第七章 污水除磷技术
7-2废水除磷技术
废水生物/化学除磷研究及应用现状水污染控制生物除磷技术究四川大学环境科学与工程系杨平2013年11月提纲一、P的存在形态及对水体的危害二废水生物除磷原理二、废水生物除磷原理三、废水生物除磷常用工艺四、化学沉淀法废水除磷一、二氧化硫的来源及危害废水中P的存在形态及对水体的危害9常见形态：磷酸盐(H PO-、HPO2-、PO3-常见磷(2444)聚磷酸盐9来源：生活污水、磷矿、磷肥工业、合成洗涤剂厂等。
9危害：P是引起水体富营养化的限制因子。
一、P的存在形态及对水体的危害20世紀80年代以来中国では透明度が低く貧酸素化悪臭を放藻類等が異常増殖工業排水農業排水生活排水多くの湖沼、ダムなど水域のリン、窒素増加有害物質により水生生物が死滅緑色、褐色、赤褐色等に変色水処理施設を腐食悪臭を放つ処理水質を悪化一、P的存在形态及对水体的危害鸭子水体富营养化实例四川乐至县一、P的存在形态及对水体的危害水体富营养化实例滇池2011-10一、P 的存在形态及对水体的危害河道及排污四川，2011-11一、P 的存在形态及对水体的危害成都パンダ基地天が湖水体富营养化实例北京朝陽公園⽔碓湖2012金堂国际铁人三项赛一、P 的存在形态及对水体的危害2012金堂国际铁人三项赛一、P 的存在形态及对水体的危害2012金堂国际铁人三项赛（9月8至9日）一、P 的存在形态及对水体的危害二、废水生物除磷原理2.1 废水生物除磷原理•实质：好氧聚磷利用聚磷菌吸入过量磷形成利用聚磷菌吸入过量磷，形成“高磷污泥”，排出污泥可以去除磷。
厌氧放磷。
二、废水生物除磷原理2.2废水生物除磷机理图产酸菌有机基质厌氧区H B ─一种碳源有机物P H B ─ 聚 羟基丁酸好氧区β聚 P PHB PHB聚P 乙 酸聚磷菌放 磷吸 磷O 2P 聚磷菌聚磷菌聚磷菌生物除磷机理图P 种碳源有机物，起储能作用。
二、废水生物除磷原理2.3废水生物除磷特性曲线P出P B OD5浓度进水厌氧好氧(缺氧)出水污泥回流A 段O 段二沉池工艺流程析释放P 的净去除B O D5A 1/O 生物除磷特性曲线三、废水生物除磷常用工艺3.1A/O 工艺释放磷去有机物、沉淀处理水原废水吸入磷池．．．．．．．． ．．．．．．．.....．.．....*．..*污泥回流剩余污泥（厌氧A ）（好氧O ）.三、废水生物除磷常用工艺3.2A 1-A 2/O 工艺N 2碱内循环（硝化液回流）提高废水可生化性反硝化反 应 器有机物去除、吸磷硝化反应器沉淀池．．．．．．．． ．．．．．．．.....．.．....*．..*污泥回流处理水原废水剩余污泥（厌氧A ）（缺氧A ）（好氧O ）.放磷氨化去有机物吸磷硝化三、废水生物除磷常用工艺3.3A 1-A 2/O 改进工艺N 2碱内循环（硝化液回流）提高废水可生化性反硝化反 应 器有机物去除、吸磷硝化反应器沉淀池．．．．．．．． ．．．．．．．．.....．.．....*..*污泥回流处理水原废水剩余污泥（厌氧A ）（缺氧A ）（好氧O ）.放磷氨化去有机物吸磷硝化三、废水生物除磷常用工艺3.4A 1-A 2/O 工艺特性曲线三、废水生物除磷常用工艺3.5 UCT 工艺三、废水生物除磷常用工艺3.5 改良的UCT 工艺缺氧混合液回流硝化混合液回流出水厌氧池缺氧池缺氧池好氧池沉淀池进水污泥回流剩余污泥三、废水生物除磷常用工艺3.6 Bardenoho 工艺N 2内循环N 2反硝化反 应 器有机物去除、吸磷硝化反应器沉淀池．．．．．．．． ．．．．．．．．.....．.．....*..*污泥回流处理水原废水剩余污泥（厌氧A）（好氧O）.