污水处理厂碳源投加对除磷脱氮效果的研究
解决城镇污水处理厂生物脱氮除磷所需碳源不足的方法综述
［ 词】 除磷 ；内碳 源 ；外加 碳源 关键 脱氮
【 中图分 类 号］ ｘ ［ 文献 标识 码Ｊ Ａ ［ 章编 号］ ０ ７１ ６ （０ １０ — １ ９０ 文 １ Ｏ — ８ ５２ １）４ ０ ４ —２
Ａ ｖ ｅ ｏｎ Ｓｈｏ ｔ ｇｅ ｏ ｒ Ｒｅ ｉ ｗ ｒ ａ ｆＣａ ｂｏｎ Ｓｏ ｃ ｓｆ ｒＮ ｎｄ Ｐ ｍ ｏ ａ ｆＢｉ ｌ ｇ ｃ ｌ ｕｒ ｅ ｏ ａ Ｒｅ ｖ ｌｏ ｏ ｏ ｉ ａ Ｓｙ ｔ ｍ ｓｉ ｕｎｉ ｉ ｌ Ｖａ ｔ ｗａ ｅ ｅ ｔ ｅ ａ ｔ ｓ ｅ ｎ Ｍ ｃ ｏａ 、 ｓ ｅ ｔ ｒＴｒ ａ ｍ ｎｔＰｌ ｎ
２ １ 年 第 ４期 ０ １ 第３ ８卷 总 第 ２ ６期 １
１９ ４
霍
解 决 城 镇 污 水 处 理 厂 生 物 脱 氮 桂 荣 ，李雪 ，许 文峰 ，赵德 江 。 一 ，茹韦源 ，薛素 勤 ，刘芳莹
污水脱氮除磷研究新进展------彭永珍院士
80
NO3 -N eff
TN removal efficiency (%)
ANAMMOX (%)
Denitrification (%)
NH4 -N / NO 3 -N 比例
60
(a) C/N=3.5
-
-
17
短程反硝化耦合厌氧氨氧化系统处理生活污水（脱氮）
生活污水+ NO3 +乙酸钠， NH4+-N=60, NO3--N=70mg/L C/N=2~3。
第
六
厌氧氨氧化SBR脱氮
国
水
+
短程反硝化SBR
业 院 士
论
坛
22
目录
第
六
届
中
国
水
4
应 用 前 景
业 院 士
论
坛
23
1. 研究背景——什么是短程反硝化
处理对象1：
短程反硝化+厌氧氨氧化工艺技术的开发
处理对象2：
高氨氮工业废水的厌氧氨氧化处理后的出水（含较多NO3-） 工艺选择：该含NO3-出水与该类原污水合并后耦合处理。
2
1. 研究背景——短程反硝化的提出
污 水 处 理 脱 氮 除 磷 技 术
生物法
化学法
业 院 士
论
生物法
届
中
国
水
坛
除磷
脱氮
新型脱氮除磷技术的研究开发，是实现 达标排放和节能降耗的重要基础
3
第
六
重点、难点
厌氧氨氧化（Anammox）
是迄今最高效与节能的脱氮方式
传统生物脱氮
优势：
届
中
② 比传统脱氮节省60%曝气量；
某镇级污水厂AAO-MBR工艺运行的综合分析
某镇级污水厂AAO-MBR工艺运行的综合分析摘要汕头市某镇级污水厂设计规模为3万吨/日，采用AAO-MBR工艺，出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准。
在对该厂2020年的运营数据进行综合分析，AAO-MBR工艺能高效降解有机污染物，在投加碳源及化学除磷药剂的情况下，能稳定进行脱氮除磷至达标。
工艺运行分析包括了实际运行中进出水的各项水质浓度、有机物的去除、生物脱氮、总磷及悬浮物的去除和主要经济指标（电耗、产泥量、药耗）。
关键词镇级污水处理厂 AAO-MBR工艺有机物去除脱氮除磷经济指标综合分析AAO-MBR工艺是以AAO工艺为处理核心，以MBR膜过滤形式代替传统二沉池重力沉降形式进行泥水分离的工艺。
相比较于传统活性污泥工艺，AAO-MBR工艺可以进行脱氮除磷，减少泥水分离构筑物的占地面积甚至是缩减部分深度处理单元，可以达到更高的排放标准需求。
目前，大部分地方政府要求城镇污水厂执行越来越严格的排放标准，而因地方污水管网建设的滞后以及地区雨污分流工作的不彻底不完善等等原因导致的污水厂进水浓度达不到设计要求或碳氮比不合理等现实情况严重制约了污水厂的正常运行及出水达标排放。
