污水的脱氮除磷
污水脱氮除磷的原理及其工艺
污水脱氮除磷的原理及其工艺一、污水脱氮原理：污水中的氮主要以无机氮和有机氮两种形式存在，其中无机氮包括氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮，有机氮主要包括蛋白质等有机物。
污水脱氮的主要原理是利用硝化反应和反硝化反应。
硝化反应是将氨氮转化为硝酸盐氮，该过程需利用到氨氧化细菌进行氧化作用，产生的硝酸盐氮可以被水中的反硝化细菌进一步还原为氮气释放到大气中。
这样就实现了对污水中氨氮的脱氮处理。
反硝化反应是将硝酸盐氮还原为氮气。
反硝化作用需要在无氧环境下进行，可通过添加外源电子供体（如甲烷、乙醇等）来提供反硝化细菌进行反硝化作用。
反硝化细菌利用硝酸盐氮作为电子受体进行还原，产生大量的氮气释放到大气中，实现了对污水中硝酸盐氮的脱氮处理。
二、污水除磷原理：污水中的磷主要以无机磷和有机磷两种形式存在，其中无机磷主要包括磷酸盐磷和亚磷酸盐磷，有机磷主要包括有机物中的磷酸酯等。
污水除磷的主要原理是利用化学沉淀法和生物吸附法。
化学沉淀法是通过给污水中添加适量的化学沉淀剂（如氯化铝、聚合氯化铝等）来与磷酸盐磷和亚磷酸盐磷反应生成难溶的沉淀物（如磷酸铝等），从而使磷被固定在沉淀物中，从而实现了对污水中无机磷的除磷处理。
生物吸附法是利用在废水生物处理系统中存在的一些微生物对磷进行吸附作用，这些微生物能将磷从废水中吸附到其细胞表面或胞囊中，从而实现了废水中磷的除磷处理。
三、污水脱氮除磷工艺：污水脱氮除磷工艺主要有一体化生物法、AO法和AB法等多种。
其中，一体化生物法比较常用，其工艺流程为：进水→除砂→调节池→好氧生物反应器（硝化反应）→缺氧生物反应器（反硝化反应）→二沉池（沉淀处理）→出水。
一体化生物法通过将硝化反应和反硝化反应合为一体，利用生物脱氮除磷技术处理污水。
系统中含有好氧区和缺氧区，其中好氧区负责氨氮的硝化反应，缺氧区则利用添加碳源（如甲醇、乙醇等）提供的外源电子供体来进行反硝化反应。
通过控制好氧区和缺氧区的进水比例，可实现对污水中的氮和磷的高效去除。
污水处理工艺脱氮除磷基本原理
污水处理生物脱氮除磷基本原理国外从六十年代开始系统地进行了脱氮除磷的物理处理方法研究，结果认为物理法的缺点是耗药量大、污泥多、运行费用高等。
因此，城市污水处理厂一般不推荐采用。
从七十年代以来，国外开始研究并逐步采用活性污泥法生物脱氮除磷。
我国从八十年代开始研究生物脱氮除磷技术，在八十年代后期逐步实现工业化流程。
目前，常用的生物脱氮除磷工艺有A2/O法、SBR法、氧化沟法等。
➢生物脱氮原理生物脱氮是利用自然界氮的循环原理，采用人工方法予以控制，首先，污水中的含氮有机物转化成氨氮，而后在好氧条件下，由硝化菌左右变成硝酸盐氮，这阶段称为好氧硝化。
随后在缺氧条件下，由反硝化菌作用，并有外加碳源提供能量，使硝酸盐氮变成氮气逸出，这阶段称为缺氧反硝化。
整个生物脱氮过程就是氮的分解还原反应，反应能量从有机物中获取。
在硝化和反硝化过程中，影响其脱氮效率的因素是温度、溶解氧、PH值以及碳源，生物脱氮系统中，硝化菌增长速度较缓慢，所以，要有足够的污泥泥龄。
反硝化菌的生长主要是在缺氧条件下进行，并且要用充裕的碳源提供能量，才可促使反硝化作用顺利进行。
