生物脱氮除磷原理.doc
生物脱氮原理
（碳源）
（碳源）图1 硝化和反硝化过程
图2 A2/O工艺流程
水体中氮的存在形态
生物脱氮原理
1、氨化作用
在好氧或厌氧条件下，有机氮化合物在氨化细菌的作用下，分解产生氨氮的过程，常称为氨化作用。
有机氮
氨氮
2、硝化作用
以A 2/O 工艺为例，硝化作用主要发生在好氧反应器中，污水中的氨氮NH 4+-N 在亚硝酸细菌的作用下转化为亚硝酸氮
NO 2--N ，亚硝酸氮NO 2--N 在硝酸细菌的作用下进一步转化为硝酸氮NO 3-
-N 。
（见图1
左边）
亚硝酸细菌和硝酸细菌统称为硝化细菌，属于好氧自养型微生物，不需要有机物作为营养物质。
3、反硝化作用 反硝化作用主要发生在缺氧反应器中，好氧反应器中生成的硝酸氮NO 3--N 和亚硝酸氮NO 2--N 通过内循环回流到缺氧池中，在有一定碳源的条件下，由反硝化细菌先将硝酸氮NO 3--N 转化为亚硝酸氮NO 2--N ，亚硝酸氮再进一步转化为氮气N 2，水体中的氮从化合物转化为氮气进入到空气中，才能最终将污水中TN 降低。
（见图1右边）
反硝化细菌是异养兼性缺氧型微生物，其反应需要在缺氧环境中才能进行。
氨化菌
生物除磷原理
磷在自然界以2 种状态存在：可溶态（正磷酸盐PO43-）或颗粒态（多聚磷酸盐）。
所谓除磷就是把水中溶解性磷转化为颗粒性磷，达到磷水分离。
厌氧释磷
污水在生物处理中，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，同时产生自身生长所需的所需的能量，称该过程为磷的释放。
好氧吸磷
进入好氧环境后，聚磷菌活力得到充分恢复，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。
富含磷的污泥通过剩余污泥外排的方式最终使磷得到去除。
生物脱氮除磷原理及工艺
（2）反应过程 （3）反硝化反应的控制指标
①碳源
污水中的碳源，BOD5/T—N>3-5时，勿需外加 外加碳源，CH3OH（反硝化速率高生成CO2+H2O），
②PH值
当BOD5/T—N<3-5时
适当的PH值（6.5-7.5） ——主要的影响因素
PH>8，或PH<6，反硝化速率下降
8
同化反硝化
+4H
+4H
缓慢搅拌池
沉淀池
21
三、 生物除磷原理
霍米尔（Holmers）提出活性污泥的化学式 C118H170O51N17P 或C：N：P=46：8：1
※ 生物除磷——就是利用聚磷菌一类的的微生物，能够过量 的，在数量上超过其生理需要，从外部摄取磷，并将磷以聚合 形式贮藏在菌体内，形成高磷污泥，排出系统外，达到从废水 中除磷的效果。
设内循环
产生碱度,3.75mg碱度/mgNO3—N 勿需建后曝气池
回流水含有NO3—N（沉淀池污泥反硝化生成）
要提高脱氮率，要增加回流比
（2）影响因素与主要工艺参数
水力停留时间：3 ：1； 循环比：200%； MLSS值：大于3000mg/l; 污泥龄：30d; N/MLSS负荷率：0.03gN/gMLSS.d 进水总氮浓度：小于30mg/l。
活性污泥法的传统功能——去除水中溶解性有机物
1、同化作用
污水生物处理中，一部分氮备同化微生物细胞的 组分。按细胞干重计算，微生物中氮的含量约为 12.5%
4
2、氨化反应 与硝化反应 （1）氨化反应
RCHNH2COOH+O2氨化菌 RCOOH+CO2+NH3
3、硝化反应
（1）硝化过程
A-A-O生物脱氮除磷工艺的原理、控制及异常分析
A-A-O生物脱氮除磷工艺的原理、控制及异常分析一、A-A-O生物脱氮除磷的原理及过程A-A-O生物脱氮除磷工艺是活性污泥工艺,在进行去除BOD、COD、SS的同时可生物脱氮除磷。
