氮磷的去除

（b）pH：对反硝化反应，最适宜的pH是6.5~7.5。pH高于 8或低于6，反硝化速率将大为下降。
反硝化过程的影响因素：
（c）溶解氧浓度：反硝化菌属异养兼性厌氧菌，在无分子 氧同时存在硝酸根离子和亚硝酸根离子的条件下，它们能够 利用这些离子中的氧进行呼吸，使硝酸盐还原。另一方面， 反硝化菌体内的某些酶系统组分，只有在有氧条件下，才能 够合成。这样，反硝化反应宜于在缺氧、好氧条件交替的条 件下进行，溶解氧应控制在0.5 mg/L以下。
外加碳源，多用甲醇 内源呼吸碳源——细菌体内的原 生物质及其贮存的有机物
(2) 生物脱氮工艺
（a）三段生物脱氮工艺：
将有机物氧化、硝化以及反硝化段独立开来，每 一部分都有其自己的沉淀池和各自独立的污泥回流系 统。
（b）Bardenpho生物脱氮工艺：
设立两个缺氧段，第一段利用原水中的有机物 为碳源和第一好氧池中回流的含有硝态氮的混合液 进行反硝化反应。
为进一步提高脱氮效率，废水进入第二段反硝 化反应器，利用内源呼吸碳源进行反硝化。
曝气池用于吹脱废水中的氮气，提高污泥的沉 降性能，防止在二沉池发生污泥上浮现象。
（c）缺氧——好氧生物脱氮工艺： 该工艺将反硝化段设置在系统的前面，又称前
置式反硝化生物脱氮系统。 反硝化反应以水中的有机物为碳源，曝气池中
(3) 离子交换法:
常用天然的离子交换剂，如沸石等。
与合成树脂相比，天然离子交换剂价格便宜且 可用石灰再生。
2. 生物法脱氮
(1) 生物脱氮机理
同化作用去除的氮依运行条件和水质而定，如果 微生物细胞中氮含量以12.5%计算，同化氮去除占原 污水BOD的2%~5%，氮去除率在8%~20%。
生物脱氮是在微生物的作用下，将有机氮和氨态 氮转化为N2和NxO气体的过程。其中包括硝化和反硝 化两个反应过程。
在反硝化菌代谢活动的同时，伴随着反硝化菌 的生长繁殖，即菌体合成过程，反应如下：
3NO
3
14CH 3OH
CO
2
3H
3C5H7O2N
19H
2O
式中：C5H7O2N为反硝化微生物的化学组成。 反硝化还原和微生物合成的总反应式为：
NO
3
1.08CH 3OH
H
0.065C
5H7O2N
0.47 N2
聚磷分解形成的无机磷释放回污水中，这就是厌 氧释磷。
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。
生物强化除磷工艺
利用好氧微生物中聚磷菌在好氧条件下对污水中 溶解性磷酸盐过量吸收作用，然后沉淀分离而除磷。
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。
6NO2 3CH3OH 亚硝酸还原菌3N2 3CO2 3H2O 6OH-
总反应式为：
6NO3 5CH3OH 反硝 化菌3N2 5CO2 7H2O 6OH-
反硝化菌属异养兼性厌氧菌，在有氧存在时，它 会以O2为电子进行呼吸；在无氧而有NO3-或NO2-存在 时，则以NO3-或NO2-为电子受体，以有机碳为电子供 体和营养源进行反硝化反应。
有机磷 有机磷包括磷酸甘油酸、磷肌酸等
含磷化合物 无机磷
磷酸盐：正磷酸盐(PO43-)、磷酸氢盐(HPO42-) 、 磷酸二氢盐H2PO4-、偏磷酸盐(PO3-)
聚合磷酸盐：焦磷酸盐(P2O74－) 、三磷酸盐(P3O105-)、 三磷酸氢盐(HP3O92-)
一般城市污水水质与排放要求
项目
CODcr BOD5
（e）除有毒有害物质及重金属外，对硝化反应产生抑制作 用的物质还有高浓度的NH4-N、高浓度的NOx-N、高浓度的有 机基质、部分有机物以及络合阳离子等。
反硝化反应：
反硝化反应是指在无氧的条件下，反硝化菌将硝 酸盐氮(NO3-)和亚硝酸盐氮(NO2-)还原为氮气的过程。
6NO3 2CH3OH 硝酸还原菌6NO2 2CO2 4H2O
（c）硝化反应的适宜温度是20~30℃，15℃以下时，硝化 反应速度下降，5℃时完全停止。
硝化过程的影响因素：
（d）硝化菌在反应器内的停留时间，即生物固体平均停留 时间（污泥龄）SRTn，必须大于其最小的世代时间，否则将 使硝化菌从系统中流失殆尽，一般认为硝化菌最小世代时间在 适宜的温度条件下为3d。SRTn值与温度密切相关，温度低， SRTn取值应相应明显提高。
硝化பைடு நூலகம்应：
硝化反应是在好氧条件下，将NH4+转化为NO2和NO3-的过程。
2NH
4
3O 2
亚硝酸菌 2NO
