MSBR污水脱氮除磷处理工艺
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。
设计案例 - MSBR工艺——污水处理厂工艺新宠？(一)
设计案例| MSBR工艺——污水处理厂工艺新宠？（一）随着经济发展及人口增长，城市用地愈发紧张，集约的污水处理厂设计成为趋势。
目前，污水处理厂的核心处理工艺采用的传统工艺，如AAO、氧化沟等，往往占地面积大，吨水用地指标偏高。
MSBR工艺将SBR工艺与AAO工艺的优点结合，生化反应速率高，脱氮除磷效果好、运行灵活、控制方便，在处理效率、占地及运行费用方面均优于传统工艺。
目前，MSBR工艺越来越多地应用于国内污水厂的建设和改造，为面临高排放标准、低投资、有限用地的污水厂提供技术支持。
本系列通过实际工程案例介绍MSBR工艺在国内的推广应用。
本期以江苏省某污水厂为例，介绍如何在脱氮要求高和用地紧张的污水处理中合理应用MSBR工艺。
01 工程概况江苏某县的生活污水及工业废水由于天然河流造成分隔、管网输送距离较长，不适合经过收集再输送至现有的污水处理厂进行处理，需新建与之相匹配的污水处理设施。
污水处理厂的远期设计规模为10万m³/d，近期设计规模为5万m³/d，其中，一阶段设备安装规模为2.5万m³/d。
进水由生活污水和工业废水组成，其中，工业废水约占25%。
设计进水水质分别考虑生活及工业污水各自的水质特点，通过用水量权重加权平均可得。
出水水质满足国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》中一级A标准，设计进出水水质如表所示。
02 工艺流程2.1 核心工艺比选本工程进水BOD/COD=0.45，可生化性较好，可以采用生物处理方法去除有机物。
我国城市污水处理厂采用的二级处理核心工艺中，大部分仍然是传统活性污泥法在曝气方式、反应时间、反应池型等方面发展出的各种变型工艺，以氧化沟、AAO和SBR为主。
应用最多的AAO工艺为利用活性污泥在推流式厌氧-缺氧-好氧环境中的作用，实现有机物降解和除磷，以及混合液回流实现脱氮。
推流式反应池中，底物浓度随水流呈梯度降低，其起端的反应速率高，末端的生物因已经开始内源呼吸，反应速率低，整体反应速率不高，导致反应池停留时间偏长，占地偏大。
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;。
新型污水处理工艺——MSBR
新型污水处理工艺—-MSBR目前污水处理工艺的发展趋势是流程简洁、控制灵活、单元操作简单以及节约用地的一体化工艺流程，MSBR(改良型SBR）工艺在目前被认为是最新、集约化程度最高的污水处理工艺.从系统的可靠性、土建工程量、总装机容量、节能、降低运行成本和节约用地等多方面来看，均具有明显的优势.目前MSBR系统主要在北美和南美应用，韩国汉城正在建造亚洲第一座采用该工艺的污水处理厂。
我国仅有上海市为了合流污水处理厂的建设，对MSBR工艺进行了小试及中试，而深圳市盐田污水处理厂将是国内建设的首座采用此工艺的城市污水处理厂.本文拟对MSBR 系统的原理、运行方式及特点等作一介绍。
1 工作原理MSBR系统的运行原理如下：污水进入厌氧池，回流活性污泥中的聚磷菌在此进行充分放磷,然后混合液进入缺氧池进行反硝化.反硝化后的污水进入好氧池，有机物被好氧降解、活性污泥充分吸磷后再进入起沉淀作用的SBR池，澄清后污水排放。