在好氧段,硝化细菌将入流污水中的氨氮及由有机氮氨化成的氨氮,通过生物硝化作用,转化成硝酸盐;在缺氧段,反硝化细菌将内回流带入的硝酸盐通过生物反硝化作用,转化成氮气逸入大气中,从而达到脱氮的目的;在厌氧段,聚磷菌释放磷,并吸收低级脂肪酸等易降解的有机物;而在好氧段,聚磷菌超量吸收磷,并通过剩余污泥的排放,将磷去除。
以上三类细菌均具有去除BOD5的作用,但BOD5的去除实际上以反硝化细菌为主。
污水进入曝气池以后,随着聚磷菌的吸收、反硝化菌的利用及好氧段的好氧生物分解,BOD5浓度逐渐降低。
在厌氧段,由于聚磷菌释放磷,TP浓度逐渐升高,至缺氧段升至最高。
在缺氧段,一般认为聚磷菌既不吸收磷,也不释放磷,TP保持稳定。
在好氧段,由于聚磷菌的吸收,TP迅速降低。
在厌氧段和缺氧段,NH3-N浓度稳中有降,至好氧段,随着硝化的进行,NH3-N逐渐降低。
在缺氧段,由于内回流带入大量NO3-N,NO3-N瞬间升高,但随着反硝化的进行,NO3-N浓度迅速降低。
在好氧段,随着硝化的进行,NO3-N浓度逐渐升高。
二、A-A-O脱氮除磷系统的工艺参数及控制A-A-O生物脱氮除磷的功能是有机物去除、脱氮、除磷三种功能的综合,因而其工艺参数应同时满足各种功能的要求。
如能有效地脱氮或除磷,一般也能同时高效地去除BOD5。
但除磷和脱氮往往是相互矛盾的,具体体现的某些参数上,使这些参数只能局限在某一狭窄的范围内,这也是A-A-O系统工艺系统控制较复杂的主要原因。
1.F/M和SRT。
完全生物硝化,是高效生物脱氮的前提。
因而,F/M(污泥负荷)越低,SRT(污泥龄)越高。
脱氮效率越高,而生物除磷则要求高F/M低SRT。
A-A-O生物脱氮除磷是运行较灵活的一种工艺,可以以脱氮为重点,也可以以除磷为重点,当然也可以二者兼顾。
简述生物脱氮和生物除磷的基本原理和过程
生物脱氮和生物除磷是水环境治理中常见的技术手段，其基本原理和过程对于水质净化具有重要意义。
下文将分别对生物脱氮和生物除磷的基本原理和过程进行简要阐述，以便更好地理解和应用这两种技术手段。
一、生物脱氮的基本原理和过程1. 基本原理：生物脱氮是指利用生物的作用将水体中的氮气态化合物转化为氮气排放出去的过程。
其主要包括硝化和反硝化两个过程。
2. 过程：1）硝化作用：首先是硝化细菌将水体中的氨氮转化为亚硝酸盐，然后再将亚硝酸盐转化为硝酸盐的过程。
这一过程主要发生在水中砷、锰等微生物和有机物贪婪性好氧微生物的作用下。
2）反硝化作用：反硝化细菌将水中的硝酸盐还原成氮气气体，从而实现氮的脱除。
这一过程主要发生在水中缺氧或厌氧条件下，反硝化细菌在有机物的作用下进行。
二、生物除磷的基本原理和过程1. 基本原理：生物除磷是指利用生物的作用将水体中的磷物质转化为无机磷沉积或有机磷的过程。
其主要包括磷的吸附和磷的沉淀两个过程。
2. 过程：1）磷的吸附：指微生物在生长过程中，通过细胞活性或胞外聚合物等结合机制，将水体中的磷物质吸附到微生物体表面或细胞内，从而减少水体中的磷含量。
这一过程主要发生在水中的底泥、生物膜等介质上。
2）磷的沉淀：指在适当的环境条件下，微生物可以促进水中磷物质的沉淀作用，将磷固定到底泥中，从而减少水体中的可溶性磷含量。
这一过程主要发生在水中的缺氧或厌氧条件下。
生物脱氮和生物除磷是通过利用微生物的作用，将水体中的氮和磷物质转化为氮气或无机磷沉积的技术手段。
其基本原理和过程涉及硝化、反硝化、微生物吸附和微生物沉淀等生物学过程，在水环境治理中具有重要的应用价值。
希望通过本文的介绍，读者对生物脱氮和生物除磷技术有更深入的了解，并能更好地应用于实际的水质净化工作中。
