节脱氮除磷活性污泥法工艺及其设计
脱氮除磷活性污泥法工艺
提高水质：脱氮除磷活性污泥法可以有效去除废水中的氮、磷等污染物，提高水质。
促进水生态平衡：通过脱氮除磷活性污泥法处理废水，可以减少废水对水生态平衡的破坏。
降低环境污染：脱氮除磷活性污泥法可以减少废水中的污染物排放，降低环境污染。
促进可持续发展：脱氮除磷活性污泥法是一种可持续发展的污水处理技术，具有很好的经济效 益、社会效益和环境效益。
工艺流程：简单，易于操作 脱氮除磷效果显著 去除有机物效率高 适应性强，可处理各种类型的污水
适用于处理城 市污水、工业 废水和自然水
体
在不同的脱氮 除磷活性污泥 法工艺中，适 用范围和条件
也不同
一般情况下， 脱氮除磷活性 污泥法适用于 处理低浓度、 大水量的废水 或处理高浓度、 高负荷的废水
处理效果受水 质、水量、温 度、pH值等因
脱氮除磷活性污泥法的基本 原理
脱氮除磷活性污泥法的工艺 特点
脱氮除磷活性污泥法的应用 范围
曝气池：将活性污泥与废水混合，进行好氧反应 缺氧池：进行反硝化反应，去除硝酸盐和亚硝酸盐 沉淀池：分离固体和液体，去除污泥中的污染物 回流泵：将部分污泥回流到曝气池，维持污泥浓度和活性 出水：经过处理后的废水达标排放
起源：20世纪80年代
背景：为了解决水体富营应用领域：污水处理、水体修 复等领域
起源：20世纪 80年代
应用领域：污水 处理领域
发展趋势：逐渐 被广泛应用
技术突破：近年 来技术不断得到 改进和完善
当前应用广泛，技术成熟 未来发展方向：提高脱氮除磷效率、减少污泥产生、降低成本 技术创新：开发新型脱氮除磷工艺，提高处理效率 政策支持：政府加大对脱氮除磷技术的支持力度
素影响较大
城市污水处理厂： 去除氮、磷等污 染物，提高水质
脱氮除磷活性污泥法
备注
h-缺氧池有效水深，m S1单-单组曝气池有效积，m2
B-缺氧池总宽宽度，m
缺氧池分隔格数 格
单组缺氧池长度，m
水池超高 m 取值0.5-1
缺氧池总高度 m
输入 6
26.20827489
157.2496493 3
52.41654978 60.27903225
备注
1m³废水所需功率，W/m³ 取值一般在5-10W/m³ V2单-单组缺氧池容积，m³
qdn,T-温度T℃反硝化速率。(kgNO3-N)/(kgMLVSS·d) V2=NT×1000/qdn,T×Xv
备注 qdn,T-温度T℃反硝化速率。(kgNO3-N)/(kgMLVSS·d) NT-需要去除(还原)的硝酸氮量，kg(NO3-N)/d (注意：此处为kg/d) Xv-挥发性悬浮固体浓度 MLVSS,kg/m³ V2-缺氧池容积 m
θc=θcm×F
θcm=1/μn
输入
备注
0.655441125 μn-硝化速率，d-1
3.5
F-设计安全系数 此处为城镇污水在1.5-3.0之间，工业废水实验确定
1.525690046 θmc-硝化反应所需最小泥龄。d
5.33991516 θc-设计污泥泥龄。 d V1=YθcQ(S0-Se)/Xv（1+Kdθc）
指标 P-所在地区大气压力。Pa
α-氧总转移系数，α=0.85
ρ-海拔高度差压力修正系数，
β-氧在污水中饱和溶解度修正系数，β=0.95
ρ
ρ-因海拔高度的不同引起的压力修正系数，
C-曝气池内平均溶解氧浓度，mg/l，取C=2mg/l.
