水处理中脱氮原理及工艺
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。
脱氮除磷工艺指南
脱氮除磷工艺指南一、引言脱氮除磷是水处理工艺中非常重要的环节，它能有效地去除废水中的氮和磷，减少对环境的污染。
本文将介绍脱氮除磷的工艺原理、常用方法和设备以及操作注意事项，以帮助读者更好地了解和应用该工艺。
二、工艺原理脱氮除磷的原理是利用生物和化学方法将废水中的氮和磷转化为氮气和无机磷，从而实现去除的目的。
生物脱氮除磷是利用硝化细菌和反硝化细菌的作用，将废水中的氨氮和亚硝酸盐氮转化为氮气释放到大气中。
化学脱氮除磷是利用化学药剂与废水中的氮结合形成沉淀物，从而去除氮。
除磷主要是通过化学沉淀、吸附和生物吸附等方式将废水中的磷去除。
三、常用方法1. 生物脱氮除磷工艺生物脱氮除磷工艺主要包括A2O法、SBR法、AO法等。
其中，A2O法是指将好氧区、缺氧区和厌氧区结合在一起的工艺，通过不同区域中的细菌作用实现脱氮除磷。
SBR法是指在同一反应器中通过不同阶段的工作实现脱氮除磷。
AO法是指通过好氧区和厌氧区结合的方式，分别去除氮和磷。
2. 化学脱氮除磷工艺化学脱氮除磷工艺主要包括化学沉淀法和化学吸附法。
化学沉淀法是通过加入适量的化学药剂，使废水中的氮和磷形成沉淀，然后通过沉淀物的分离去除。
化学吸附法是利用一些特殊的吸附材料，如活性炭、氧化铁等，将废水中的氮和磷吸附在表面，从而实现去除。
四、常用设备1. 好氧池和厌氧池好氧池和厌氧池是生物脱氮除磷工艺中常用的设备。
好氧池提供氧气和充足的微生物，促进氮的氧化和磷的吸附，而厌氧池则提供缺氧条件，促进氮的还原和释放。
2. 沉淀池沉淀池是化学脱氮除磷工艺中常用的设备。
通过加入化学药剂，废水中的氮和磷形成沉淀物，在沉淀池中进行沉淀分离，然后排出清水。
3. 吸附装置吸附装置是化学吸附法中常用的设备。
利用特殊吸附材料，将废水中的氮和磷吸附在表面，然后进行分离和去除。
五、操作注意事项1. 控制好氧和厌氧条件，保证生物脱氮除磷工艺的正常运行。
2. 加入化学药剂时，要注意药剂的种类和用量，避免过量使用或不足。
除磷脱氮工艺流程
除磷脱氮工艺流程
《除磷脱氮工艺流程》
除磷脱氮工艺是水处理领域中常用的工艺之一，其主要目的是去除水体中的磷和氮，从而减少水体污染，保护水环境。
一般来说，除磷脱氮工艺可以分为生物法和化学法。
生物法主要是利用微生物的代谢过程把水体中的磷和氮转化为微生物体内储存物质，从而实现去除。
而化学法则是通过添加化学剂来沉淀和结合磷和氮，达到去除的目的。
在生物法中，常见的去除磷的工艺包括生物接触氧化法（BIOX法）、改良活性污泥法等。
其中，BIOX法是通过在处理污水的氧化池内接入高磷酸盐废水，利用特定微生物利用这些废水中的磷来生长，从而实现磷的去除。
而改良活性污泥法则是通过改良活性污泥微生物的代谢途径来实现磷的去除。
除磷脱氮工艺流程中，除了生物法，还有一种化学法辅助生物法的工艺——生物混凝法。
这种工艺中，一般会先通过生物法去除水体中的氮，然后在处理后的水中加入化学混凝剂，通过混凝沉降将水中的磷去除。
除磷脱氮工艺在现代水处理中起着重要的作用，通过科学合理的工艺流程和技术手段，可以实现高效、低成本地去除水体中的磷和氮，保护水体环境，促进可持续发展。
废水生物脱氮的过程
废水生物脱氮的过程
废水生物脱氮是一种利用微生物处理技术，将废水中的氮污染物转化为无害的氮气，从而实现废水中氮的去除和减少的过程。