例如当地要求出水执行城镇污水厂污染物排放标准一级A或者更严格的地表水V 类标准时，通常来讲MBR工艺以膜池及附属设备间可替代传统的二沉池+污泥回流泵房+高效沉淀池+精细滤池等这几项主要构筑物，且可以达到同样严格的出水水质标准。
但是MBR工艺也有其相应缺点，包括了运行能耗较高；抗冲击效果不如上述分段深度处理单元；工艺固有缺陷对脱氮除磷有一定影响等等。
基于此，以广东汕头某镇级AAO-MBR工艺的污水厂为研究对象，通过综合分析，希望能对此类工艺污水厂提供工艺运行优化改进和类似项目工艺选型提供参考依据。
一、项目情况广东省汕头市某镇级污水处理厂为AAO-MBR工艺，设计规模为3万吨/日，主要工艺流程为：粗格栅、提升泵房、细格栅、旋流沉砂池、膜格栅、AAO生化池、MBR膜池、接触消毒池。
城镇污水处理A2O工艺脱氮与除磷矛盾
A2O工艺脱氮与除磷矛盾A2O法又称AAO法，是英文Anaerobic-Anoxic-Oxic第一个字母的简称（厌氧-缺氧-好氧法），是一种常用的污水处理工艺，可用于二级污水处理或三级污水处理，以及中水回用，具有良好的脱氮除磷效果。
在传统A2O工艺的单泥系统中高效地完成脱氮和除磷两个过程，就会发生各种矛盾冲突，比如泥龄的矛盾、碳源竞争、硝酸盐及溶解氧（DO）残余干扰等。
一、传统A2O工艺存在的矛盾1、污泥龄矛盾传统A2/O工艺属于单泥系统，聚磷菌（PAOs）、反硝化菌和硝化菌等功能微生物混合生长于同一系统中，而各类微生物实现其功能最大化所需的泥龄不同：1）自养硝化菌与普通异养好氧菌和反硝化菌相比，硝化菌的世代周期较长，欲使其成为优势菌群，需控制系统在长泥龄状态下运行。
冬季系统具有良好硝化效果时的污泥龄（SRT）需控制在30d以上；即使夏季，若SRT＜5 d，系统的硝化效果将显得极其微弱。
2）PAOs属短世代周期微生物，甚至其最大世代周期（Gmax）都小于硝化菌的最小世代周期（Gmin）。
从生物除磷角度分析富磷污泥的排放是实现系统磷减量化的唯一渠道。
若排泥不及时，一方面会因PAOs的内源呼吸使胞内糖原消耗殆尽，进而影响厌氧区乙酸盐的吸收及聚-β-羟基烷酸（PHAs）的贮存，系统除磷率下降，严重时甚至造成富磷污泥磷的二次释放；另一方面，SRT也影响到系统内PAOs和聚糖菌（GAOs）的优势生长。
在30℃的长泥龄（SRT≈10d）厌氧环境中，GAOs对乙酸盐的吸收速率高于PAOs，使其在系统中占主导地位，影响PAOs释磷行为的充分发挥。
2、碳源竞争及硝酸盐和DO残余干扰在传统A2/O脱氮除磷系统中，碳源主要消耗于释磷、反硝化和异养菌的正常代谢等方面，其中释磷和反硝化速率与进水碳源中易降解部分的含量有很大关系。
一般而言，要同时完成脱氮和除磷两个过程，进水的碳氮比（BOD5 /ρ(TN)）＞4～5，碳磷比（BOD5/ρ(TP)）＞20～30。
城市污水处理厂增加脱氮除磷功能的浅析
１级 Ａ标
３
某污 水 处 理 厂
１／ ５＊ ，０ ２
Ｅ Ｏ ＵＮＤＥ工 艺 。 统 曝 气方 法 ＣＳ Ｉ 等 传
改造后 的工 艺在脱氮方 面同传统 活
性 污 泥法 相 比有 较 好 的 提 升 ． 造 后 改 的工 艺 氨氮 指 标 可 以达 到一 级 Ｂ 标 或 Ａ 标 。在 除 磷 方 面 ， 然 增 加 厌 氧 虽 池 都 会 有 除磷 表 现 ， 是 通 过 传 统 工 但 艺改 造并依靠生 物除磷 达到一级 Ａ 标 ， 有一 定 的难 度 。 使 用 生 物 强 化 还
表 １ 国 内部 分 城 市污 水 处 理 厂 工艺 改 造 情 况 表
改 造后 出水 水 质 序 号 污 水 处 理 厂 规 模 ／Ｙ Ｔ 吨 原 工 艺 主 要 改 造 工 艺 Ｃ ０Ｄ， ＢＯ Ｄ５ 总 氮， 总 磷， 氨 氮 磷 酸盐 ６ ／ Ｏ９ ． ， ｍｇＬ ／