此时另一边的SBR在1。
5Q回流量的条件下进行反硝化、硝化，或进行静置预沉。
回流污泥首先进入浓缩池进行浓缩，上清液直接进入好氧池,而浓缩污泥则进入缺氧池。
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，为随后进行的缺氧放磷提供更为有利的条件。
在好氧池与缺氧池之间有1。
5Q的回流量,以便进行充分的反硝化。
由其工作原理可以看出，MSBR是同时进行生物除磷及生物脱氮的污水处理工艺。
在工程实践中,通常将整个MSBR设计成为一座矩形池，并分为不同的单元，各单元起着不同的作用。
单元1和7的功能是相同的,均起着好氧氧化、缺氧反硝化、预沉淀和沉淀作用；单元2是污泥浓缩池，被浓缩的活性污泥进入单元3，上清液（富含硝酸盐）则进入单元6(也可以进入单元5)；单元3是缺氧池，除回流活性污泥中溶解氧在本单元中被消耗外，回流活性污泥中的硝酸盐也被微生物的自身氧化所消耗；单元4是厌氧池,原污水由本单元进入MSBR系统,回流的浓缩污泥在本单元中利用原污水中的快速降解有机物完成磷的释放；单元5是缺氧池,污水与由曝气单元6回流至此的混合液混合,完成生物脱氮过程；单元6是好氧池，其作用是氧化有机物并对污水进行充分的硝化,让聚磷菌在本单元中过量吸磷。
脱氮除磷的水污染处理工艺
脱氮除磷的水污染处理工艺近几十年来，水污染问题日益严重。
其中，氮和磷的排放是造成水体富营养化的主要原因之一。
为了解决这个问题，脱氮除磷的水污染处理工艺被广泛应用。
本文将对脱氮除磷的工艺进行详细介绍。
一、脱氮工艺1.生物法生物法是目前广泛使用的脱氮工艺。
主要包括生物硝化脱氮和生物反硝化技术两种方式。
生物硝化脱氮：通过硝化作用将氨氮先转化为亚硝酸盐，然后进一步转化为硝酸盐，最终转化成氮气释放。
生物硝化脱氮技术适合于高温和中温条件下的工业和城市污水处理。
生物反硝化技术：通过微生物将污水中的硝态氮还原成分子态氮。
生物反硝化技术在低温条件下和含有高浓度有机物或有毒物质的废水中有着较好的效果。
2.生物化学联合法生物化学联合法是将化学脱氮和生物脱氮相结合的方法。
将化学氮移除和Nitrifier-Denitrifier反应器相结合，可以同时去除废水中的氨氮、硝酸盐和有机氮。
二、除磷工艺1.生物法生物法反应器中添加特定的微生物种类，通过细胞内聚磷体的形成来去除废水中的磷。
生物法可以采用常温条件下的生物除磷法和PRB（磷酸根还原菌）方法。
生物除磷法：将一部分有机质转化为聚磷体，降低了废水中的磷浓度。
其中产生的胞外聚磷体通过化学加药破坏，从而将磷元素移除。
PRB技术：利用磷酸酯酶降解废水中的聚磷体，释放出其身上的磷元素，然后在还原本身成为无磷物质。
2.化学法化学法是使用化学物质来去除废水中的磷。
包括化学沉淀法和吸附法。
化学沉淀法：添加化学药剂，生成难溶的沉淀物，从而使废水中的磷以沉淀物的形式存在，达到去除的效果。
吸附法：利用化学吸附剂吸附废水中的磷元素，将其移除。
在吸附剂表面形成的吸附床与污水中的磷发生交换，达到去除的效果。
三、联合工艺脱氮除磷联合工艺是将脱氮和除磷相结合的工艺。
其中包括生物化学联合法、化学-生物工艺和物理化学-生物工艺。
联合工艺相比于单纯的脱氮或除磷工艺，具有去除效率高、运行稳定等优势。