生物脱氮和生物除磷作为水环境治理的重要手段，对于改善水体质量、保护生态环境具有重要意义。
在实际应用中，为了更好地发挥生物脱氮和生物除磷技术的效果，需要结合具体的水体特点和环境条件，采取相应的措施和管理方式，以确保技术的有效运行和水体的稳定净化。
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。
3
2
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
脱氮除磷与微生物学原理
❖ 此外，朱怀兰等通过对间歇式活性污泥法除磷处理工艺中积 磷菌的研究，分离出上述几种积磷菌以外，还有棒状菌群和 肠杆菌等。Brodixch（伯乐的克次）等人通过研究认为，不 动杆菌仅是总积磷菌的1%～10%，而假单胞杆菌和气单胞 杆菌可占15%～20%。此外，他们还发现诺卡氏菌 （Nocardia）体内具有聚磷颗粒。目前，有关积磷菌中哪 些或哪几种菌群占主要地位的问题，尚需进一步研究。
❖ 为此，对于水体中氮、磷的去除已越来越受到重视，许多国 家对废水氮、磷都制订了严格的排放标准。常规的活性污泥 主要去除废水中含碳化合物，而对氮、磷去除率很低。鉴于 此情况，废水的脱氮除磷技术近年来得到迅速发展。微生物 脱氮除磷技术由于具有处理效果好，处理过程稳定可靠、处 理成本低，操作管理方便等优点而得到广泛运用，为水体中 氮、磷的去除提供了有效手段。
❖ 采用“捷径反硝化”即硝化作用产生HNO2后就转入反硝 化阶段，可缩短曝气时间，节省运行费用。
❖ 废水中的C：N大于2.86时反硝化正常。低于这比值，反硝 化出现碳源不足，要投加外碳源。
❖ 四、微生物除磷原理、工艺及其微生物
❖ 在普通废水生化处理过程中，微生物除磷的同时吸收元素用 以合成细胞物质和合成ATP等，但只去除污水中约19%左右 的磷。残留在出水中的磷还相当高。故需用除磷工艺处理。
❖ ①泥龄（即悬浮固体停留时间θSRT）是重要控制指标，可 通过排泥控制泥龄，一般控制在五天以上，泥龄要大于硝化 细菌的比生长速度。否则，泥龄过短硝化细菌会流失，硝化 速率低。用生物接触氧化法有利于硝化作用。
❖ ②要供给足够氧，处理生活污水时，溶解氧一般控制在 1.2～2.0mg/L为宜.工艺废水则要看废水的有机物浓度(COD 和BOD)和NH3含量的高低,适当提高溶解氧。
生物脱氮除磷
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，每还原1gNO3--N所利用的氧量约2.6g。
反硝化-2
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 （1）反硝化菌属于异养型兼性厌氧菌，在缺氧条件下， 进行厌氧呼吸，以NO3-—O为电子受体，以有机物的氢为电子 供体。
亚硝酸氮，控制氨根离子与亚硝酸根离子比例为1：1，然后通 过厌氧氨氧化作为反硝化实现脱氮的目的。全过程为自养的好
氧亚硝化反应结合自养的厌氧氨氧化反应．无需有机碳源，对 氧的消耗比传统硝化/反硝化减少62.5%，同时减少碱消耗量和 污泥生成量。
二、硝化—反硝化过程影响因素
1．温度 硝化反应的适宜温度范围是30～35℃，温度不但影响硝化茵的比 增长速率，而且影响硝化菌的活性，在5～35℃的范围内，硝化反应 速率随温度的升高而加快，仅超过30℃时增加幅度减少，当温度低于 5℃时，硝化细菌的生命活动几乎停止。对于同时去除有机物和进行 硝化反应的系统，温度低于15℃即发现硝化速率迅速降低，低温对硝 酸菌的抑制作用更为强烈，因此在低温12～14℃时常出现亚硝酸盐的 积累。在30～35℃较高温度下，亚硝酸菌的最小倍增时间要小于硝酸 菌，因此，通过控制温度和污泥龄，也可控制反应器中亚硝酸菌的绝 对优势。 反硝化反应的最佳温度范围为35～45℃，温度对硝化菌的影响比 反硝化菌大。