设计水温曝气池内溶解氧
Csb(T)-设计水温条件下曝气池内平均溶解氧饱和度，mg/l，最不利温度（取30℃）
生物脱氮除磷原理及工艺
生物脱氮除磷原理及工艺 1 引言氮和磷是生物的重要营养源,随着化肥、洗涤剂和农药普遍使用,天然水体中氮、磷含量急剧增加,水体中蓝藻、绿藻大量繁殖,水体缺氧并产生毒素,使水质恶化,对水生生物和人体健康产生很大的危害;然而, 我国现有的城市污水处理厂主要集中于有机物的去除,污废水一级处理只是除去水中的沙砾及悬浮固体；在好氧生物处理中,生活污水经生物降解,大部分的可溶性含碳有机物被去除;同时产生N NH -3、N NO --3和-34PO 和-24SO ,其中25%的氮和19%左右的磷被微生物吸收合成细胞,通过排泥得到去除；二级生物处理则是去除水中的可溶性有机物,能有效地降低污水中的5BOD 和SS , 但对N 、P 等营养物只能去除10%～ 20% , 其结果远不能达到二级排放标准;因此研究开发经济、高效的, 适于现有污水处理厂改造的脱氮除磷工艺显得尤为重要;2 生物脱氮除磷机理生物脱氮机理污水生物脱氮的基本原理就是在将有机氮转化为氨态氮的基础上,先利用好氧段经硝化作用,由硝化细菌和亚硝化细菌的协同作用,将氨氮通过反硝化作用转化为亚硝态氮、硝态氮,即,将3NH 转化为N NO --2和N NO --3;在缺氧条件下通过反硝化作用将硝氮转化为氮气,即,将N NO --2经反亚硝化和N NO --3经反硝化还原为氮气,溢出水面释放到大气,参与自然界氮的循环;水中含氮物质大量减少,降低出水的潜在危险性,达到从废水中脱氮的目的1;错误!硝化——短程硝化：O H HNO O NH 22235.1+→+硝化——全程硝化亚硝化+硝化：O H HNO O NH 22235.1+−−−→−+亚硝酸菌错误!反硝化——反硝化脱氮：O H H CO N OH CH CH HNO 2222333][222+++→+ 反硝化——厌氧氨氧化脱氮：O H N HNO NH 22232+→+反硝化——厌氧氨反硫化脱氮：O H S N SO H NH 2242342++→+废水中氮的去除还包括靠微生物的同化作用将氮转化为细胞原生质成分;主要过程如下：氨化作用是有机氮在氨化菌的作用下转化为氨氮;硝化作用是在硝化菌的作用下进一步转化为硝酸盐氮;其中亚硝酸菌和硝酸菌为好氧自养菌,以无机碳化合物为碳源,从+4NH 或-2NO 的氧化反应中获取能量;其中硝化的最佳温度在纯培养中为25-35 ℃,在土壤中为30-40 ℃,最佳pH 值偏碱性;反硝化作用是反硝化菌大多数是异养型兼性厌氧菌,DO< mg/L 在缺氧的条件下,以硝酸盐氮为电子受体,以有机物为电子供体进行厌氧呼吸,将硝酸盐氮还原为2N 或-2NO ,同时降解有机物2;生物除磷原理磷在自然界以2 种状态存在：可溶态或颗粒态;所谓的除磷就是把水中溶解性磷转化为颗粒性磷,达到磷水分离;废水在生物处理中,在厌氧条件下,聚磷菌的生长受到抑制,为了自身的生长便释放出其细胞中的聚磷酸盐,同时产生利用废水中简单的溶解性有机基质所需的能量,称该过程为磷的释放;进入好氧环境后,活力得到充分恢复,在充分利用基质的同时,从废水中摄取大量溶解态的正磷酸盐,从而完成聚磷的过程;将这些摄取大量磷的微生物从废水中去除,即可达到除磷的目的3;聚磷菌在厌氧条件下,分解体内的多聚磷酸盐产生ATP,利用ATP 以主动运输方式吸收产酸菌提供的三类基质进入细胞内合成PHB;与此同时释放出-34PO 于环境中1; 好氧吸磷过程聚磷菌在好氧条件下,分解机体内的PHB 和外源基质,产生质子驱动力将体外的-34PO 输送到体内合成ATP 和核酸,将过剩的 -34PO 聚合成细胞贮存物：多聚磷酸盐异染颗粒; 3 生物脱氮除磷工艺从生物脱氮除磷的机理分析来看,生物脱氮除磷工艺基本上包括厌氧、缺氧、好氧3 