综上所述，脱氮除磷是解决水污染的重要手段之一。
MSBR工艺流程及水质标准
1．工程概况某工业园区主导产业为电力、新材料、冶金、机械、纺织工业等，该园区污水处理厂设计总规模1万m3/d，一期规模0．5万m3/d，远期Kz=1．58，近期Kz=1．74。
污水处理厂进水标准参考《污水排入城镇下水道水质标准》GJ343-2010，出水标准执行GB18918-2002中一级B标准，详见下表。
表1设计水质以及排放标准图1MSBR工艺的组成及布置运行过程中，污水首先进入厌氧池，与来自泥水分离池、并经缺氧池Ⅱ反硝化后的混合液混合，使聚磷菌在此充分释磷，然后进入缺氧池Ⅰ继续进行反硝化。
反硝化后的混合液进入好氧池，完成有机物去除、硝化和聚磷菌的摄磷等功能，最后混合液进入SBR池Ⅰ或SBR池Ⅱ，在此进行最后的处理及泥水分离，并排出澄清出水(如图2所示)。
除两个SBR池外，工艺中其余各池均处于恒水位、连续运行的状态，其运行操作方式基本固定。
而对SBR池而言，当其中一个SBR池作为最后处理工段时，另一个SBR池则在1．5Q的回流量(至泥水分离池)的条件下以硝化、反硝化的模式运行或进行静止预沉淀。
运行期间始终进行污泥回流，并首先进入泥水分离池分离浓缩，上清液进入好氧池，浓缩污泥进入缺氧池Ⅱ，进行反硝化，并消耗掉污泥中DO和硝酸盐，为随后在厌氧池中的释磷过程创造有利条件。
图2MSBR工艺的运行原理3．工艺流程园区污水经厂外污水管道自流进入污水处理厂，污水经格栅去除污水中较大的漂浮物通过潜污泵进入调节池调节水质水量，以消除冲击负荷影响、稀释抑制物质，保证后续处理系统的正常运行。
出水再通过污水泵提升至反应池，加药搅拌混匀后再进入沉淀池，去除污水中的悬浮物和重金属离子等，出水进入预留的中和池，再自流进入水解酸化池，将大分子物质降解为小分子物质，将难生化降解物质降解为易于被好氧菌降解的物质，提高污水的可生化性。
经预处理后的污水自流进入MSBR池，通过曝气生化处理后，降解大量有机污染物并脱氮除磷。
MSBR池出水自流入消毒池，经紫外线消毒处理后排出厂外。
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。
污水脱氮除磷MSBR系统特点及工艺设计
文章 编 号 ： ０ ９ ７ ６ （ ０ ８ Ｏ — ０ １ ０ １０ — ７７ ２０ ）１ ０ ３ － ６
污水 脱 氮 除磷 Ｍ Ｓ Ｒ 系统 特点 及 工 艺设 计 Ｂ
张 玉 魁
（ 京 市 政 投 资 有 限 公 司 ， 京 １ ０ ８ ） 北 北 ００ ３
摘 要 ： 绍 了 一 种 用 于 污 水 高 效 脱 氮 除磷 的 ＭＳ Ｒ 工 艺 ， 集 中 了 Ａ／ 工 艺 与 Ｓ Ｒ 工 艺 的优 点 ， 连 续 流 与 序 批 操 介 Ｂ 它 ２ Ｏ Ｂ 将 作 巧 妙地 结 合 起 来 ， 能 在 全 充 满 且 维 持 恒 定 水 位 下 连 续 进 、 既 出水 ， 又能 根 据 水 质 波 动 调 节 系 统 的缺 氧 、 氧 反 应 时 间 。 好
ＭＳ Ｒ技术 起 源 于 ２ Ｂ ０世 纪 ８ ０年代 ， 先 为类 似 原
于 三 沟 氧化 沟 的 三池 系 统 ， 目前逐 步 发 展 成 为 多单
元组 合 系统 ， 系 统 由 ７个单 元 格组 成 。ＭＳ Ｒ反 应 其 Ｂ
池 的工艺 流程 如 图 ２所示