放磷去有机物吸磷硝化反硝化反 应 器（厌氧A）有机物去除、吸磷硝化反应器放磷（好氧O）去有机物吸磷硝化三、废水生物除磷常用工艺3.7 Phoredox 工艺N 2内循环N 2反硝化反 应 器有机物去除、吸磷硝化反应器沉淀池．．．．．．．． ．．．．．．．.....．.．....*．..*污泥回流处理水原废水剩余污泥（厌氧A）（好氧O）.放磷去有机物吸磷硝化反硝化反 应 器（厌氧A）有机物去除、吸磷硝化反应器放磷（好氧O）去有机物吸磷硝化三、废水生物除磷常用工艺3.8 其他工艺(1) A+A 2/O 的AB 工艺A 段B 段硝化液回流曝气池厌氧池缺氧池好氧池中间池二沉池进水污泥回流A-A 2/O 工艺污泥回流剩余污泥出水剩余污泥三、废水生物除磷常用工艺3.8 其他工艺(1) SBR 、CASTA 等工艺曝气池(间歇曝气)进水出水初沉池SBR 工艺选择段 主反应区进水CAST 工艺出水初沉池三、废水生物除磷常用工艺3.8 其他工艺(2) 氧化沟工艺处理水缺氧区反硝化脱氮好氧区去B O D 、硝化进水曝气区B O D 去除转碟三、废水生物除磷常用工艺3.9 影响因素¾溶氧DO ，厌氧低、好氧高¾氧化还原电位氧化位¾有机物¾污泥龄(细胞平均停留时间)，长好¾温度5~30度¾pH 6~8¾金属离子三、废水生物除磷常用工艺3.10 国内应用实例昆明兰花沟污水处理厂卡鲁塞尔氧化沟项目TP (mg/L)TN (mg/L)原水2~430处理水小于1.0氨氮小于1.0三、废水生物除磷常用工艺3.10 国内应用实例深圳盐田污水处理厂(MSBR)项目BOD 5COD Cr TSS TN TP 处理水(mg/L)105020151三、废水生物除磷常用工艺3.10 国内应用实例广州市大坦沙废水处理厂项目TP (mg/L)TN (mg/L)原水540处理水小于2.0氨氮小于15三、废水生物除磷常用工艺3.11 工艺小结Bardenpho 工艺改进的Bardenpho 工艺三、废水生物除磷常用工艺3.11 工艺小结Johannesburg 工艺改进的UCT 工艺四、化学沉淀法废水除磷4.2 各离子除磷反应式溶度积平衡常数的对数值Fe 3++PO 43-== FePO 4233Fe 2++2PO 43-== Fe 3(PO 4)230如：Fe 3+时，理论上所需的Fe 3+和PO 43-质量比为1：1；用Fe 2+时为3：2；实际工程中用量大些。
污水处理中的除磷与除氮技术
生物除磷应用
生物除磷技术适用于大多 数类型的污水，具有处理 效果好、运行稳定、成本 低等优点。
化学除磷
化学除磷原理
通过投加化学药剂，使磷 转化为不溶性磷酸盐，然 后通过沉淀或气浮等方法 将其从污水中分离出来。
化学除磷方法
常用的化学除磷剂包括石 灰、铁盐、铝盐等，选择 合适的除磷剂可以提高除 磷效果。
04
除磷与除氮技术的比较 与选择
技术比较
除磷技术
生物除磷、PAM结合PAC、高盐度及高浓度氨氮 废水除磷等。
除氮技术
硝化反硝化、短程硝化反硝化、同时硝化反硝化 、生物脱氮等。
技术优缺点比较
各种除磷与除氮技术都有其独特的优缺点，适用 于不同的水质条件和排放标准。
选择依据
污水水质
不同的污水水质需要采用不同 的除磷与除氮技术。
化学沉淀
向废水中投加沉淀剂，使氨氮以 沉淀形式分离，但可能产生二次
污染。
离子交换
利用离子交换剂将氨氮从废水中 吸附出来，再通过再生剂进行回
收。
物理脱氮
蒸馏法
通过加热使废水蒸发，氨氮以气 体形式随水蒸气一起挥发出来， 再冷凝回收。
吸附法
利用吸附剂吸附废水中的氨氮， 达到去除效果，常用的吸附剂有 活性炭、沸石等。