2
4H
2H
2O
2NO2 2O2 硝酸菌2NO3
总反应式为：
NH4 2O2 硝化细菌NO3 2H H2O
NH
4
2e
NH 2OH
羟胺
2e NOH
硝酰酰
2e
NO
2
2e
NO
3
含有大量的硝酸盐的回流混合液，在缺氧池中进行 反硝化脱氮。
缺氧-好氧生物脱氮工艺
二、污水中磷的去除
磷也是有机物中的一种主要元素，是仅次于氮的微生物生 长的重要元素。
磷主要来自：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；使水质迅速恶化，危害水产资源。
生物除磷影响因素：
（3）污泥龄：污泥龄影响着污泥排放量及污泥含 磷量，污泥龄越长，污泥含磷量越低，去除单位质量 的磷须同时耗用更多的BOD。
Rensink和Ermel研究了污泥龄对除磷的影响，结 果表明：SRT=30d时，除磷效果40%；SRT=17d时，除 磷效果50%；SRT=5d天时，除磷效果87%。
2、生物脱氮
有机氮
（蛋白质、尿素）
细菌分解和水解
氨氮 同化
有机氮
（NH3-N）
（细菌细胞）
O2 硝化
自溶和自身氧化
亚硝态氮
反硝化
（NO2-）
O2 硝化
有机碳
硝态氮
反硝化
（NO3-）
有机碳
有机氮
（净增长）
氮气
（N2）
氨化反应：
新鲜污水中，含氮化合物主要是以有机氮，如蛋白 质、尿素、胺类化合物、硝基化合物以及氨基酸等形式 存在的，此外也含有少数的氨态氮如NH3及NH4+等。
同时脱氮除磷系统应处理好泥龄的矛盾。
生物除磷影响因素：
（4）pH：与常规生物处理相同，生物除磷系统 合适的pH为中性和微碱性，不合适时应调节。
SS TKN(NH3-N)
TP
进水水质/（mg·L-1）
250~300 100~150 150~200 35（25）
5~6
国家排放标准/（mg·L-1）
一级A
一级B
50
60
10
20
10
20
5（8）
8（15）
1
1.5
如何去除以达到排放标准？
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。
（d）温度：反硝化反应的最适宜温度是20~40℃，低于 15℃反硝化反应速率最低。为了保持一定的反硝化速率，在 冬季低温季节，可采用如下措施：提高生物固体平均停留时 间；降低负荷率；提高污水的水力停留时间。
在反硝化反应中，最大的问题就是污水中可用 于反硝化的有机碳的多少及其可生化程度。
碳源
原水中含有的有机碳
微生物分解有机氮化合物产生氨的过程称为氨化作 用，很多细菌、真菌和放线菌都能分解蛋白质及其含氮 衍生物，其中分解能力强并释放出氨的微生物称为氨化 微生物，在氨化微生物的作用下，有机氮化合物分解、 转化为氨态氮，以氨基酸为例：
RCHNH 2COOH H2O RCOHCOOH NH 3
RCHNH 2COOH O2 RCOCOOH CO 2 NH3
0.76CO
2
2.44H
2O
从以上的过程可知，约96％的NO3-N经异化过 程还原，4％经同化过程合成微生物。
反硝化过程的影响因素：
（a）碳源：能为反硝化菌所利用的碳源较多，从污水生物 脱氮考虑，可有下列三类：一是原污水中所含碳源，对于城 市污水，当原污水BOD5/TKN>3~5时,即可认为碳源充足；二 是外加碳源，多采用甲醇（CH3OH），因为甲醇被分解后的 产物为CO2和H2O，不留任何难降解的中间产物；三是利用微 生物组织进行内源反硝化。
硝化细菌是化能自养菌，生长率低，对环境条件
变化较为敏感。温度、溶解氧、污泥龄、pH、有机 负荷等都会对它产生影响。
硝化过程的影响因素：
（a）好氧环境条件，并保持一定的碱度：硝化菌为了获得 足够的能量用于生长，必须氧化大量的NH3和NO2-，氧是硝化 反应的电子受体，反应器内溶解氧含量的高低，必将影响硝化 反应的进程，在硝化反应的曝气池内，溶解氧含量不得低于 1mg/L，多数学者建议溶解氧应保持在1.2~2.0mg/L。
生物除磷影响因素：
（2）有机物浓度及可利用性：碳源的性质对吸放 磷及其速率影响极大，传统水质指标很难反映有机物 组成和性质，ASM模型对其进一步划分为：
（a）1987年发展的ASM1:
CODtot=SS+SI+XS+XI （b）1995年发展的ASM2:
溶解性与颗粒性：SA+SF+SI+XS＋XI S表示溶解性组分，X表示颗粒性组分；下标S溶解 性，I惰性，A发酵产物，F可发酵的易生物降解的。