由此可见，生物脱氮系统中硝化与反硝化反应需要具备如下条件：硝化阶段：足够的的溶解氧，DO值在2mg/L以上，合适的温度，最好在20℃，不能低于10℃，，足够长的污泥泥龄，合适的PH条件。
反硝化阶段：硝酸盐的存在，缺氧条件DO值在0.2mg/L左右，充足碳源（能源），合适的PH条件。
生物脱氮过程如图5—1所示。
反硝化细菌+有机物（氨化作用）（硝化作用）（反硝化作用）➢生物除磷原理磷常以磷酸盐（H2PO4-、HPO42-和H2PO43-)、聚磷酸盐和有机磷的形式存在于废水中，生物除磷就是利用聚磷菌，在厌氧状态释放磷，在好氧状态从外部摄取磷，并将其以聚合形态储藏在体内，形成高磷污泥，排出系统，达到从废水中除磷的效果。
生物除磷主要是通过排出剩余污泥而去除磷的，因此，剩余污泥多少将对除磷效果产生影响，一般污泥龄短的系统产生的剩余污泥量较多，可以取得较高的除磷效果。
污水处理中的脱氮与除磷技术
成本与能耗
综合考虑处理成本、能耗等因素，选择经济可行 的技术方案。
环保与安全
优先选择环保友好、安全可靠的技术，减少对环 境的影响。
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案例分析
生物脱氮与除磷技术的应用案例
序批式反应器（SBR）
SBR是一种常用的生物脱氮除磷工艺，通过间歇式反应和沉淀，实现生物脱氮 与除磷。该工艺具有较好的脱氮除磷效果，同时能够降低能耗和运营成本。
活性污泥法
活性污泥法是一种传统的生物脱氮除磷工艺，通过曝气和沉淀过程，使污水中 的有机物得到降解，同时实现脱氮除磷。该工艺适用于处理大规模的污水，但 需要较高的能耗和运营成本。
技术改进与创新案例
高效生物脱氮除磷技术
通过优化反应器设计和微生物种群， 提高生物脱氮除磷效率。例如，采用 高效硝化菌和聚磷菌等微生物，提高 硝化效率和聚磷效果。
物理除磷技术
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物理除磷技术是通过吸附、过滤、沉淀等方式去除污 水中的磷。
物理除磷技术适用于低磷含量和高浊度污水的处理， 具有处理效果好、操作简单等优点。
物理除磷技术需要定期更换吸附剂或过滤材料，且处 理效果受水质变化影响较大。
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脱氮与除磷技术的比较与选择
技术比较
脱氮技术
主要通过硝化、反硝化等过程去除污水中的氮元素，常用方法包括生物脱氮和化学脱氮。生物脱氮技 术成熟，但需要较高的能耗和较长的处理时间；化学脱氮技术效率高，但药剂消耗量大，成本较高。
人才培养与交流
加强污水处理领域的人才培养和国 际交流，引进国外先进技术和管理 经验，提高我国污水处理技术的整 体水平。
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生物除磷技术需要良好的硝化反应和混合液回流条 件，以保证聚磷菌的活性。
污水处理脱氮除磷工艺介绍及对比分析
污水处理脱氮除磷工艺介绍及对比分析污水处理是保护环境、维护人类健康和可持续发展的重要措施之一、污水处理需要对其中的有害物质进行去除，其中包括氮和磷等营养物质。
脱氮除磷是其中一项重要的工艺，下面将对其进行介绍及比较分析。
脱氮工艺主要有生物脱氮工艺和物理化学脱氮工艺两种。
1.生物脱氮工艺：生物脱氮是利用污水处理系统中的微生物来将氨氮转化为氮气释放到大气中的过程。