化学除磷应用
化学除磷技术适用于含磷 量较高的污水，具有处理 效率高、操作简单等优点 ，但运行成本较高。
物理除磷
物理除磷原理
利用物理方法，如沉淀、过滤等 ，将污水中的磷去除。
物理除磷方法
常用的物理除磷技术包括沉淀池、 过滤器等，通过物理作用将污水中 的磷去除。
物理除磷应用
物理除磷技术适用于含磷量较低的 污水，具有处理效果稳定、成本低 等优点，但处理效率相对较低。
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。
05
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
02
01
03
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。
04
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。
污水处理中的除磷技术研究
污水处理中的除磷技术研究污水处理是一项关乎环境保护和人类生活质量改善的重要工作。
其中，除磷技术在去除污水中的磷元素方面起着至关重要的作用。
本文将从污水中磷的来源、除磷技术分类和研究进展等方面进行探讨。
一、污水中磷的来源污水中的磷主要来自于农业、工业和生活污水。
农业排放的农业化肥和农作物残渣中的磷元素是主要来源之一。
工业废水排放中的磷来自于化肥、石油加工、冶金等工业过程。
此外，家庭使用的洗涤剂和肥皂中所含的磷也会随污水一同排放进入水环境。
二、除磷技术分类目前，常见的除磷技术主要包括生物学法、化学法和物理法。
1. 生物学法生物学法主要依赖于微生物的作用来去除污水中的磷。
其中，生物好氧除磷和生物厌氧除磷是两种常见的生物学法。
生物好氧除磷是指通过好氧微生物活动将污水中的磷转化为无机磷，在生化池中实现磷的去除。
此方法具有节能、操作简便等优点，但对水质要求较高。
生物厌氧除磷则利用厌氧条件下的微生物，通过缺氧的环境和适当的条件，使微生物发酵产生酸，进而将磷转化为可沉淀的无机磷酸盐。
2. 化学法化学法主要通过化学沉淀等方式去除污水中的磷。
其中，化学沉淀法是最常用的一种。
化学沉淀法通过加入金属盐（如铁盐或铝盐）到污水中，使得磷元素与金属离子结合生成不溶于水的盐类沉淀物，从而实现磷的去除。
该方法操作简单、效果明显，但需要对投加金属盐的种类和用量进行精细调控，以确保沉淀效果。
3. 物理法物理法主要是通过物理处理过程去除污水中的磷。
其中，膜技术和吸附剂技术是较为常见的物理法。
膜技术通过超滤、反渗透等膜过程去除污水中的磷。
膜技术具有高效、稳定等特点，但相对成本较高。
吸附剂技术则借助吸附剂来吸附污水中的磷元素。
常用的吸附剂包括活性炭、合成树脂等。
该技术具有高效、无二次污染等优点。
三、研究进展随着对水环境保护要求的不断提高，除磷技术研究也在不断深入。
目前，一些新型的除磷技术逐渐应用于污水处理领域。
其中，生物吸附法是一种较新的除磷技术，可通过调控微生物膜的生长，将磷元素吸附在微生物膜上，并通过后续工艺实现磷的去除。
城市生活污水除磷技术
城市生活污水除磷技术城市生活污水除磷就是指将污水中的磷酸盐通过多种方式转化为固体颗粒，以此来从污水中将磷排除。
从这些固体颗粒来看，其属于不可溶解的磷酸盐沉淀物，或者是活性污泥中的微生物固体，亦或是人工湿地植物组分。
从城市生活污水除磷技术来看，现阶段污水除磷的技术种类很多，但是除磷效果好、应用范围较广的主要为生物法和化学沉淀法。
1、生物除磷技术一、聚磷菌除磷原理生物除磷技术就是利用微生物的超量吸磷现象来实现的。