种状态,这3个不同的工作状态可以在空间上进行分离,也可以在时间上进行分离;近年来,随着对生物脱氮除磷的机理研究不断深入,以及各种新材料、新技术、新设备的不断运用,衍生出了许多新的生物脱氮除磷工艺,其中典型的几种处理工艺如下;SBR 工艺SBR 工艺是一种新近发展起来的新型处理废水的工艺,即为序批式好氧生物处理工艺,其去除有机物的机理在于充氧时与普通活性污泥法相同,不同点是其在运行时,进水、反应、沉淀、排水及空载5个工序,依次在一个反应池中周期性运行,所以该法不需要专门设置二沉池和污泥回流系统,系统自动运行及污泥培养、驯化均比较容易;该法处理焦化废水有着独有的优势：一是不要空间分割,时序上就能创造出缺氧和好氧的环境,即具有A ／O 的功能,十分有利于氨氮和COD 的去除;二是该法的沉淀是一种静止的沉淀,对污泥沉淀性能不好的废水,固液分离效果非常明显;三是该法可以省去二沉池,其占地面积相对要小一些;自动控制系统的发展和完善,为SBR 工艺的应用提供的物质基础;但因为SBR 是间歇运行的,为了解决连续进水问题,至少需要设置两套SBR 设施,进行切换运行;SBR 工艺流程图见图14;CAST 工艺CAST 实际上是一种循环SBR 活性污泥法,应器中活性污泥不断重复曝气和非曝气过程,生物反应和泥水分离在同一池内完成,与SBR 同样使用滗水器;污水首先进入选择器,污水中溶解性的有机物通过生物作用得到去除,回流污泥中硝酸盐也此时得到反硝化；然后进入厌氧区,此时为微生物释磷提供条件；第三区为主曝气区,主要进行BOD 降解,同时硝化反硝化;CAST 选择器设置在池首,防止了污泥膨胀; 3．3 MSBR 工艺连续流序批式活性污泥法工艺ModifiedSequencing Batch Reactor,简称MSBR;首先,污水进入厌氧池,回流活性污泥中的聚磷菌在此充分释磷,然后混合液进入缺氧池反硝化;反硝化后的污水进入好氧池,有机物在好氧条件下被降解,活性污泥充分吸磷后再进入起沉淀作用的SBR,澄清后上清液排放;此时另一边的SBR 在回流量的条件下进行反硝化、硝化或静置预沉;回流污泥首先进入浓缩池浓缩,上清液直接进入好氧池,而浓缩污泥进入缺氧池;这样,一方面可以进行反硝化,另一方面可先消耗掉回流浓缩污泥中的溶解氧和硝酸盐,为随后进行的厌氧释磷提供更为有利的条件;CAST 综合了以往除磷脱氮工艺的优点,保证了各污染物质降解的最大速率环境,去除有机污染物效率更高,脱氮除磷效果更好A/2工艺OA/2工艺传统OA/2工艺或称AAO工艺,在一个处理系统中同时具有厌氧区、缺氧区、好氧区,能够同时作到脱氮、O除磷和有机物的降解,其工艺流程见图2;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,聚磷菌在厌氧条件下释磷,同时转化易降解COD、VFA为PHB,部分含氮有机物进行氨化;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;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不降解有机物外,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;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5;它将厌氧段、缺氧段放在工艺的第一级, 充分发挥了厌氧菌群承受高浓度、高有机负荷能力的优势, 处理效果较好, 产生的污泥较一般的生物法少;可用于处理工业废水比重较大城市污水, 另外, 由于它是在普通活性污泥法的基础上发展起来的, 因而也较容易用于生物法处理的老污水厂的改造;A/2工艺改良O改良O A /2工艺是中国市政工程华北设计研究院提出的,工艺综合了A/O 工艺和改良UCT 