其中常用的生物脱氮工艺包括硝化-反硝化法和硝化亚硝化法。
-硝化-反硝化法：该方法分为两个阶段，第一步是将氨氮通过硝化菌转化为亚硝酸盐，然后在缺氧条件下使用反硝化菌将亚硝酸盐转化为氮气。
该工艺具有能耗较低和无需额外药剂的优点，同时还可以降低化学消耗物。
-硝化亚硝化法：该方法将硝化菌和亚硝化菌结合在同一反应器中，通过控制氧气浓度和反应温度来实现硝化和亚硝化的联合作用。
该工艺节省了处理污水的时间，同时也减少了系统的占地面积。
2.物理化学脱氮工艺：物理化学脱氮工艺主要包括空气氧化剂法和化学沉淀法。
-空气氧化剂法：该方法是利用氧气或臭氧等氧化剂来氧化污水中的氨氮，使其转化为氮气释放。
该工艺适用于处理高氨氮浓度的废水，并且不需要添加额外的化学品。
-化学沉淀法：该方法通过添加化学药剂来使污水中的氨氮与其结合，形成不溶性的沉淀物进行去除。
常用的药剂包括氢氧化钙、氯化铁和磷酸铁等。
该工艺适用于处理低氨氮浓度的废水，但需要使用额外的化学药剂。
除磷工艺主要有生物除磷工艺和化学除磷工艺两种。
1.生物除磷工艺：生物除磷工艺主要是通过利用污水处理系统中的一些微生物来将废水中的磷元素转化为不溶性的磷酸钙沉淀物进行去除。
该工艺包括聚磷酸盐法、硝化反硝化除磷法和反硝化聚磷酸盐除磷法等。
-聚磷酸盐法：该方法通过添加一定剂量的磷源来诱导有利微生物的适应和繁殖，使其在系统中大量积累。
随后，在缺氧条件下，这些微生物将磷元素从水中去除，形成不溶性的磷酸钙沉淀物。
该工艺操作简单、不需要额外药剂，但容易受到外界环境的影响。
污水脱氮除磷技术介绍
污水脱氮除磷技术介绍污水脱氮除磷技术是指对污水中的氮、磷进行有效去除的技术。
磷和氮是污水中的主要污染物之一，如果不进行有效去除，会导致水体富营养化，引发藻类大量繁殖，影响水体的生态平衡。
因此，对污水中的氮、磷进行去除是保护水体环境的重要措施之一一、污水脱氮技术1.生物脱氮法：生物脱氮法是利用特定微生物将污水中的氨氮转化为氮气排放。
这种方法需要提供好氧和缺氧条件，通过调控曝气和停氧时间，使特定微生物发挥作用。
目前常用的生物脱氮方法有硝化-反硝化法和厌氧氨氧化-硝化法两种。
2.化学脱氮法：化学脱氮法是指通过加入化学药剂使污水中的氮污染物发生化学反应，将氮污染物转化为氮气排放。
常用的化学药剂有硫酸铁、硫酸铝等。
这种方法操作简单，但药剂投入量大，处理成本较高。
3.膜法脱氮：膜法脱氮是利用气液界面上的气流驱动气体分子穿透膜，并利用膜的选择性透过性，选择性去除污水中的氮气。
膜法脱氮技术通常包括反渗透法(RO)、气体渗透法(GO)、气体渗透双极渗透法(GPD)等。
二、污水除磷技术1.化学除磷法：化学除磷法是通过加入化学药剂与污水中的磷形成沉淀物，将磷从污水中去除。
常用的化学药剂有氢氧化钙(Ca(OH)2)、氢氧化铝(Al(OH)3)等。
这种方法操作简单，但药剂投入量大，处理成本较高。
2.生物除磷法：生物除磷法是通过调控好氧-缺氧情况下特定微生物的生长环境，促使其在缺氧条件下吸收和积累磷。
常用的生物除磷方法有反硝化除磷法、AO法、高效耐磷生物工艺等。
3.吸附除磷法：吸附除磷法是通过将特定材料引入污水中，利用材料对磷的吸附性能，将污水中的磷吸附到材料表面。
常用的吸附材料有Fe3O4、氧化铝、活性炭等。