传 统 活 性 污 泥 法 没 有 厌 氧 缺 氧 环境 ， 因此 没 有很 好 的脱 氮 除 磷 工 艺 效 果 。改 造 工 艺 主 要 都 以 ＭＭＯ 或 Ｍ Ｏ工 艺 为 基 础进 行 。 体 实现 上 都 具
集 中 在 如 何 增 加 或 改 造 出厌 氧 和 缺 氧工 艺 ，其 中 有 通过 控 制 曝 气 强 度 ， 调整 曝气 池 内溶 解 氧 的 工艺 改 造 ， 有 通 过 增 加 填 料 实 现 同 步 硝 化 反 硝 化 的 工 艺 改造 ， 采 用 多 级厌 （ ） 有 缺 氧好 氧 两 段 法 。也 有 研 发 的 新 工 艺 。 如
２１ ０ ０年
第 ３ 期 ５
Ｓ ＩＮ Ｅ＆Ｔ Ｃ Ｎ Ｌ Ｇ Ｆ Ｒ Ａ ＩＮ ＣＥ Ｃ Ｅ Ｈ Ｏ Ｏ ＹＩ Ｏ Ｍ ＴＯ Ｎ
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，
碳氮磷比失调对污水生物脱氮除磷的影响
２ 同时 生物 脱 氮 除 磷
２ １ 生物 脱氮 的机理 ．
生物 脱氮 已经证 明是一 种经 济 、可靠 的污 水脱
氮 方法 。该方 法是指 通过 生物化 学反 应 ，将污 水 中
的有机氮、氨氮和其他方式的氮转化为氮气 。传统 的生物脱氮过程包括 氨化、硝化 、反硝化 三个过 程。氨化作用是指微生物分解有机氮化合物产生氨
还 原为 氮气 的过程 。
２ ２ 生物 除磷 的机 理 ．
收稿 日期 ： ０ － － ２ ８ ５２ ０ ０ ５ 基金项 目 ： 上海市建设和交通委员会科研示范工程项 Ｉ（ １８１） ￣ ５ ３０ 。 ０ ０ 作者简介 ： 宋周兵（９３ ）男 ， １８ 一 ， 安徽安庆人， 同济大学环境科学与
望。
关
键词 Biblioteka 碳源 ；碳氮磷 比；脱氮除磷 文 献 标 识 码 ： Ａ 文 章编 号 ：０ １３４ （０ ８ ０ －０３０ １０ —６４ ２０ ）６０ ７ －４
中图 分 类 号 ： ７ ３ Ｘ ０
Ｉ ｌｕｅ ｃ ｆＤｉｐｒ ｐｏ ｔｏ ｆ Ｃ／Ｎ／Ｐ ｔｏ ｎ Ｂｉ ｌ ｇ ｃ ｌＲｅ ｖ ｎｆ ｎ ｅ ｏ ｓ ｏ ｒ ｉ ｎ ｏ Ｒａ ｉ ｓ ｏ ｏ ｏ ｉａ ｍｏ ａｌ ｏ ｔ ｏ ｅ ｎ Ｐｈｏ ｐｈｏ ｕ ｒ ｍ ａ ｔｗａ ｅ ｆ Ｎｉｒ ｇ ｎ ａ ｄ ｓ ｒ ｓ ｆ ｏ Ｗ ｓｅ ｔ ｒ ＳＯＮＧ ｏ ｂｉ Ｚｈ ｕ— ｎｇ，ＹＵ ｅ Ｗ ｉ
第3章 污水脱氮除磷处理
（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%。
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。
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：
（4）适宜温度为5~30℃。 （5）足够的生物固体停留时间。
（6）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。 （7）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。
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。
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。
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2016年4月
污水处理厂碳源投加对除磷脱氮效果的研究
邹杰(辽宁北四达集团,辽宁沈阳110003)