6.2.1 生物脱氮除磷
氮和磷的排放会加速导致水体的富营养化，其次是氨 氮的好氧特性会使水体的溶解氧降低，此外，某些含氮化 合物对人和其他生物有毒害作用。因此，国内外对氮磷的 排放标准越来越严格。本章阐述生物脱氮除磷技术。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，尤其是能有效地利用常规的二 级生物处理工艺流程进行改造达到生物脱氮除磷的目的， 是日前应用广泛和最有前途的氮磷处理方法。
4.3生物脱氮除磷技术
NO3-一类的化合态氧也不允许存在，但在聚磷菌吸氧的好氧反
应器内却应保持充足的氧 (2)污泥龄 生物除磷主要是通过排除剩余污泥而去除磷的，因此剩 余活泥多少将对脱磷效果产生影响，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。有报导称 ：当污泥龄为30d时，除磷率为40％，污泥龄为17d时，除磷 率为50％，而当污泥龄降至5d时，除磷率高达87％。
(3) 后置缺氧-好氧生物脱氮工艺
可以补充外来碳源，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，反硝化速率 仅是前置缺氧反硝化速率的1/3-1/8，需较长停留 时间。
进水 二沉池 出水
好氧/ 硝化
缺氧
回流污泥 污泥
二、生物除磷工艺
1.概述 来源：人体排泄物以及合成洗涤剂、牲畜饲养场 及含磷工业废水 危害：促进藻类等浮游生物的繁殖，破坏水体耗 氧和复氧平衡；水质恶化，危害水资源。 包括：有机磷(磷酸甘油酸、磷肌酸)和无机磷( 磷酸盐，聚合磷酸盐) 去除方法： 常规活性污泥法的微生物同化和吸附； 生物强化除磷； 投加化学药剂除磷。
二、生物除磷工艺
72年开创，生物除磷和化学 曝气池：含磷污水进入，还有由除 沉淀池(I)：泥水分离， 4.生物除磷工艺 磷池回流的已经释放磷但含有聚磷 除磷相结合，除磷效果好. 含磷污泥沉淀，已除磷的 (2)弗斯特利普除磷工艺（Phostrip）： 菌的污泥。使聚磷菌过量摄取磷， 上清液作为处理水排放。 去除有机物（BOD和COD）, 可能还 有一定的硝化作用。
聚磷分解形成的无机磷释放回污水中—厌氧释磷。
好氧环境：进入好氧状态后，聚磷菌将贮存于体
内的PHB进行好氧分解并释放出大量能量供聚磷菌增
殖等生理活动，部分供其主动吸收污水中的磷酸盐，
微生物在污水处理中的应用—废水的生物脱氮除磷技术
废水脱氮
1.微生物脱氮原理 2.生物脱氮的影响 因素 3.生物脱氮工艺及 应用
废水除磷
1.微生物除磷原理 2.典型的除磷工艺
同步脱 氮除磷
1.同步脱氮除磷典 型工艺 2.废水同步脱氮除 磷技术的工程应用
53
1.生物脱氮除磷的原理
在生物脱氮除磷工艺中，厌氧池的主要功能是释放磷， 使污水中的磷浓度升高，溶解性的有机物被微生物细胞吸收 而是无水肿的BOD下降，另外，氨氮因细胞的合成而被去除 一部分，是水中氨氮浓度下降，但硝态氮含量没有变化。
无机氮 N.H,N.O
NH3 铵盐（NH4+） 硝酸盐
7
1.3废水中氮的来源、状态
状态
污染物
有机氮 复杂蛋白质、尿 素、核酸等
无机氮 NH3、铵盐等 硝酸盐等
污染来源
生活污水、农业固体废物 （养殖粪便）和食品加工 等工业废水
农田灌溉、化肥厂等工业 废水
8
1.4水中氮磷的危害