4.膜法除磷:膜法除磷是利用膜的选择性透过性，选择性去除污水中的磷。
常见的膜法除磷技术有微滤膜法(MF)、超滤膜法(UF)、纳滤膜法(NF)、反渗透膜法(RO)等。
需要注意的是，不同的工业场所的污水特性各异，其处理过程、工艺选择也会有所不同。
污水生物脱氮除磷的基本原理
污水生物脱氮除磷的基本原理
污水生物脱氮除磷是一种利用生物的代谢能力来降低污水中氮和磷的浓度的技术。
其基本原理是利用污水中的生物分解形成的氨氮，通过氨氧化、反硝化及硫酸还原这三个生物代谢过程，将氨氮转变成无害物质，并利用磷细菌将磷结合在污泥中，最终将氮和磷从污水中去除。
1、氨氧化过程
氨氧化过程是污水生物处理中脱氮的主要过程，也是把氨氮转变成无害物质的主要过程。
氨氧化的具体过程是把氨氮转变成氮气的过程，真正的氨氧化过程是由被称作氨氧化菌的细菌来承担的。
这些特殊的细菌需要降低水温、提高pH值和添加活性碳等外源物质的供给，才能进行氨氧化反应。
2、反硝化过程
反硝化过程是把亚硝酸氮转变成氮气的过程，它是生物处理中氮的最后一步转变过程，反硝化的最后产物是氮气，也就是说它是将氮从污水中最终去除出去的转变过程。
反硝化过程受反硝化菌的影响较大，反硝化菌属于好氧细菌，反硝化条件包括高氧化性、低温度、较高的pH值等。
3、硫酸还原过程
硫酸还原过程是通过硫酸还原菌将污水中的亚硝酸氮还原成氨氮的过程，它是把水中的氮含量降低的重要手段。
硫酸还原过程还可以与氨氧化过程相结合，从而提高去除氮的效率。
污水处理工艺中如何进行脱氮除磷？
污水处理工艺中如何进行脱氮除磷？氮、磷的主要危害：一是受纳水体富营养化；二是影响水源水质，增加给水处理成本；三是对人和生物有一定的毒害。
生物脱氮分为三步：1、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。
2、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钠的作用下被氧化成亚硝酸盐，然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。
3、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) 。
生物除磷原理所谓生物除磷, 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。
可分为三个阶段，,即细菌的压抑放磷、过渡积累和奢量吸收。
首先将活性污泥处于短时间的厌氧状态时,储磷菌把储存的聚磷酸盐进行分解,提供能量,并大量吸收污水中的BOD、释放磷( 聚磷酸盐水解为正磷酸盐) ,使污水中BOD 下降,磷含量升高。
然后在好氧阶段,微生物利用被氧化分解所获得的能量,大量吸收在厌氧阶段释放的磷和原污水中的磷,完成磷的过渡积累和最后的奢量吸收,在细胞体内合成聚磷酸盐而储存起来,从而达到去除BOD 和磷的目的。
脱氮除磷工艺1、传统A²/O 法即厌氧→缺氧→好氧活性污泥法。
污水在流经三个不同功能分区的过程中,在不同微生物菌群作用下,使污水中的有机物、氮和磷得到去除。
原污水的碳源物质(BOD)首先进入厌氧池聚磷菌优先利用污水中易生物降解有机物成为优势菌种,为除磷创造了条件,然后污水进入缺氧池,反硝化菌利用其它可利用的碳源将回流到缺氧池的硝态氮还原成氮气排入到大气中, 达到脱氮的目的。