工艺的优点,即在厌氧池之前增设厌氧/缺氧池;首先回流污泥和10%的污水进入厌氧/缺氧池进行反硝化以去除回流污泥中的硝酸盐;90%的污水进入厌氧区与回流污泥混合,在兼性厌氧发酵菌的作用下将部分易生物降解的大分子有机物转化为VFA ；聚磷菌释磷,同时吸收VFA 以PHB 的形式贮存于胞内;在缺氧区,反硝化菌利用污水中的有机物和经混合液回流而带来的硝酸盐进行反硝化,同时去碳脱氮；在好氧区,有机物浓度相当低,有利于自养硝化菌生长繁殖,进行硝化反应,同时聚磷菌过量摄磷;通过沉淀、排除剩余污泥达到除磷的目的;该工艺降低回流污泥中硝态氮对后续厌氧池的不利影响,有利于厌氧池的聚磷菌释磷,改善了泥水分离性能6;3．5 UCT 改良工艺改良的UCT 工艺University of Cape Town 脱氮除磷工艺由厌氧池、缺氧1 池、缺氧2 池、好氧池、沉淀池系统组成,有2 个缺氧池;缺氧1 池只接受沉淀池的回流污泥,同时缺氧1 池有混合液回流至厌氧池,以补充厌氧池中污泥的流失;回流污泥携带的硝态氮在缺氧1 池中经反硝化被完全去除;在缺氧2池中接受来自好氧池的混合液回流,同时进行反硝化,缺氧1 池出水中的N NO --3 带进厌氧池使之保持较为严格的厌氧环境,从而提高系统的除磷效率7;立体循环一体化氧化沟氧化沟是一种而有效的污水处理技术,具有稳定的处理效果,是污水生物处理技术之一;特别是用于污水脱氮,氧化沟比其它生物脱氮工艺费用低、TN 去除效率高;然而,与活性污泥法相比,氧化沟占地面积较大,在土地紧张的城市或地区,氧化沟的应用受到限制8;针对常规氧化沟存在的问题,成功地研究出立体循环一体化氧化沟;其特点是：① 氧化沟采用立体循环,在循环过程中完成降解有机物和脱氮过程;与现有氧化沟相比,占地面积可减少约50%;② 沉淀区与氧化沟合建,沉淀的污泥可自动回流到氧化沟内,可节省投资和能耗;③ 结构紧凑,运行操作简便;新型立体循环一体化氧化沟既保留氧化沟设备和运行操作简单等优点,又可减少占地面积; 4 结语污水生物脱氮除磷是当今水处理的热点与难点;新的脱氮除磷理论的提出,为生物脱氮除磷工艺指引了方向;如：SND 同时硝化反硝化工艺、SHARON 工艺、氧限制自氧硝化—反硝化工艺、厌氧氨氧化工艺以及短程硝化—厌氧氨氧化组合工艺等;但是,生物脱氮除磷工艺的发展已不仅仅要求对N,P 去除率,而且要求处理效果稳定,可靠的运行工艺;今后对此技术的研究应集中在以下方面：第一、加深除磷机理的研究;反硝化聚磷菌的出现解决了硝化菌与聚磷菌争夺碳源,污泥龄不同等主要矛盾;为新型同步脱氮除磷工艺提供了理论依据;但是对于反硝化聚磷菌的了解还不够全面,尤其是其除磷机理还待于进一步研究;应突破传统理论,从微生物的角度来调控工艺;第二、随着脱氮除磷工艺的进一步发展,许多研究者在进行小试时,都驯化出颗粒污泥,而颗粒污泥的出现改善了污泥膨胀这一难题;同时发现颗粒污泥对N,P 的去除要远远优于絮状污泥;今后在对颗粒污泥的研究上应更加深入,研究了解颗粒污泥外部的胞外聚合物是否对N,P 有吸附作用,并进一步研究颗粒污泥的形成机理,调整现有反应器的运行参数,从而加速颗粒污泥的形成,提高脱氮除磷效率;。
污水处理中的脱氮除磷工艺
污水处理中的脱氮除磷工艺摘要：在陈述城市污水生物脱氮除磷机理的基础下，简单分析生物脱氮除磷的处理工艺。
关键词：脱氮除磷；机理；工艺1 前言城市污水中的氮、磷主要来自生活污水和部分工业废水。
氮、磷的主要危害:一是使受纳水体富营养化;二是影响水源水质, 增加给水处理成本;三是对人和生物产生毒害。
上述危害严重制约了城市水环境正常功能的发挥, 并使城市缺水状况加剧，而且随着人民生活水体的提高和环境的恶化，对水质的要求也越来越高。
为了达到较好的脱氮除磷效果，环境工作者对一些传统工艺进行了改进或设计出新工艺，本文简单介绍一些脱氮除磷工艺。