从生物除磷技术的应用来看，主要为厌氧放磷、好氧吸磷。
从整个生物除磷过程来看，先将污水置于厌氧环境中，通过兼性细菌发酵作用将溶解性化学需氧量准化为具有挥发性的有机酸，此时聚磷细菌会将有机酸转化为聚羟基烷基酸，同时聚磷菌会将细胞中的聚磷酸盐水解成正磷酸盐释放到细胞以外，聚磷酸以氧气作为电子受体，并通过聚-D一羟丁酸代谢产生能量，能够将生活污水中的磷酸盐过量摄取，从而形成新的细胞物质，整个过程就是好氧吸磷的过程，以此来实现污水中除磷的目的。
二、反硝化除磷菌除磷原理近几年来，人们对城市生活污水除磷技术的研究逐渐地加深，发现了一种具有兼性的厌氧反硝化除磷细菌，其能够在厌氧的条件下对磷进行吸收。
反硝化除磷菌以硝酸盐作为电子受体，在反硝化的同时完成吸磷的作用，反硝化除磷工艺就是运用这一原理来实现的，将反硝化与除磷合二为一，同时实现脱氮除磷的目的。
从反硝化除磷菌除磷的过程来看，其是将反硝化与除磷这两个不同的生物过程利用一个细菌在同一过程中完成。
其中聚羟基脂肪酸酯不仅是反硝化除磷菌的碳源，也是能量储存物质，具有双重的效果，可以说该种除磷原理既可以达到除磷的目的，还能够节省碳源，属于一种可持续的生活污水除磷技术。
2、化学除磷技术化学除磷法是指利用可溶性的钙盐、铁盐、铝盐等与生活污水中的磷酸盐发生反应后形成不溶性的磷酸钙、磷酸铁、磷酸铝等沉淀物。
从化学除磷技术的应用过程来看主要是通过化学沉淀来实现的，其包括化学沉析、絮凝、固液分离三个过程。
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。
污水处理中的深度除磷技术
常用的高级氧化除磷剂包括过氧化氢、 臭氧、芬顿试剂等，它们能够产生具有 强氧化性的羟基自由基，将污水中的磷
元素氧化。
高级氧化除磷技术的优点是除磷效率高 、反应速度快，但同时也存在成本较高
、对设备腐蚀性较大的问题。
活性炭吸附除磷技术
活性炭吸附除磷技术是利用活性炭的吸附性能，将污水中的磷元素吸附在活性炭表面，从而实现除磷 的目的。该技术适用于处理低浓度磷的污水。
02
在电化学除磷过程中，电流通过电极时会产生氧化还原反应，将污水中的磷元 素转化为高价态的磷酸盐或氧化态磷。同时，电解反应还能产生具有絮凝作用 的氢氧化物，进一步提高除磷效果。
03
电化学除磷技术的优点是操作简单、能耗较低，但同时也存在电极腐蚀、生成 物处理等问题。
04
深度除磷技术的优势与 挑战
技术优势
活性炭的吸附性能取决于其比表面积、孔结构以及表面化学性质等因素。为了提高除磷效果，通常需要 对活性炭进行改性或负载金属离子。
活性炭吸附除磷技术的优点是操作简单、成本较低，但同时也存在吸附容量较小、再生困难等问题。
电化学除磷技术
01
电化学除磷技术是利用电解反应将污水中的磷元素转化为磷酸盐或氧化态磷的 方法。该技术适用于处理低浓度磷的污水。
物理除磷是指利用物理方法， 将污水中的磷元素通过吸附、 沉淀、过滤等方式去除的方法 。
常用的物理除磷技术包括沉淀 池、吸附剂、活性炭等，处理 效果稳定，操作简单。
但物理除磷技术对于低浓度含 磷废水处理效果不佳，且需要 定期更换吸附剂或活性炭。
03
深度除磷技术
高级氧化除磷技术
高级氧化除磷技术是一种利用强氧化剂 将污水中的磷元素转化为磷酸盐或氧化 态磷的方法。该技术具有较高的除磷效
污水的生物除磷技术
、
，
。
．
氧池能有一部分确保无离子态的氧， 为磷的 释 放 创 造 条件 。 另 外 ， 果 将 污 水 进 水 与 如