（1）过量氮、磷容易导致水体富营养化； （2）增加水处理成本、降低消毒、脱色等处理效率， （3）增加药剂药剂用量； （4）氨氮消耗水中溶解氧； （5）含氮化合物对人、生物有毒害作用。
小结
废水生物除磷原理 废水生物除磷影响因素 废水生物除磷工艺及应用
废水同步生物脱氮除磷 原理及工艺
主要内容
生物同步脱氮除磷的原理 生物同步脱氮除磷工艺及应用
随着经济的发展，大量含氮、磷物质排入环境，导致水 体污染日益加剧，给水体生态系统和人群健康造成极大的危 害，当磷大与0.01mg/l,氮大于0.1 mg/l,水体开始发生富营 养化。因此，需对废水脱氮除磷，以保护水生生态系统。
40
2.生物除磷原理
因此，在好氧厌氧交替条件下，活性污泥中的聚磷 菌以“厌氧释磷”和“好氧聚磷” 的机制，将磷最终以 剩余污泥的形式排出，彻底去除水中的磷。
《生物脱氮除磷》课件
有机物浓度和泥龄对生物除磷的影响也 较大，适宜的有机物浓度和泥龄需要针 对不同的工艺进行优化。
溶解氧浓度对生物除磷的影响较大，适 宜的溶解氧浓度范围为0.5-3mg/L。
温度对生物除磷的影响较大，适宜的温 度范围为10-30℃。
pH值对生物除磷的影响也较大，适宜的 pH值范围为6.5-8.5。
04 生物脱氮除磷技 术案例分析
温度
温度对生物脱氮效率有显著影 响，适宜的温度范围是20-30℃
。
pH值
pH值对硝化细菌和反硝化细菌 的生长和活性有重要影响，适 宜的pH值范围是7.0-8.0。
溶解氧
溶解氧对硝化反应和反硝化反 应均有影响，适宜的溶解氧浓 度是2-4mg/L。
碳源
碳源的种类和浓度对反硝化反 应有重要影响，常用的碳源有
某污水处理厂生物脱氮除磷运行管理
运行管理要点
为确保生物脱氮除磷工艺的稳定运行，需要定期对工艺参数进行监测与调整，如溶解氧、 pH值、温度等。同时，需要加强设备维护与保养，确保设备的正常运行。
应急处理措施
针对可能出现的异常情况，如污泥膨胀、污泥流失等，制定相应的应急处理措施，确保工 艺的可靠性。
人员培训与安全管理
某污水处理厂生物脱氮除磷效果分析
1 2 3
脱氮效果
通过合理的工艺控制，该污水处理厂的生物脱氮 效率较高，总氮去除率达到85%以上，满足国家 排放标微生物的聚磷作用，有效去除 磷元素，总磷去除率达到90%以上，显著降低水 体富营养化的风险。
经济效益与社会效益
该工艺的运行不仅提高了污水处理效果，减少了 污染物排放，同时也为污水处理厂带来了经济效 益和社会效益。
原理
生物脱氮基于硝化反硝化原理，通过好氧硝化和缺氧反硝化过程实现氮的去除 ；生物除磷则通过聚磷菌在厌氧和好氧环境下的代谢作用实现磷的去除。
脱氮除磷原理
脱氮除磷原理
脱氮除磷是一种常用的废水处理方法，它通过一系列化学过程将废水中的氮和磷去除掉。
脱氮除磷的原理主要包括生物处理和化学处理两个方面。
生物处理是脱氮除磷的主要手段之一。
在生物处理中，利用好氧和厌氧两种微生物的作用来降低废水中的氮和磷含量。
在好氧条件下，氨氮可以被氨氧化细菌氧化为亚硝酸盐，然后亚硝酸盐可被亚硝酸盐氧化细菌进一步氧化为硝酸盐。
通过这个过程，废水中的氮被转化为氨氮、亚硝酸盐和硝酸盐。
在厌氧条件下，通过一系列反应，废水中的磷可被还原成无机磷。
化学处理也是脱氮除磷的重要手段之一。
在化学处理中，常用的方法包括加入化学药剂和利用吸附剂去除废水中的氮和磷。
常用的化学药剂有聚合氯化铝、硫酸铁等。
这些药剂可与废水中的氮和磷反应，形成沉淀物或沉淀物颗粒，从而使废水中的氮和磷得以去除。
吸附剂则通过其表面特性和吸附能力去除废水中的氮和磷。
综上所述，脱氮除磷是通过利用生物处理和化学处理的方式，将废水中的氮和磷去除，从而达到净化废水的目的。
这些原理的应用可以在废水处理中起到重要作用，降低废水对环境的污染。