摘要：本论文研究污水处理厂进水水质低C/N下，碳源投
加对除磷脱氮效果的影响，探讨最佳投加量下，除磷脱氮效果。
关键词：碳源投加;除磷;脱氮
1概述
目前城市污水处理厂排放标准日趋严格，对出水的氨氮、
总磷要求也越来越严格，但污水处理厂出水氮磷不达标是困扰
污水处理厂的实际问题，本次研究针对某SBR工艺污水处理厂
进水低C/N值，出水氮磷不达标情况进行研究，选择合适碳源，
研究其投加量，使其最终出水达到城镇污水处理厂污染物排放
标准(GB18918~2002)1级A标准。
2实验材料与方法
2.1进水水质
pH6.5-8.5COD164-200BOD53-83TN31-47TP
1.75-4.55
2.2实验材料与方法
2.2.1实验材料
碳源：醋酸钠晶体（含量58%）；
溶药池2个
加药计量泵：3台
2.2.2检测方法
分析项目CODBODTNTP分析方法
快速密闭催化消解法
稀释接种法
过硫酸钾消解法
过硫酸钾氧化-钼锑抗分光光度法
2.3实验目的
2.3.1找到适合的碳源及其投加的方法与用量。
2.3.2检验碳源投加对水质的影响情况，是否出水达到排放
标准。
2.4实验方法
对生化池进行投加实验，初始投加量为理论计算值：
150mg/L，逐渐减少，达到实际运行中最佳值。
3碳源对比
3.1确定投加碳源
3.1.1碳源投加
本项目BOD/TN=1.0~2.46，而BOD/TN>5，氨氮的去除率才
能达到60%，由此可见本项目严重缺乏碳源，需要投加碳源。
3.1.2碳源比选
目前作为碳源的有：葡萄糖、甲醇、乙酸、乙酸钠等。
（1）葡萄糖：
需转化成乙酸、甲酸、丙酸等低分子有机酸等易降解的有
机物，然后才被利用。葡萄糖造价高，目前停留在实验室碳源
阶段。
（2）甲醇：
虽然是快速易生物降解的有机物，但甲醇必须转化成乙酸
等低分子有机酸才能被微生物利用，同时甲醇易燃易爆，易挥
发，具有一定毒性。
（3）乙酸
是较好的实验室碳源，具有微酸性，和刺激性，能直接参加
微生物体内的生化循环，缩短长链碳源的生化循环过程。由于
其本身显酸性，实际工程中会降低生化过程中的碱度，造成微
生物脱氮除磷过程中碱度不足现象。
（4）乙酸钠
乙酸钠作为碳源比以上碳源反硝化速度快，同时乙酸钠本
身不属于危险品，方便运输及储存，绝对价格优惠，因此对本次
实验来说，采用乙酸钠作为外加碳源具有优势。故本次实验碳
源采用乙酸钠。
4实验结果与分析
4.1醋酸钠投加量150mg/L下各个进出水指标
由图可以看出，在醋酸钠投加量150mg/L下，进水BOD在
44~55mg/L之间，TN在37~48mg/L之间，TP在1.6~3mg/L之间，
各个指标出水TP<0.5mg/L达标，BOD<3mg/L达标，TN在连续投
加的前三天均为达标，从数值上看去除效果不明显，第四天至
第九天达标运行。分析为前三天生化池内聚磷菌争夺碳源进
行除磷，而后投加的醋酸钠量累计超量被反硝化细菌利用脱
氮，从而整个系统脱氮除磷效果明显。
4.2醋酸钠投加量100mg/L下各个进出水指标
由图可以看出，当醋酸钠投加量100下，BOD出水小于
5mg/L，TN小于8mg/L，TP小于0.5mg/L。
经过醋酸钠投加量对比，醋酸钠理论投加量为150mg/L，经
实验证明，醋酸钠投加量为100mg/L时候，除磷脱氮效果较好。
通过实验证明当污水C/N值低时，增加碳源是可行的，同时
醋酸钠作为碳源较为理想，拖磷除氮效果较好。
参考文献：
[1]陈军.污水处理厂乙酸钠加药间设计探讨;环境科学与管
理，2012，7（12）.
[2]王社平，高俊发.污水处理厂工艺设计手册.北京.化学工
业出版社.
[3]孙裕.乙酸钠与甲醇为外加碳源在反硝化过程中的比
较；中国科技博览.2010（33）.
环保安全
193