单元 １ 和单元 ７是 Ｓ Ｒ池 ， 元 ２是污 泥浓缩 池 Ｂ 单 （ 泥水 分 离池 ）单 元 ３是 预缺 氧池 ， 元 ４是厌 氧池 ， ， 单
Ｔｈ ｙｓｅ ｅＳ ｔ ｍ Ｃｈａ ａ ｔ ｒｓｉ ｎｄ Ｐｒ ｃ ｓ ｓｇ ｏ ＳＢＲ ｏ ｗａ ｎｉｒｆｃ ｔｏ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃａ ｏ ｅ ｓＤｅ ｉ ｎ ｆＭ ｆ ｒＳｅ ｇｅＤｅ ｔ ｉ ａ ｉ ｎ ｉ ａ ｄ ｅ ０ｓ ｈ０ ｉ ａ ｉ ｎ ｎ Ｄ ｐｈ ｐ ｒｚ ｔ０
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MSBR污水脱氮除磷处理工艺连续流序批式活性污泥法新工艺（Modified Sequencing Batch Reactor, 简称MSBR），是同济大学顾国维教授课题组对传统活性污泥法（SBR）进行了改进，在工艺流程和结构形式上综合了Bardenpho,A2/O，氧化沟，CAST等脱氮除磷工艺的优点，开发成功的最新成果。
MSBR污水处理新工艺能使吨污水处理厂投资减少近三分之一，而处理效果要优于传统的处理工艺。
该工艺为各种微生物繁殖创造了最佳的环境条件和水力条件，使有机物的降解、氨氮的硝化、磷的释放和吸收等生化过程一直处于高效反应状态，提高了降解效率，整个系统采用组合式联体结构，不需设备初沉池和二沉池，减少了占地面积，降低了运行费用。
MSBR工艺可根据具体情况进行流程布局：城市污水强化除磷系统：突出系统的除磷效果，保证最高的除磷效率，而脱氮效率可在一定的变化范围内调整。
城市污水高效除磷脱氮系统：可同时保证最高的脱磷和除氮效果，进一步提高了脱氮效率。
工艺污水处理系统：可根据处理对象和要求去除的污染物的不同进行相应的调整，适用于含高浓度氨氮有机污水处理。
系统自动控制：整个污水处理厂可实现自动控制，根据处理规模的大小和构筑物的设置设定几个PLC控制子站，可用上位机对系统设备的运行情况，、系统的运行参数进行实时监视，对故障情况及时给予声光报警，并可对系统参数进行设定，自动生成并打印有关数据报表，通过使用远程Modem，可对污水处理厂实行异地地监控和操作。
MSBR工艺与一般传统的活性污泥工艺相比还具有如下四个特性：1、MSBR池集水量及水质调节、生化反应与污泥沉淀功能于一身，无需另建二沉池，采用组合结构形式与其它工艺相比较而言，土建投资较少；2、MSBR系统的运行经历缺氧、厌氧、缺氧、沉淀等阶段，微生物可通过多种途径进行代谢，利用不同形态的氧源作为电子受体，使有机质的降解更完全且能耗又省，脱氮除磷效果更好；3、MSBR系统中污泥同样经过厌氧、好氧环境，筛选了优势菌种，抑制了丝状菌的生长，污泥的沉降性能和脱水性能良好，较低的剩余污泥产率和较高剩余污泥浓度使该系统更具有吸引力；4、污泥浓度高，耐冲击负荷能力强，能适合各种进水水质的有机废水处理；5、排放剩余污泥浓度高，体积小，剩余污泥处理方便简捷。
一、概述MSBR（Modified Sequencing Batch Reactor）是改良式序列间歇反应器，是C.Q.Yang等人根据SBR技术特点[1-3]，结合传统活性污泥技术，研究开发的一种更为理想的污水处理系统。
MSBR既不需要初沉池和二沉池，又能在反应器全充满并在恒定液位下连续进水运行。
采用单池多格方式，结合了传统活性污泥法和SBR技术的优点[4-5]。