2 生物脱氮原理【1】一般来说, 生物脱氮过程可分为三步: 第一步是氨化作用, 即水中的有机氮在氨化细菌的作用下转化成氨氮。
在普通活性污泥法中, 氨化作用进行得很快, 无需采取特殊的措施。
第二步是硝化作用, 即在供氧充足的条件下, 水中的氨氮首先在亚硝酸菌的作用下被氧化成亚硝酸盐, 然后再在硝酸菌的作用下进一步氧化成硝酸盐。
为防止生长缓慢的亚硝酸细菌和硝酸细菌从活性污泥系统中流失, 要求很长的污泥龄。
第三步是反硝化作用, 即硝化产生的亚硝酸盐和硝酸盐在反硝化细菌的作用下被还原成氮气。
这一步速率也比较快, 但由于反硝化细菌是兼性厌氧菌, 只有在缺氧或厌氧条件下才能进行反硝化, 因此需要为其创造一个缺氧或厌氧的环境( 好氧池的混合液回流到缺氧池) 。
反应方程式如下:( 1) 硝化反应:硝化反应总反应式为:( 2) 反硝化反应:另外, 由荷兰Delft 大学Kluyver 生物技术实验室试验确认了一种新途径, 称为厌氧氨( 氮) 氧化。
即在厌氧条件下,以亚硝酸盐作为电子受体,由自养菌直接将氨转化为氮, 因而不必额外投加有机底物。
反应式为:NH4+NO2→N2+2H2O3 生物除磷原理【1】所谓生物除磷, 是利用聚磷菌一类的微生物, 在厌氧条件下释放磷。
而在好氧条件下, 能够过量地从外部环境摄取磷, 在数量上超过其生理需要, 并将磷以聚合的形态储藏在菌体内, 形成高磷污泥排出系统, 达到从污水中除磷的效果。
脱氮除磷污水处理工艺ppt课件
合成
降解
溶解质 ATP
ADP PHB PHB ADP
ATP 无机物
厌氧段
好氧段
聚磷菌的作用机理
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8
短程硝化反硝化、厌氧氨氧化、
反硝化除磷理论的工艺： SHARON工艺、ANAMMOX工艺、
CANON工艺、 SHARON与 ANAMMOX联合工艺、
PHOREDOX工艺、BCFS工艺
.
9
中温亚硝化(SHARON)
.
13
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14
除磷脱氮 DOKHAVEN污水处理厂在它1987年投入运行后已升级多次。除经济利益的驱动外，主要是因为环境标准的不断提
高。出水对磷的限制早在1995年便已非常严格，要求出水磷的浓度最高标准为1 mgP/L。这意味着原始设计不能满足 排放要求，处理工艺必须升级。因受场地限制，一种精心设计的化学方法被选择在 A段曝气池进行除磷，这是因为若 在B段曝气池实施化学除磷会影响硝化过程。一种铁盐、一种混凝剂、一种絮凝剂被结合在一起用于化学除磷，这种 方法称为“三药剂”方法。这种特殊的方法比传统化学方法能节省40%的运行费用。因此，可做到环境与经济效益上 的双赢。[KG)]
脱氮除磷污水处理工艺
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1
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生物法脱氮的理论基础:
废水中的氮一般以有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐
氮等四种形态存在。其中有机氮占生活污水含氮量的 40%~60%，氨氮占50%~60%，亚硝酸盐氮和硝酸盐氮 仅占0%~5%。因此在传统的生物处理中将
氨化菌 硝化菌
↓
↓
有机氮—→氨氮—→亚硝态氮、硝态氮
↓ ←反硝化菌
氮气
4-6脱氮、除磷活性污泥法工艺及其设计-精品文档资料整理
反硝化 6NO3- 5CH3OH 反硝化菌3N2 5CO2 7H2O 6OH
生物脱氮机《理水污染控制工程》 第四章
有机氮
（蛋白质、尿素）
细菌分解和水解
氨氮 同化
有机氮
（NH3-N）
（细菌细胞）
O2 硝化
自溶和自身氧化
亚硝态氮