以下是废水生物脱氮的具体过程：氨化反应：在氨化菌的作用下，废水中的有机氮被分解转化为氨态氮。
这个过程是通过硝化反应完成的，通常需要好氧条件。
硝化反应：在硝化菌的作用下，氨态氮被氧化为硝酸盐。
这个过程包括两个阶段，即亚硝化反应和硝化反应。
在亚硝化反应阶段，氨态氮被氧化为亚硝酸盐；在硝化反应阶段，亚硝酸盐被进一步氧化为硝酸盐。
硝化反应需要好氧条件，且对pH值有较高的要求。
反硝化反应：在反硝化菌的作用下，硝酸盐或亚硝酸盐被还原为氮气。
这个过程需要在缺氧条件下进行，可以通过添加碳源（如甲醇）提供电子供体。
反硝化反应可以去除废水中的氮污染物，同时产生的氮气可以排出系统，从而达到脱氮的目的。
废水生物脱氮技术具有去除效率高、处理成本低、污泥产量少等优点，因此在污水处理领域得到了广泛应用。
然而，在实际应用中仍存在一些问题，如反应条件控制、微生物种群调控、碳源需求等，需要进一步研究和改进。
总之，废水生物脱氮是一个复杂的生物化学过程，需要微生物的协同作用来完成。
通过不断的研究和改进，可以进一步提高废水脱氮效率，为环境保护和可持续发展做出更大的贡献。
污水生物脱氮除磷原理及工艺
一般用Al2(SO4)3，聚氯化铝（PAC）和铝酸钠（NaAlO2） 2）铁盐除磷：FePO4 、 Fe(OH)3
一般用FeCl2、FeSO4 或 FeCl3 、Fe2(SO4)3
3）石灰混凝除磷:
2 5Ca 2 4OH 3HPO4 Ca5 (OH )(PO4 ) 3 3H 2O
二、生物除磷过程的影响因素
①溶解氧： l厌氧池内：绝对的厌氧，即使是NO3-等也不允许存在； l好氧池内：充足的溶解氧。 ②污泥龄： l剩余污泥对脱磷效果有很大影响，泥龄短的系统产生的剩余
污泥多，可以取得较好的除磷效果；
l 有报道称：污泥龄为 30d ，除磷率为 40%；污泥龄为 17d，
除磷率为50%；而污泥龄为5d时，除磷率高达87%。
一、巴颠甫(Bardenpho)同步脱氮除磷工艺
工艺特点： 各项反应都反复进行两次以上，各反应单元都有其首要 功能，同时又兼有二、三项辅助功能； 脱氮除磷的效果良好。 工艺复杂,反应器单元多,运行繁琐,成本高
二、A—A—O(A2/O)同步脱氮除磷工艺
工艺特点： l工艺流程比较简单；总的水力停留时间短 l厌氧、缺氧、好氧交替运行，不利于丝状菌生长，污泥膨胀 较少发生； l无需投药，两个A段只需轻缓搅拌, 只有O段供氧, 运行费用低。
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2 反硝化反应的影响因素
• 碳源：
①废水中有机物，若BOD5/TKN>3~5时，即可； ②外加碳源，多为甲醇； ③内源呼吸碳源—细菌体内的原生物质及其贮存 的有机物。 • 适宜pH：6.5~7.5； • 溶解氧应控制在0.5mg/l以下；
• 适宜温度：20~40C
生物脱氮的基本原理
二、Phostrip除磷工艺——生物除磷和化学除磷相结合
污水处理工艺脱氮
污水处理工艺脱氮引言概述：污水处理是一项重要的环境保护工作，其中脱氮是其中一个关键的工艺。
脱氮工艺的目的是去除污水中的氮元素，以减少对水体的污染。
本文将从五个大点来详细阐述污水处理工艺脱氮的方法和原理。
正文内容：1. 生物脱氮工艺1.1 传统的硝化-反硝化工艺：通过好氧菌将氨氮转化成硝态氮，再通过厌氧菌将硝态氮还原成氮气释放。
1.2 间歇式生物脱氮工艺：通过控制好氧和厌氧条件的切换，使得污水中的氨氮在不同环境中转化为氮气释放。