不但无需间断流量，还省去了多池工艺所需要的更多的连接管、泵和阀门。
通过中试研究及生产性应用，证明MSBR法是一种经济有效、运行可靠、易于实现计算机控制的污水处理工艺。
一、MSBR的基本原理与特点1、MSBR的基本组成反应器的三个主要部分组成：曝气格和两个交替序批处理格。
主曝气格在整个运行周期过程中保持连续曝气，而每半个周期过程中，两个序批处理格交替分别作为SBR和澄清池。
如图1所示。
图1 MSBR平面布置图2、MSBR的操作步骤在每半个运行周期中，主曝气格连续曝气，序批处理格中的一个作为澄清池（相当于普通活性污泥法的二沉池作用），另一个序批处理格则进行以下一系列操作步骤，如图2所示。
步骤1步骤3步骤4步骤6图2 MSBR 的运行过程示意图步骤1：原水与循环液混合，进行缺氧搅拌。
在这半个周期的开始，原水进入序批处理格，与被控制回到主曝气格的回流液混合。
在缺氧和丰富的硝化态氮条件下，序批处理格内的兼性反硝化菌利用硝酸盐和亚硝酸盐作为电子受体，以原水及内源呼吸所释放的有机碳作为碳源，进行无氧呼吸代谢。
由于初期序批处理格内MLSS 浓度高，硝化态氮浓度较高，因此碳源成为反硝化速率的限制条件。
随着原水的加入，有机碳的浓度增加，提高了反硝化的速率。
来自曝气格和序批格原有的硝态氮经过反硝化得以去除。
另外，该阶段运行也是序批处理格中较高浓度的污泥向曝气格回流的过程，以提高曝气格中的污泥浓度。
步骤2：部分原水和循环液混合，进行缺氧搅拌。
随着步骤1中原水的不断进入，序批处理格内有机物和氨氮的浓度逐渐增加。
为阻止在序批处理格内有机物和氨氮的过分增加，原水分别流入序批处理格和主曝气格。
使序批处理格内维持一个适当的有机碳水平，以利于反硝化的进行。
混合液通过循环，继续使序批处理格原来积聚的MLSS向主曝气格内流动。
步骤3：序批格停止进原水，循环液继续缺氧搅拌。
此后中断进入序批处理格的原水。
原水在剩下的操作中，直接进入主曝气格。
这使得主曝气格降解大量有机碳，并减弱微生物的好氧内源呼吸。
序批处理格利用循环液中残留的有机物作为电子供体，以硝化态氮作电子受体，继续进行缺氧反硝化。
由于有机碳源的减少，缺氧内源呼吸的速率将提高。
来自主曝气格的混合液具有较低的有机物和MLSS浓度。
经循环，把序批处理格内的残余有机物和活性污泥推入主曝气格，在此进行曝气反应降解有机物，并维持物质平衡。
步骤4：曝气，并继续循环。
进行曝气，降低最初进水所残余的有机碳、有机氮和氨氮，以及来自主曝气格未被降解的有机物和内源呼吸释放的氨氮，并吹脱在前面缺氧阶段产生的截留在混合液中的氮气。
连续的循环增加了主曝气格内的微生物量，同时进一步降低序批处理格中的悬浮固体，降低了MLSS浓度，有利于其在下半个周期中作为澄清池时，减少污泥量以提高沉淀池的效率。
步骤5：停止循环，延时曝气。
为进一步降低序批处理格内的有机物和氮浓度，减少剩余的氮气泡，采用延时曝气。
这步是在没有循环，没有进出流量的隔离状态下进行。
延时曝气使序批处理格中的BOD5和TKN达到处理的要求水平。
步骤6：静置沉淀。
延时曝气停止后，在隔离状态下，开始静置沉淀，使活性污泥与上清液有效分离，为下半个周期作为澄清池出水做准备。
沉淀开始时，由于仍存在剩余的溶解氧，沉淀污泥中的硝化菌继续硝化残余的氨，而好氧微生物继续进行好氧内源呼吸。