反硝化
（NO2-）
指硝化与反硝化二个过程同时在反应器中进行，或硝 化的同时进行反硝化反应。
《水污染控制工程》 第四章
同步消化反硝化过程（SNdN）机理解释
宏观环境解释（DO分布不均）：为充氧、混 合不均，形成不同的缺氧区和好氧区，发生反 硝化和硝化。 缺氧微环境理论：认为在污泥或生物膜上存在 DO浓度梯度，即由好氧→缺氧→厌氧（或硝化 →反硝化）。 微生物学理论：发现了好氧反硝化菌和异氧硝 化菌，打破了传统的好氧条件下自养菌硝化与 缺氧条件下异养菌反硝化的观点。
图12－34 前置缺氧-好氧生物脱氮工艺
该工艺将反硝化段设置在系统的前面，又称前置式反硝化 生物脱氮系统。 反硝化反应以水中的有机物为碳源，曝气池中含有大量的 硝酸盐的回流混合液，在缺氧池中进行反硝化脱氮。
《水污染控制工程》 第四章
3. 后置缺氧——好氧生物脱氮工艺
图12-35 后置缺氧反硝化工艺 该工艺将反硝化段设置在系统的后面，一般认为仅是前置 式反硝化生物脱氮反消化速率的1/3～1/8。 反硝化反应可以补充碳源，也可以利用活性污泥的内源呼 吸提供电子供体还原硝酸盐。
《水污染控制工程》 第四章
第四章 活性污泥法
第一节 基本概念 第二节 活性污泥法的发展 第三节 活性污泥法数学模型基础 第四节 气体传递原理和曝气设备 第五节 去除有机污染物的活性污泥法 过程设计 第六节 脱氮、除磷活性污泥法工艺及 其设计
8.2 脱氮、除磷活性污泥法工艺
七 脱氮、除磷活性污泥法工艺1 废水生物处理流程 2 二级处理出水水质 3 深度处理的对象和目标6/26/2014 10:26 AM水污染控制工程16/26/2014 10:26 AM水污染控制工程21 废水生物处理流程 2 二级处理出水水质 3 深度处理的对象和目标6/26/2014 10:26 AM水污染控制工程3 二级处理出水水质 BOD5: 20～30mg/L COD: 40～100mg/L SS: 20 ～30mg/L TN: 20～50mg/L P: 6～10mg/L 此外，含有较多的细菌、重金属离子等。
传统活性污泥法总氮去除率约为10-20%，总磷去除率 约为5-20%。
6/26/2014 10:26 AM水污染控制工程4为了帮助保护您的隐私，Po werPoint 禁止自动下载此外部图片。
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太湖的富营养化 什么是蓝藻？蓝藻又称蓝绿藻，是一种最原始、最古老 的藻类植物。
蓝藻在地球上出现在距今35亿至 33 亿年前，现在已知 1500 多种，分布十分广 泛，遍及世界各地，但主要为淡水产。
有少数 可生活在 60℃至 85℃的温泉中，有些种类和 真菌、苔藓、蕨类和裸子植物共生。
在一些营养丰富的水体中，有些蓝藻常于 夏季大量繁殖，并在水面形成一层蓝绿色而有 腥臭味的浮沫，称为“水华”，加剧了水质恶 化，对鱼类等水生动物，以及人、畜均有较大 危害，严重时会造成鱼类的死亡。
6/26/2014 10:26 AM水污染控制工程56/26/2014 10:26 AM水污染控制工程66/26/2014 10:26 AM水污染控制工程71 废水生物处理流程 2 二级处理出水水质 3 深度处理的对象和目标去除悬浮物和胶体 去除溶解性有机物 去除无机盐 消毒杀菌6/26/2014 10:26 AM水污染控制工程8（一） 生物脱氮工艺 废水中的氮以有机氮、氨氮、亚硝酸氮和硝酸氮四种 形式存在。
生物处理2(活性污泥法、厌氧、脱氮除磷)
利用聚磷菌在好氧条件下过量摄取磷， 并在缺氧条件下释放磷的原理，通过 排放富磷污泥达到除磷目的。
同步脱氮除磷技术
A2/O工艺
即厌氧-缺氧-好氧工艺，是最典型的同步脱氮除磷工艺。在厌氧区，聚磷菌释放磷并摄取有机物；在 缺氧区，反硝化菌将硝酸盐还原为氮气；在好氧区，聚磷菌过量摄取磷，同时硝化菌将氨氮氧化为硝 酸盐。