回流 污 泥在 一级 厌 氧池 内混 合 ， 除磷 效果 对 会 有 明显 的改 善 。 Ｂ ｒ ｅ ｐ ｏ工 艺 涵 盖 ａｄｎ ｈ 了 二级缺 氧 及好 氧 过程 ， 有较 好 的 脱磷效 具
果， 但Ｔ艺流程 长、构筑物 多是该法 的 一
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的 １％ ～２ ％ ） 分 流到 专 门 的 厌氧 池 ， ０ ０ 被 污 娄 生 ： ２为 迄ＡＯ ｒ ． 止 １ 今／ ｏ 娑艺 泥 在 厌 氧 池 中 通 常停 留８～１ ｈ， 菌 则 竿 ２ 聚磷 中 专＝ 肾 ： ， ／Ｋ ，Ｏ－ｍ。 ； 藁 在 厌 氧池 中进 行 磷的 释放 ， 后 的污 泥 回 平 要 烹 Ａ ～ Ａ ［！ 警 量 Ｊ兰 中 查 ＝ 白 ￣ Ｏ Ｚ一… Ｄ ｖ … ／￣ ｅ ＿ ． － ， ｚ Ａ ｘ ｆ ２ 脱磷
去 除 磷 ， 灰 剂 量 取 决 于 废 水 的 碱 度 。除 石 磷 过 程 在 污 泥 回流 路 径 上 完 成 。 Ｐ ｏｔｉ ｈ ｓｒｐ 工 艺的 优 点是 与单 纯 的化 学除 磷 工艺 相 比 ，
污水生物脱氮除磷技术
污水生物脱氮除磷技术污水生物脱氮的基本原理是：在好氧条件下通过硝化反应先将氨氮氧化为硝酸盐，再通过缺氧条件下的反硝化反应将硝酸盐异化还原成气态氮从水中去除。
由此而发展起来的生物脱氮工艺大多将缺氧区和好氧区分开，形成分级硝化反硝化工艺，以便硝化与反硝化能够独立进行。
随着近代生物学的发展以及人们对生物技术的掌握，污水脱氮除磷技术由以单纯的工艺改革向着以生物学特性研究、促进工艺改革的方向发展，以达到高效低耗。
主要表现在以下几个方面：1)系统中硝化菌与聚磷菌间的矛盾主要在于泥龄。
由于快速生物降解COD理论的发展，人们逐渐认识到反硝化菌与聚磷菌间的矛盾主要是由基质竞争引起的，所以有研究者将工作的重点转移到对碳源需求的研究上：一是通过改进工艺将除磷和脱氮在空间和时间上分开，分别设置厌氧、缺氧、好氧环境来满足脱氮和除磷要求;一是寻找快速可替代有机碳源，使反硝化速率加快，脱氮效率提高。
目前已有研究者在研究如何采用生物技术将城市污水的初沉污泥这种潜在的碳源高速、高效地转化为快速有机碳源，达到提高污水除磷脱氮效果和废物利用的双重目的。
2)短程污水生物脱氮法由于具有节能、节约外加碳源、缩短水力停留时间和减少剩余污泥排放量等优点受到关注。
利用微生物动力学特性的固有差异而实现亚硝酸菌和硝酸菌的动态竞争与选择，尤其是通过降低溶解氧实现短程硝化的控制是对传统生物脱氮处理的深化，但对活性污泥的沉降性能和污泥膨胀、低溶解氧下同步硝化与反硝化等问题，有待于进一步研究与完善。
3)在一般系统中，提高除磷效率往往伴随着脱氮率的下降，因此有研究者设想如果将反硝化与除磷这两个需碳源的过程合二为一，即在缺氧环境下利用亚硝酸盐作为电子受体，同时进行反硝化和超量聚磷，这样可大大减少碳源需求量。
已有研究者观察到这种现象，并认为存在反硝化聚磷菌(DNPAO)可同时进行反硝化作用和超量聚磷，但在不同环境条件下，DNPAO的诱导增殖与代谢途径的变化规律等仍有待研究。
污水处理中的生物除磷技术
通过调整温度、pH值、溶解氧等运行参数，为微 生物提供适宜的生长条件，提高生物除磷效率。
投加外源物质
通过投加某些营养物质或化学药剂，促进微生物 的代谢活动，提高除磷效果。
新型生物除磷工艺的研究和开发
高效除磷菌种的筛选和培育
通过基因工程技术筛选和培育具有高效除磷能力的菌种，提高生 物除磷的效率。
厌氧-好氧联合工艺
01
在厌氧阶段，聚磷菌释放磷元素并产生PHB，同时 产生乙酸等有机物。
02