当混合液中氧减少到一定程度时，兼性菌开始利用硝化态氮作为电子受体进行缺氧内源呼吸，进行程度较低的反硝化作用。
在整个半周期作为沉淀池，其出水质量是可靠的。
在这一步，可以从交替序批处理格中排放剩余污泥。
第二个半周期：步骤6的结束标志着处理运行的下半个循环操作开始。
通过两个半周期，改变交替序批处理格的操作形式。
第二个周期与第一个半周期的6个操作步骤相同。
3、MSBR法的主要运行特点（1）MSBR系统能进行不同配置的设计和运行，以达到不同的处理目的。
（2）每半个运行周期中，步骤的数量和每步骤所需的时间，取决于原水的特性和出水的要求。
这里介绍了6个运行步骤，但所需总的步骤可以被系统设计者所选择。
常常可以在实际运行中减少，以便使运行过程简单化。
例如，步骤1和步骤2能通过延长步骤1和减少步骤2的时间来合并这两步为一步。
增加步骤1的时间则增加序批处理格有机碳的量，这使得在不进原水的缺氧混合时间需要更长，以平衡步骤3。
也可以增加步骤，进行更多的缺氧、好氧序批操作，来处理有机物和氨氮浓度更高的原水，以达到更低出水总氨的要求。
（3）在每半个循环中，原水大部分时间是进入主曝气格。
接着是部分或全部污水进入作为SBR的序批处理格。
在主曝气格中完成了大部分有机碳、有机氮和氨氮的氧化。
另外，主曝气格在完全混合状态下连续曝气，创造了一个稳定的生物反应环境。
这使得整个设备能承受冲击负荷的影响。
（4）从序批处理格到主曝气格的循环流动，使得前者积聚的悬浮固体运送到了后者。
循环也把主曝气格内的被氧化的硝化氮运行到在半个循环的大部分时期处在缺氧搅拌状态下的序批处理格，实现脱氮的目的。
（5）污泥层作为一个污泥过滤器，对改善出水质量和缺氧内源呼吸进行的反硝化有重要作用。
4、MSBR法的应用于与发展MSBR技术已在几个污水处理厂应用，位于加拿大Saskatchewah 的Estevan 污水处理厂则为一实例。
虽然由于严寒造成一些冰冻问题，但污水厂还是取得了相当好的处理效率。
平均温度为13℃，系统处理效果（测试时间1996年4月-1997年3月）如表1所示。
表1 Estevan污水处理厂MSBR测试结果实践表明MSBR是一种可连续进水、高效的污水处理工艺，且简单，容积小，单池。
易于实现计算机自动控制。
在较低的投资和运行费用下，能有效地去除含高浓度BOD5、TSS、氮和磷的污水。
总之，系统在低HRT、低MLSS和低温情况下，具有优异的处理能力。
MSBR技术的研究与发展方向如下：（1）MSBR技术的进一步发展是生物除磷或同时脱氮除磷。
目前同济大学环境科学与工程学院对此正在作进一步的研究，并已取得了有重要理论意义与应用价值的研究成果。
（2）MSBR系统可以有各种不同配置，例如沟（渠）形式，且且现在已经在开发研究。
（3）MSBR生物处理的动力学模式研究，以提供普遍的设计和运行依据。
（4）MSBR运行过程智能化控制的研究，以实现系统的各操作过程，具有适应性和最优控制。
由于系统各格互联、交替操作，且可以通过选择、组合与取舍操作步骤，调整各操作步骤时间来控制运行，其运行过程比较复杂。
此外，如果进水水质变化，MSBR法的运行过程更具有非线性、时变性与模湖性的特点，难于用数学模型根据传统控制理论进行有效控制，因此对MSBR法这样复杂系统进行在线模湖控制，将能得到其它控制方式无法实现的令人满意的控制效果。
这也是MSBR法的一个重要研究方向。