1.3 碳源添加工艺：在污水处理过程中添加适量的碳源，促进好氧菌的生长和硝化反应，从而实现脱氮效果。
2. 物化脱氮工艺2.1 化学沉淀法：通过添加化学药剂，使污水中的氮元素与药剂发生反应生成不溶于水的沉淀物，从而实现脱氮效果。
2.2 气浮法：将污水中的氮元素转化成气态，通过气浮设备将气态氮排出，从而实现脱氮效果。
2.3 膜分离法：利用特殊的膜材料，将污水中的氮元素与其他物质分离，从而实现脱氮效果。
3. 吸附脱氮工艺3.1 活性炭吸附法：利用活性炭的大比表面积和吸附性能，将污水中的氮元素吸附到活性炭表面，从而实现脱氮效果。
3.2 生物负载吸附法：将具有高氮吸附能力的微生物负载在特定的载体上，通过微生物的代谢作用将污水中的氮元素吸附和转化为无害物质。
4. 电化学脱氮工艺4.1 电解法：通过电解污水，利用电极上的化学反应将污水中的氮元素转化为氮气释放，从而实现脱氮效果。
4.2 电化学氧化法：利用电化学氧化反应将污水中的氮元素氧化为无害物质，从而实现脱氮效果。
5. 植物脱氮工艺5.1 水生植物法：利用水生植物的吸收作用，将污水中的氮元素吸收并转化为植物组织中的有机物。
5.2 人工湿地法：通过构建人工湿地，利用湿地植物和微生物的共同作用，将污水中的氮元素去除和转化。
总结：污水处理工艺脱氮是一项关键的环境保护工作。
通过生物脱氮工艺、物化脱氮工艺、吸附脱氮工艺、电化学脱氮工艺和植物脱氮工艺等不同方法，可以有效去除污水中的氮元素，减少对水体的污染。
脱氮除磷原理
脱氮除磷原理脱氮除磷是指通过一系列工艺手段，将废水中的氮和磷去除，以达到净化水质的目的。
脱氮除磷是水处理工程中非常重要的一环，也是保护水环境的关键步骤。
下面我们将介绍脱氮除磷的原理及其常见的处理方法。
首先，我们来介绍脱氮的原理。
氮在废水中的主要形式有氨氮、硝态氮和有机氮等。
脱氮的原理主要包括生物脱氮和化学脱氮两种方式。
生物脱氮是通过好氧条件下的硝化和厌氧条件下的反硝化作用，将氨氮和硝态氮还原成氮气的方式去除。
而化学脱氮则是通过添加化学药剂，将氨氮和硝态氮转化成氮气，达到脱氮的效果。
其次，我们来介绍除磷的原理。
废水中的磷主要以无机磷和有机磷的形式存在。
除磷的原理主要包括化学沉淀法、生物吸附法和生物除磷法等。
化学沉淀法是通过添加化学药剂，将废水中的磷沉淀下来，达到除磷的效果。
生物吸附法则是利用微生物对磷的吸附作用，将废水中的磷去除。
生物除磷法则是通过生物体内的磷释放和磷吸收过程，将废水中的磷去除。
综合来看，脱氮除磷的原理主要是通过生物作用和化学作用，将废水中的氮和磷去除，从而达到净化水质的目的。
在实际的水处理工程中，通常会采用生物处理和化学处理相结合的方式，以达到更好的脱氮除磷效果。
除了上述介绍的脱氮除磷原理，还有一些新型的脱氮除磷技术正在不断发展和应用。
例如，膜生物反应器、生物接触氧化法等技术，都在脱氮除磷领域取得了一定的应用效果。
这些新技术的出现，为脱氮除磷提供了更多的选择和可能性，也为水环境的保护和治理提供了新的思路和方法。
总之，脱氮除磷是水处理工程中非常重要的一环，其原理主要包括生物脱氮和化学脱氮、化学沉淀法、生物吸附法和生物除磷法等方式。
随着新技术的不断发展和应用，相信脱氮除磷技术将会在未来取得更大的突破和进步，为保护水环境作出更大的贡献。
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水处理中脱氮原理及工艺张路摘要：水资源短缺和水污染严重已经成为严重制约我国社会经济持续发展、危害环境生态、影响人民生活和身体健康的突出问题，迫切需要加以解决。