在好氧阶段，聚磷菌过量吸收磷元素，同时利用 PHB作为能源进行生长繁殖。
03
通过反复的厌氧-好氧循环，聚磷菌不断将磷元素从 污水中去除。
生物除磷的工艺流程
污水首先进入厌氧池，与回流 污泥混合，进行释磷反应和 PHB的合成。
随后进入好氧池，在好氧条件 下进行吸磷反应和细胞合成。
高级氧化技术与生物除磷技术的联合应用
通过高级氧化技术将难降解有机物转化为易降解有机物，为微生物提供更多的营养源，提 高生物除磷效率。
生物除磷技术与生态湿地系统的联合应用
将生物除磷技术与生态湿地系统相结合，利用湿地植物、微生物和动物的协同作用，提高 污水处理效果和生态效益。
05
生物除磷技术的未来展望
原理
通过微生物的摄取作用，将污水中的 磷元素转化为细胞内的磷酸盐储存物 质，从而实现磷的去除。
生物除磷技术的分类
好氧除磷
在好氧条件下，利用聚磷菌的摄取作用将磷元素释放到细胞内，同 时通过细胞内储存物质氧化代谢产生能量，用于细胞生长繁殖。
厌氧除磷
在厌氧条件下，利用厌氧聚磷菌将磷元素释放到细胞内，同时将细 胞内的储存物质进行厌氧发酵，产生能量用于细胞生长繁殖。
经过沉淀池进行泥水分离，上 清液达标排放，剩余污泥进行 回流或进一步处理。
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生物除磷过程的影响因素
• ①溶解氧： 厌氧池内：0.2mg/L 好氧池内：2mg/L。 • ②污泥龄： 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；一般3. 5到7天 • ③温度： 5~30C；
• ④pH值： 6~8。 • ⑤BOD5负荷： BOD/TP > 20； 小分子易降解的有机物诱导磷的释放的能力更强； 磷的释放越充分，磷的摄取量也越大。 • ⑥硝态氮 硝酸盐应小于2mg/L，否则抑制聚磷菌的释磷和摄磷 能力及PHB合成能力；当COD/TKN 10，硝酸盐的影 响就减弱了。 • ⑦氧化还原电位： 好氧区的ORP: + 40~50mV；缺氧区的ORP: -160~ 5 mV
第7章 污水除磷技术
污水生物除 磷原理
污水生物除 磷工艺
本章内容
化学沉淀法 除磷技术
结晶法除磷 技术
污水生物除磷原理
有关废水中的磷的基本概念： • 废水中的存在形式： 无机磷酸盐（H2PO4-、HPO42-、PO43-）、 聚磷酸盐 有机磷等； • 所有细菌都从环境中摄取磷；
• 磷细菌（也称为聚磷菌、除磷菌），可过量、超出 生理需要的摄取磷，以聚合磷酸盐的形式贮存在细 胞体内，
好氧环境中：
进入好氧状态后，聚磷菌将储存于体内的PHB 进行好氧分解并释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，以聚磷 的形式积聚于体内，这就是好氧吸磷。
剩余污泥中包含过量吸收磷的聚磷菌，也就是 从污水中去除的含磷物质。 普通活性污泥法通过同化作用除磷率可以达到 12%~20%。而具生物除磷功能的处理系统排放的剩 余污泥中含磷量可以占到干重5%~6%，去除率基本 可满足排放要求。
• 从系统中排出这种高磷污泥，就可达到除磷的目的。
生物除磷的原理与过程
厌氧环境中： 污水中的有机物在厌氧发酵产酸菌的作用下转化 为乙酸苷；而活性污泥中的聚磷菌在厌氧的不利状态 下，将体内积聚的聚磷分解，分解产生的能量一部分 供聚磷菌生存，另一部分能量供聚磷菌主动吸收乙酸 苷转化为PHB(聚β-羟基丁酸)的形态储藏于体内。 聚磷分解形成的无机磷释放回污水中，这就是厌 氧释磷。
预沉淀