废水脱氮除磷工艺
废水脱氮除磷工艺
废水脱氮除磷工艺是一种用于处理含有高浓度氮和磷的废水的技术，旨在减少这些有害污染物的排放，以满足环保标准。
以下是常见的废水脱氮除磷工艺：
1.生物脱氮除磷工艺：
生物脱氮（BNR）：生物脱氮是通过在废水处理系统中引入一些特定的微生物，将废水中的氮转化为氮气的过程。
这通常包括硝化和反硝化两个阶段，其中氨氮首先被氧化成亚硝酸盐，然后转化为氮气。
生物除磷（BPR）：生物除磷是通过引入能够吸附磷的微生物，将废水中的磷物质吸附并沉淀出来的过程。
2.化学脱氮除磷工艺：
化学沉淀：添加化学药剂，如氧化铁、氧化铝等，与废水中的磷形成沉淀物，从而实现除磷的效果。
这一过程通常被称为磷酸盐的化学沉淀。
硝化-脱硝：使用化学方法将废水中的氨氮氧化成硝酸盐，然后再还原成氮气。
3.物理化学脱氮除磷工艺：
生物物理化学一体化工艺：将生物处理、物理处理和化学处理结合在一起，以提高脱氮除磷效果。
膜分离技术：利用膜过滤技术，如超滤、反渗透等，从废水中去除氮和磷。
4.湿地处理：
人工湿地：利用植物和微生物的协同作用，通过湿地过程去除废水中的氮和磷。
自然湿地模拟：模仿自然湿地的生态系统，利用湿地中的植物和微生物去除废水中的有机和无机污染物。
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（3）硝化作用
硝化作用是由硝化细菌经过两个过程，将氨氮转化 成亚硝酸氮和硝酸氮。 氨氮的细菌氧化过程为：
此时使氨转化成亚硝酸氮。 亚硝酸氮的细菌氧化过程为：
此时，亚硝酸氮在硝化菌的作用下，进一步转化为硝 酸氮。 总反应为：
硝化菌对环境的变化很敏感，为了使硝化反应正常进 行，必须保持硝化菌所需要的环境条件，影响硝化反应的 主要因素有：
水中氨氮以氨离子(NH4+)和游离氨（NH3）两种形式 保持平衡关系为：
在城镇污水处理工艺中，主要采取生物脱氮技术。
污水生物处理中氮的转ຫໍສະໝຸດ 包括同化、氨化、硝化和反 硝化作用。
（1）同化作用
污水生物处理过程中，一部分氮（氨氮或有机氮）被 同化成微生物细胞的组分。
（2）氨化作用
有机氮化合物在氨化菌的作用下，分解、转化为氨态 氮，这一过程称为氨化反应。以氨基酸为例，其反应如下：
除磷技术分为化学除磷和生物除磷。 化学除磷的基本原理是通过投加化学药剂形成不溶性
磷酸盐沉淀物，然后通过固液分离将磷从污水中除去。 目前生物除磷的机理还没有彻底研究清楚，一般认为，
生物除磷过程中，在好氧条件下细菌吸收大量的磷酸盐， 磷酸盐作为能量的贮备；在厌氧状态下用于吸收有机底物 并释放磷。
四、生物除磷工艺
二、生物脱氮工艺
在城镇污水生物脱氮系统中，氮的转化过程如图 4.5.1所示。颗粒性不可生物降解有机氮经生物絮凝作用 成为活性污泥组分，通过剩余活性污泥将其从系统中去除； 颗粒性可生物降解有机氮经水解转化为溶解性有机氮。溶 解性不可生物降解有机氮随出水排出，溶解性可生降解有 机氮在有氧条件下经异养细菌氨化为氨氮，由硝化菌将氨 氮氧化为硝态氮，再在缺氧条件下由反硝化菌将硝态氮还 原成气态氮从污水中逸出。
无机氮又称为氨态氮（（NH3，NH4+），一般以NH3为主。无机 氮一部分是由有机氮经微生物的分解转化后形成的，还有一部分是来 自施用氮肥的农田排水和地表径流，以及某些工业废水。
有机氮和无机氮统称为总氮（TN）。