本文论述了我国水处理的概况以及脱氮的原理及传统脱氮工艺和新的脱氮工艺。
关键字：水处理；脱氮工艺1 氮污染概况我国水资源总量较为丰富，总量28124亿m3，位居世界第六，然而人均占有水资源量仅2340 m3，约为世界人均占有量的1/4。
并且我国水资源主要来源于降水，受大气环流、海陆位置、地形及地势等因素影响严重，在地域及时间上分布都极不均匀。
尤其近年来水资源短缺危机日益严重，如何合理配置现有水资源、在最大程度上避免水资源的浪费成为亟待解决的重大问题。
与此同时，全国年排污水量为350亿m3，城市污水集中处理率仅为百分之七，百分之八十的污水未经有效处理就排入江河湖海，使我国的水污染状况和水质富营养化十分严重，并进一步加剧了水资源的短缺。
可以说水资源短缺和水污染严重已经成为严重制约我国社会经济持续发展、危害环境生态、影响人民生活和身体健康的突出问题，迫切需要加以解决。
我国缺水的东北、华北和沿海地区，每年可回收污水量约五十多亿立方米，通过污水回用可以在相当程度上缓解全国的水资源紧缺状况，成为江，河，湖，地下水之外的新水源，从而促进工农业产值的大幅度提高。
污水的再生利用往往离不开脱氮除磷技术，这是因为传统的污水二级生物处理技术氮磷去除能力低，氮磷含量较高的再生污水回用于城市水体、工业冷却水、工业生产用水或者市政杂用水时将造成危害。
因此，当利用城市污水处理厂作为第二水源开发时，在污水再生利用过程中，对于某些回用对象，必须对氮和磷的含量加以控制。
近年来，由于过量的植物性营养元素氮、磷大量排入水体，水体的富营养化速度大大加快。
富营养化水指的是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，水中所含的这些营养物质足以使水体中的藻类过量生长，在随后的藻类死亡和随之而来的异养微生物代谢活动中，水体中的溶解氧很可能被耗尽，造成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现象。
藻类生长的限制性因素是氮和磷，其含量通常决定着藻类的收获量，所以水体中的氮和磷营养盐类的增长就成为藻类生长的主要原因。
近20年来，我国水环境污染和水体富营养化状况越来越严重。
在许多地区，防止饮用水源污染和水体富营养化己成为防止水污染的重要问题，在缺水地区实现污水资源化也已提到议事日程。
进入水体的氮磷营养来源是多方面的，其中人类活动造成的氮磷来源主要有以下几方面：1.1 工业和生活污水未经处理直接进入河道和水体；1.2 污水处理厂出水；1.3 面源性的农业污染物：包括肥料农药和动物粪便；1.4 城市来源：除了上面已提到的人粪便、工业污水外，目前仍然在大量使用的高磷洗涤剂是城市社会进入天然水体磷素的重要来源。
2 脱氮工艺原理废水中的氮一般以有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮等4种形态存在，生活污水中氮的存在形式是以有机氮和氨氮为主的，其中有机氮大约占到40％~50％，氨氮占50％~60％，一般情况下，生活污水中的亚硝酸盐氮和硝酸盐氮含量很低，不超过氨氮总量的1％。
氮的去除方法主要有生物法和化学法两大类。
生物法不但能去除有机物，还能将污水中的有机氮和氨氮通过生物硝化和反硝化作用转化为氮气，最终从污水中去除；而化学法通常只能去除氨氮，且存在处理费用高，可能对环境造成负面影响以及再生方法（指离子交换脱氮的饱和离子交换剂）尚未确定等问题，故目前仍以生物法较为实用。