优点 • 预沉淀能同时去除部分有机 物，减轻后续生物处理工艺 负荷 • 与同步沉淀相比产生较少的 污泥 • 就污水厂改造容易 缺点 • 增加总的污泥量 • 给反硝化带来困难（有机物 被去除，碳源不足） • 沉淀污泥需要单独处理
同步沉淀
• • • • 优点 沉淀药剂能够充分利用 可以用比较便宜的二价铁盐 做沉淀剂 使污泥更易沉淀，防止污泥 膨胀 无需对原有构筑物进行改造 缺点 • 破坏聚磷菌的生理生化系统 • 污泥中的聚磷菌厌氧条件下 把磷重新释放
后沉淀
优点 • 磷酸盐的去除在一单独的构筑内进行，对前面的生 物处理工艺没有影响 • 加药量的多少可根据磷的负荷随时调控 • 除磷效率最高，可达93%-99%
结晶法除磷技术
原理 • 在碱性条件下，溶液中的 PO43-和Ca2+反应可以生成羟基 磷酸钙沉淀。结晶法除磷是使 呈碱性并含有适量Ca2+的含磷 废水以一定流态通过填料床。 该填料结构和表面性质与羟基 磷酸钙相似，它破坏溶液离子 的亚稳定态，形成羟基磷酸钙 在填料颗粒表面结晶，从而达 到除磷的目的。
化学沉淀法除磷原理
石灰沉淀法(影响因素：碱度、镁） 3HPO42-+5Ca2++4OH-→Ca5(OH)(PO4)3↓+3H2O 金属盐沉淀法(影响因素：pH、物质的量比） Al2(SO4)3· 2O+2PO43- →2Al(PO4)3↓+ 金属盐药剂：二价及三价铁盐、铝盐（氯化铝与硫酸铝）、高分 子聚合物（PAC、PFS) 碱性药剂：20%-40%石灰乳、40%铝酸钠 • 化学沉淀法除磷工艺 预沉淀 同步沉淀 后沉淀 两点加药工艺
污水生物除磷工艺
• 厌氧—好氧生物除磷工艺（A－O工艺）其中的 “A”指的是“厌氧anaerobic”，它是直接根据 生物除磷的基本原理出发而设计出来的一个工 艺，其特点有：水力停留时间为3~6h；曝气池 内的污泥浓度一般在2700~3000mg/l；磷的去 除效果好（76%），出水中磷的含量低于1mg/l； 污泥中的磷含量约为4%，肥效好；污泥的SVI 小于100，易沉淀，不易膨胀。
Phostrip除磷工艺
• 实际上是一种生物除磷与化学除磷相结合 的工艺，其特点有：除磷效果好，处理出 水的含磷量一般低于1mg/L；污泥的含磷 量高，一般为2.1-7.1%；石灰用量较低， 介于21-31.8mgCa(OH)2/m3废水之间；污泥 的SVI低于100，污泥易于沉淀、浓缩、脱 水，污泥肥分高，不易膨胀。
结晶法除磷的影响因素
• pH值 最佳pH值为8.0-9.0
• Ca/P 溶液中钙的投加量越多， 磷的去除效率越高
• 碳酸盐碱度 当碳酸盐碱度较高时，需 加酸调节pH，吹脱CO2降 低碱度，消除不利影响。
结晶法除磷的应用
• • • • 结晶法除磷的特点 除磷效率高，出水水质好 无二次污染 操作简单，运行费用低 适用范围广 结晶法除磷的应用情况 • 建成的二级生物处理厂，增加 结晶法除磷，组成二级强化工 艺 • 处理高浓度含磷废水，回收磷 • 可作为化学沉淀法的后一级除 磷方法
化学沉淀法除磷技术
• 化学沉淀法是向污水中投加药剂，使水中磷酸离子生成难容性的 盐，形成絮凝体与水分离，从而去除污水中所含磷一种物理方法， 使用的药剂可分为石灰沉淀法和金属盐沉淀法。
比较项目 混凝剂的必要投加量 从沉淀物中再生混凝剂 污泥产量 污泥处理处置 处理水中的溶解盐 最适宜的pH值范围 处理效率 适用的处理规模 其他 石灰沉淀法 根据碱度，将pH值调至 一定值所需混凝剂量 可以 多 容易 不增加 大于10 高 大 会生成水垢 金属盐沉淀法 按与磷的物质的量比 不可以 少 困难 增加 6-8 一般 所有规模 投加药剂对生物处理有利