脱氮原理及方法
氨化作用
01
将有机氮转化为氨氮。
硝化作用
02
在好氧条件下，通过亚硝酸盐菌和硝酸盐菌的作用，将氨氮氧
化为亚硝酸盐氮和硝酸盐氮。
反硝化作用
03
在缺氧条件下，反硝化菌将硝酸盐氮和亚硝酸盐氮还原为氮气，
达到脱氮目的。
除磷原理及方法
化学沉淀法
通过投加化学药剂，使磷酸根离子与 钙、镁等离子反应生成难溶性的磷酸 钙、磷酸镁等沉淀物，从而去除磷。
02
生物强化技术
通过投加特效菌种或基因工程菌，提）
结合活性污泥法和生物膜法的优点，具有高效、节能、占地面积小等优
点。
生物处理与膜技术结合
膜生物反应器（MBR）
将膜分离技术与生物处理相结合，实现高效固液分离，提高出水水质。
动态膜生物反应器（DMBR）
采用动态膜代替静态膜，降低膜污染，提高膜通量和使用寿命。
影响因素及优化措施
影响因素
包括污泥浓度、曝气量、污水水质、 温度等。
优化措施
通过合理控制污泥回流量和剩余污泥 排放量，调整曝气量，提高污水水质 稳定性等措施来优化活性污泥法的运 行效果。
应用实例
城市污水处理
活性污泥法广泛应用于城市污水处理中，可有效去除污水中的有机污染物和营 养盐，提高出水水质。
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反硝化菌体内硝酸盐还原酶的合成，或氧成为电子受体阻碍 硝酸氮的还原，但另一方面，某些酶系统还需有氧才能成； ④ 温度 ：最适宜的温度是20-40℃，低于15℃时代谢速率下降； ⑤ 冬季低温季节：降低负荷率，提高污水的HRT 。
2HNO2
-2H2O
-2H2O
2HNO
2NH2OH
2NH3
② 异化反硝化反应原理
NO3-
NO2NO2-
-H2O
N2
NO
NH2OH N2O
有机体(同化反硝化) N2(异化反硝化)
反硝化菌 ① 反硝化菌属于异养型兼性厌氧菌； ② 以NO3—N为电子受体，以有机碳为电子供体，合成的细胞物质较少 。
反硝化反应的控制指标 ① 污水中的碳源：BOD5/T—N>3-5时，勿需外加碳源 ② PH：主要的影响因素，适当的值为（6.5-7.5），
PH=11时，90%NH3存在
PH升高，去除NH3上升
T上升，去除NH3上升
脱氮塔
脱氮塔技术的特点：除氮的效果稳定；操作简便，容易控制； NH3 二次污染（可回收）；使用CaO易结垢（改用NaOH） 水温下降时，效果差
脱氮塔工作影响因素与设计参数
1.PH值——PH升高到10.5以上，去除率增加缓慢 2.水温——水温升高，效率升高 3.布水状态——滴状下落最好，膜状下落，效果大减 4.布水负荷率——填料6m高以上时，其值不超过
180m³/m².d 5.气液比——填料6m高以上时，2200-2300以下为好。
4.6.1.2 生物脱氮原理
概述
活性污泥法的传统功能——去除水中溶解性有机物 N、P只满足生理要求即可，因此对二者去除率低，仅为20-40%；5-20%
污水生物处理中氮的转化过程
1、氨化反应
氨化反应原理
氨化菌
RCHNH2COOH+O2
② 碱度：7.1g碱度（以CaCO3计）/1g氨态氮（以N计）,一般碱度 不低于50mg/l
③ PH：硝化菌对PH变化敏感,最佳值8.0-8.4,效率最高 ④ 温度：适应20-30℃，15℃时硝化速度下降，低于5℃完全停止 ⑤ 有机物：BOD应低于15-20mg/l
⑥ 污泥龄（SRT）：微生物在反应器内的停留时间（θc）
16% CH3OH/gC5H702N
7mg NH4+- N /(gMLSSh)
0.04—0.13 mg SS/ mg NH4+- N
能量转换率为 5%—35%
0.02
0.02—0.07 mg VSS/mg N02--N
能量转换率 10%—30%
2—8mg NO3-—N/(gMLSS·h) 16% CH3OH/gC5H7O2N8