下面是生物脱氮的工艺原理。
废水的生物脱氮是在传统的二级生物处理将有机氮转化为氨氮的基础上，通过硝化及反硝化细菌的作用，将氨氮转化为亚硝态氮和硝态氮并最终转化为氮气，从而达到脱氮的目的的过程。
生物脱氮通常包括以下几个阶段：3 脱氮工艺概述3.1传统脱氮工艺传统脱氮工艺可区分为生物脱氮和物理化学方法脱氮。
在生物脱氮系统中，不但要去除有机物，还要将污水中的有机氮和氨氮通过硝化—反硝化过程转化为氮气，最终从污水中去除。
物理化学脱氮方法不包括有机氮转化为氨氮和氨氮氧化为硝酸盐的过程，通常只能去除氨氮。
对于城市污水而言，一般来说生物脱氮的可行性和经济性要优于其他脱氮工艺。
但在某些特殊情况下，采用物理化学方法脱氮更适用。
3.1.1 物理化学脱氮方法物理化学脱氮方法包括折点加氯法、空气吹脱法、选择性离子交换法。
① 折点加氯法折点加氯法脱氮是将氯气或次氯酸钠投入污水，将污水中NH 4-N 氧化成N 2的化学脱氮工艺。
氯投加于水中后与水中的氨氮发生如下反应：++++→+H O H Cl NH HClO NH 224 O H NHCl HClO Cl NH 222+→+O H NCl HClO NHCl 232+→+O H Cl H HNO HClO NH 234454+++→+-++② 空气吹脱法空气吹脱法的原理是：污水中的氨氮存在着离解平衡：+++−→←H NH NH 34，当水体pH 值升高，水体中的氨氮向游离态氨转化。
空气吹脱法采用提高污水pH 值、反复形成水滴和通入大量循环空气以增加气水接触的办法来促使氨从水中向大气转移。
当水的pH 值升高到11左右时，水中的氨氮几乎全部以NH 3的形式存在，若加以搅拌、曝气等物理作用可促使氨气从水中向大气转移。
③ 选择性离子交换法选择性离子交换法是利用离子交换树脂对各种离子所表现的不同的亲和力或选择性，以沸石为原料，去除水中的离子态氨，对污水进行除氨氮处理。
阳离子交换树脂的离子交换反应可用下式表示：-+-++-+−→←+nA B R B A nR n n n由沸石对离子交换的选择交换顺序表可知沸石对氨离子有较高的选择性。
3.1.2生物脱氮生物脱氮过程包括三个反应：氨化反应、硝化反应、反硝化反应。
还包括生物同化作用。
简述如下：① 同化作用：污水中的一部分氮被微生物吸收作为生物体的组成成分。
② 氨化反应：氨化反应是指污水中的蛋白质和氨基酸在脱氨基酶作用下转化为氨氮的过程。
污水中的有机氮主要以蛋白质和氨基酸的形式存在。
在蛋白质水解酶的催化作用下，蛋白质水解为氨基酸。
氨基酸在脱氨基酶的作用下发生脱氨基作用，形成无机小分子氨氮。
人和高等动物所排泄的尿中含有尿素，尿素在尿素酶的作用下迅速水解生成碳酸铵。
因此生活污水中的氨氮主要来源于尿素的分解。
③ 硝化反应：硝化反应是由一类自养耗氧微生物完成的，包括两个步骤：第一步为亚硝化过程，是由亚硝酸菌将氨氮转化为亚硝酸盐，亚硝酸菌中有亚硝酸单胞菌属、亚硝酸螺杆菌属和硝化球菌属；第二步称为硝化过程，由硝酸菌将亚硝酸盐进一步氧化为硝酸盐，亚硝酸菌和硝酸菌统称为硝化菌，都利用无机碳化合物如CO 32-、HCO 3-和CO 2作为碳源，从NH 3、NH 4+或NO 2-的氧化反应中获取能量。
亚硝酸菌和硝酸菌的特性大致相似，但前者的世代期较短，生长率较快，因此较能适应冲击负荷和不利的环境条件，当硝酸菌受到抑制时，有可能出现NO 2-积累的情况。
④ 反硝化反应：反硝化反应是由一群异养型微生物完成的，它的主要作用是利用硝酸盐或亚硝酸盐氧化有机物提供给细菌能量，同时将硝酸盐或亚硝酸盐还原成气态氮或N 2O ，反应在无分子氧的条件下进行。