一、脱氮原理
污水脱氮技术可以分为物理化学脱氮和生物脱氮两种 技术。
物理化学脱氮有吹脱法、折点加氯法、选择离子交换 法、电渗析法、反渗透法、电解法等。
①溶解氧 ②温度 ③pH和碱度 ④有机物浓度 ⑤污泥龄 ⑥重金属及有害物质
（4）反硝化作用
反硝化作用是在缺氧（不存在分子态游离溶解氧）条 件下，将亚硝酸氮和硝酸氮还原成气态氮(N2)或N2O、NO。 参与这一生化反应的是反硝化细菌，这类细菌在无分子氧 条件下，将硝酸根和亚硝酸根作为电子受体。
反硝化的简化生物化学反应式如下：
（4）前置反硝化脱氮(A/O)工艺
A /O工艺的工作过程为：原污水、回流污泥同时进入 系统之首反硝化的缺氧池，与此同时，后续反应器内已进 行充分反应的硝化液的一部分回流至缺氧池，在缺氧池内 将硝态氮还原为气态氮，完成生物脱氮。之后，混合液进 入好氧池，完成有机物氧化、氨化、硝化反应。
三、 除磷原理
（1）传统活性污泥法脱氮工艺
传统活性污泥法脱氮是指污水连续经过三套生物处理 装置，依次完成碳氧化、硝化、反硝化三个过程，分别在 第一级的曝气池、第二级的硝化池、第三级的反硝化反应 器内完成。其中每套系统都有各自的反应池、二沉池和污 泥回流系统。
（2）二级生物脱氮系统
这种系统是在第一级中同时完成碳氧化和硝化等过程， 经沉淀后在第二级中进行反硝化脱氮，然后混合液进入最 终沉淀池，进行泥水分离。
（3）单级生物脱氮系统
此种系统的特点是没有中间沉淀池，仅有一个最终沉淀 池。有机污染物的去除和氨化过程、硝化反应在同一反应器 中进行，从该反应器流出的混合液不经沉淀，直接进入缺氧 池，进行反硝化。所以该工艺流程简单，处理构筑物和设备 较少，克服了上述多级生物脱氮系统的缺点。但是，存在着 反硝化的有机碳源不足，难于控制，以及出水水质难于保证 等缺点。
首先，原废水与含磷回流污泥一起进入厌氧池，除磷 菌在这里完成释放磷和摄取有机物。
混合液从厌氧池进入缺氧池，本段的首要功能是脱氮， 硝态氮是通过内循环由好氧池送来的。
然后，混合液从缺氧池进入好氧池，去除BOD，硝化 和吸收磷等项反应都在本反应器内进行。
最后，混合液进入沉淀池，进行泥水分离。
任务5 污水的脱氮除磷
任务5 污水的脱氮除磷
一、脱氮除磷 二、生物脱氮工艺 三、除磷原理 四、生物除磷工艺 五、同步脱氮除磷工艺
一、脱氮原理
在自然界中，氮以有机氮（Org-N）和无机氮（Inorganic-N） 两种形态存在。
有机氮（Org-N）主要来源于生活污水、农业废弃物和某些工业 废水。
弗斯特利普（ Phostrip）除磷工艺，是将生物除磷 和化学除磷相结合的—种工艺，其流程如图4.5.4。
五、同步脱氮除磷工艺
同步脱氮除磷工艺目前有巴颠普（Bardenpho）法 和A2/O法。
A2/O工艺，是英文（Anaerobic-Anoxic-Oxic）第 一个字母的简称，即厌氧—缺氧—好氧法，如图4.5.5所 示
情境4 城镇污水处理
本
章
单元1 城镇污水处理对象与方法
内
单元2 城镇污水处理工艺
容
单元3 城镇污水处理运行与管理
单元2 城镇污水处理工艺
任务1 污水的物理处理 任务2 污水的活性污泥法处理 任务3 污水的生物膜法处理 任务4 污水的厌氧生物处理 任务5 污水的脱氮除磷 任务6 污水的消毒处理 任务7 污水的回用处理 任务8 污水的自然生物处理 任务9 污泥的处理与处置