NO3- NO20—0.5mg/l 还原1mgNO3--N,N02--N 生成3.57g碱度
氧的消 耗
最适pH 最适温
度
增殖速度
分解1mg有机物 (BOD5)需氧2mg
6—8
15—25℃ θ=1.0—1.04
1.2—3.5
氧化1mg NH4+N需氧3.43mg
7—8.5
30℃ θ=1.1
0.21—1.08
氧化1mgNO2-N 需氧1.14mg
分解1mg有机物(COD)需要 NO3-N 0.35mg, N02-N0.58mg，
以提供化合态的氧
6—7.5
6—8
30℃ θ=1.1
34—37℃ θ=1.06—1.15
0.28—1.44 好氧分解的 1/2 —1/2.5
分解速 度
产率
70—870ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱg BOD/(gMLSS·h)
N>(θc)Nmin，硝化菌最小的世代时间(θc)Nmin
⑦ 有害物质：对硝化反应抑制，某些重金属，高浓度NH4+—N， 高浓度NOx—N，有毒有机物、络合物阳离子。
3、反硝化反应
反硝化反应：指NO3—N和NO2—N在反硝化菌的作用下，还原 成气态N2的过程。
① 同化反硝化反应原理
+4H
+4H
2HNO3
13.7.1.3 生物脱氮工艺技术
活性污泥传统脱氮工艺
1.三级生物脱氮系统：由三个反应过程（氨化、硝化、反硝化）建立的 脱氮处理系统。
（1）流程说明
“一级”曝气池：去除 COD、BOD，BOD<15-20mg/l 有机氮转化为 NH3 NH4+ ；
“二级”硝化曝气池，NH3 、NH4+生成NO3—N，碱度下降； “三级”反硝化池： 厌氧、好氧交替运行。 投甲醇时，CM=2.47N0（初始NO3—N浓度）
第六节脱氮除磷活性污泥法工艺 及其设计
二级处理技术的局限性
※合成代谢对氮磷的去处率低，水中氮磷过剩 nCxHyOz+nNH3+n(x+y/4-z/2-5)O2 (C5H7NO2)n+n(x-5)CO2+n/2(y-4)H2O
4.6.1.1 氮的吹脱处理
原理
NH3+H2O
NH4++OH-
PH=7时，以NH4+存在
总反应
NH4++2O2 硝化菌 NO3－+H2O+2H+-△F（△F=351kJ）
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，可生芽孢的短杆状细菌 .
硝化反应的控制指标 硝化菌对环境条件的变化极为敏感，所以有以下指标：
① 溶解氧： 氧是电子受体，DO不能低于1.0mg/l 硝化需氧量（NOD）——4.57g(氧)/g（N）
生化反应 类型
微生物
去除有机物 （好氧分解）
好氧菌和兼性菌 （异养型细菌）
硝化
亚硝化
硝化
自养型细菌
自养型细菌兼 性菌
反硝化 异养型细菌
能源
有机物
化学能
化学能
有机物
氧源 溶解氧 碱度
O2 1—2mg/l以上
没有变化
O2 2mg/l以上 氧化1mg NH4+-N 需要7.14mg碱度
O2 2mg/l以上 没有变化
RCOOH+CO2+NH3
氨化菌为异氧菌
一般在氨化过程与微生物去除有机物同时进行，有机物去除结束时， 已经完成了氨化反应
2、硝化反应
硝化反应原理 NH4++1.5O2 亚硝酸菌 NO2-+H2O+2H+-△F（△F=278.42kJ） NO2-+0.5O2 硝酸菌 NO3－-△F（△F=72.27kJ)
上表为生物脱氮反应过程各项生化反应特征
4、同化作用
污水生物处理过程中，一部分氮被同化为微生物细胞的组分， 按细胞干重计算，微生物细胞中氮的含量约为12.5％，虽然内源呼 吸和溶菌作用会使一部分细胞中的氮又以有机氮和氨氮的形式回到 污水中，但仍存在于微生物细胞及内源呼吸残留物中的氮可以在二 次沉淀池中以剩余活性污泥的形式得以去除。