反硝化细菌在自然界很普遍，多数是兼性的，在溶解氧浓度极低的环境中可利用硝酸盐中的氧作为电子受体，有机物则作为碳源及电子供体提供能量并被氧化稳定。
由于从反硝化获得的能量低于利用氧气所获得的能量，所以反硝化被认为近似在缺氧条件下发生。
从NH 4+至NO 2-的转化，经历了三个步骤，六个电子的转移，可见亚硝酸盐的酶系统十分复杂，而硝化过程则相对简单些，只经历了一步反应，2个电子的转移。
反硝化反应一般以有机物为碳源和电子供体。
当环境中缺乏有机物时，无机盐如Na 2S 等也可作为反硝化反应的电子供体，微生物还可以消耗自身的原生质，进行所谓的内源反硝化。
--+++−→−+OH N NH CO NO N O H C 42542323275可见内源反硝化的结果是细胞原生质的减少，并会有NH 3的生成，因此废水处理中均不希望此种反应占主导地位，而应提供必要的碳源。
硝化和反硝化反应的进行是受到一定制约的。
一方面，自养硝化菌在大量有机物存在的条件下，对氧气和营养物质的竞争不如好氧异养菌，从而导致异养菌占优势；另一方面，反硝化需要提供适当的电子供体，通常为有机物。
上述硝化菌和反硝化菌的不同要求导致了生物脱氮反应器的不同工艺形式其工艺根据污水处理系统分类的不同可将生物脱氮系统分为活性污泥脱氮系统和生物膜脱氮系统，其分别采用活性污泥反应器和生物膜反应器作为好氧/缺氧反应器，以达到脱氮的目的。
活性污泥脱氮系统按含碳有机物的氧化、硝化、反硝化完成的时段和空间不同，将工艺划分为多极（段）活性污泥脱氮系统、单级（段）活性污泥脱氮系统。
前者微生物能在不同的环境中各白发挥，脱氮效率高。
但系统复杂，且需外加碳源。
增加了运行费用。
因此，很少应用到实际中去。
后者流程简单，占地少，不需外加碳源，但脱氮效率不高。
抗有毒物质冲击负荷能力不强。
目前，应用较多的污水处理工艺属于单级活性污泥脱氮系统的有A/O 工艺、A 2/O 工艺、氧化沟工艺、SBR 工艺等。
生物膜法脱氮系统目前大多处于实验阶段，生物滤池、生物转盘、生物流化床等常用的生物膜法处理构筑物均可设计使其具有去除有机物和硝化/反硝化功能。
3.2新的脱氮工艺随着新的脱氮机理和新的微生物种类的不断发现，无论是物化处理法还是生物处理法，新的脱氮工艺和新的机理都不断出现。
新的物理脱氮方法有UV/H 2O 2法利用紫外光照射促进H 2O 2对氨氮进行氧化脱氮。
下面重点介绍一下四种新的生物脱氮方法：3.2.1 短程硝化反硝化传统脱氮理论认为，实现废水生物脱氮必须使NH 4-N 经过完全硝化和反硝化才能使氨氮被完全去除。
而实际上从微生物转化过程来看，氨转化为亚硝酸盐和硝酸盐是由两种独立的细菌催化完成的两个不同反应，可以分开。
早在1975年V oet 就发现在硝化过程中HNO 2的积累现象并首次提出了短程硝化-反硝化生物脱氮理论。
短程硝化-反硝化就是将硝化控制在形成亚硝酸阶段，阻止亚硝酸的进一步硝化，然后直接进行反硝化，形成224N HNO NH →→+的脱氮过程。
短程生物脱氮的关键是如何控制硝化停止在HNO 2阶段。
由于在开放的生态系统中亚硝酸菌和硝酸菌为紧密的互生关系，因此完全的亚硝酸化是不可能的。
短程硝化的标志是稳定且较高的HNO 2积累即亚硝酸化率较高(其定量描述是NO 2-N 与总硝态氮（NO 2-N + NO 3-N ）之比大于50％)。
亚硝酸积累影响因素很多，可以通过调节温度、pH 值、氨浓度、DO 、氮负荷、有害物质和泥龄来实现。