生物脱氮除磷
一、生物脱氮除磷的原理，主要工艺及其影响因素？
1. 氨化与硝化
1 生物脱氮机理
1.1 传统生物脱氮机理
传统生物脱氮理论认为生物脱氮主要包括硝化过程和反硝化过程2 个生化过程, 并由有机氮氨化、硝化、反硝化及微生物的同化作用来完成。氨化作用是将有机氮在生物处理稳定化过程中氧化为氨氮。污水中的有机氮主要以蛋白质和氨基酸的形式存在。蛋白质可以作为微生物的基质, 它在蛋白质水解酶的催化作用下水解为氨基酸, 氨基酸在脱氨基酶作用下产生脱氨基作用使有机氮转化为氨氮。硝化作用是由2组自养型好氧微生物通过2个过程来完成。第一步是亚硝酸菌(包括亚硝酸单胞菌属、亚硝酸螺杆菌属和亚硝酸球菌属) 将氨氮氧化成亚硝酸盐氮, 第二步是硝酸菌(包括硝酸杆菌属、螺菌属和球菌属) 将亚硝酸盐转化为硝酸盐。这2组菌统称为硝化菌。反硝化作用由异养兼性微生物完成。在有分子氧存在时, 反硝化菌氧化分解有机物, 利用分子氧作为最终电子受体; 无分子氧存在时以硝酸根、亚硝酸根为电子受体、O 2- 为受氢体生成H 2O 和OH - , 有机物作为碳源和电子供体提供能量并得到氧化稳定。反硝化过程中硝酸根和亚硝酸根的转化是通过反硝化菌的同化作用和异化作用共同完成, 同化作用是硝酸根和亚硝酸根被还原为NH 3用以新细胞的合成。异化作用是硝酸根、亚硝酸根被还原为N 2 或N 2O 、NO 等气态物, 主要为N 2 。
1.2 其它生物脱氮机理
( 1) 短程硝化/反硝化
传统硝化工艺中将氨彻底氧化成硝酸盐(全程硝化), 其主要目的是根除氮素的耗氧能力并避免亚硝酸盐对生物的毒害作用。对于生物脱氮来说, 硝化过程中从NO -2 转化为NO -
3 与反硝化过程中NO -3转化为NO -
2这2 个过程是一段多走的路程, 完全可以省去。从微生物水平上来说, 氨氮被氧化成硝酸氮是由2类独立的细菌催化完成, 对于反硝化菌无论是硝酸氮还是亚硝酸氮均可以作为最终受氢体。试验证明, 整个生物脱氮过程也可以经NH+4 - NO-2 - N2 这样的途径完成, 这个途径就叫做短程硝化/反硝化。这降低了硝化所需的充氧能耗, 减少了外加碳源, 省去了中和硝化产酸带来的药剂消耗。
( 2) 厌氧氨氧化(ANAMMOX)
1977年, 奥地利化学家B roda 预言自然界存在以硝酸盐或亚硝酸盐为氧化剂的氨氧化反应, 并认为它们是隐藏于自然界的自养型细菌 。直到20世纪80年代末, 荷兰Delft 工业大学Mu lder 等在研究三级生物处理系统中才发现了这种隐藏于自然界的自养型细菌, 并于1990年由该校K luyver 生物技术实验室开发了
ANAMMOX 。其原理即在厌氧条件下, 厌氧氨氧化菌以亚硝酸盐作为电子受体将氨氮转化为氮气, 或者是以氨氮为电子供体将亚硝酸盐还原成氮气。该工艺中亚硝酸盐是一个关键的电子受体。与硝化作用相比, 它以亚硝酸盐取代氧, 改变了
电子受体; 与反硝化作用相比, 它以氨取代有机物作为电子供体。
2 传统生物除磷机理
对废水生物除磷过程中的除磷机理曾有2种不同机理: 一是生物诱导化学沉淀作用, 二是生物过量聚磷作用, 目前普遍认可的生物除磷理论是聚磷菌( Po ly- phosphateA ccumulat ing Organ ism s) 的摄磷释磷原理。在厌氧区(无分子氧和硝态氮) ,兼性菌通过发酵作用将溶解性BOD 转化为乙酸盐等低分子挥发性有机物( VFAs)。在厌氧条件下,聚磷菌吸收了这些或来自原污水的VFA s将其运送到细胞内, 同化成胞内碳能源储存物( PHB /PHV ) , 所需能量来源于聚磷的水解及细胞内糖的酵解, 并导致磷酸盐的释放。在好氧条件下, 这些专性好氧的聚
磷菌( PAO s) 活力得到恢复, 以O2为电子受体, 氧化胞内贮存的PHB 及利用产
生的能量过量地从环境中摄磷, 在聚磷菌细胞内合成多聚磷酸盐加以积累, 以聚磷酸高能键的形式存储。最后通过排放过量摄磷的富磷活性污泥, 将磷除去。
2.1 反硝化除磷机理
反硝化除磷细菌( DPB - D enitrifying Phosphor us Removing Bacteria) 能
在缺氧(无O2但存在NO-3 ) 环境下摄磷。DPB 的生物摄/放磷作用被荷兰代尔夫
特工业大学( TU De lft) 和日本东京大学(UT) 研究人员所证实 , 它具有同PAO s极为相似的除磷原理, 只是氧化细胞内贮存的PHA 时电子受体不同而已( PAO
为O2, 而DPB 为NO-3 )。这使得摄磷和反硝化(脱氮) 这2个不同的生物过程借助
同一个细菌在同一个环境中完成, 反硝化除磷细菌能将反硝化脱氮和生物除磷这2个原本认为彼此独立的作用合二为一。摄磷和脱氮过程的结合不仅节省了脱氮对碳源的需要; 而且摄磷在缺氧内完成可缩小曝气区的体积(亦节省能源) ;产生的剩余污泥量也有望降低。
1生物脱氮基本原理及影响因素
1. 1 基本原理
传统的脱氮机理认为:脱氮一般包括氨化、硝化、反硝化和同化四个过程,先是异养型细菌把有机氮转化为氨态氮(氨化) ,此后氨态氮又被自养型亚硝化菌氧化成亚硝态氮,进而亚硝态氮再被自养型的硝化菌氧化为硝态氮(硝化) ,最后异养型的反硝化菌同时将亚硝态氮和硝态氮还原为气态氮,如N2、N2O或NO将氮元素从污水中去除(反硝化) 。由于氨化反应速度很快,一般不作考虑,生物的同化代谢过程也能去除少部分氮,这是脱氮的次要过程。生物脱氮主要是硝化和反硝化两个过程。目前公认的NO-2 还原为N2 的过程为:NO-2 →NO→N2O→N2硝化反应是由自养型好氧微生物完成的,它包括两个阶段,第一阶段由亚硝化菌将氨氮转化为亚硝态氮,称亚硝化反应;第二阶段则由硝化菌将亚硝态氮进一步氧化为硝态氮,称硝化反应[ 1 ] 。硝化反应式:NH+4 + 1. 5O2 →NO-2 + 2H+ +H2O NO-2 + 0. 5O2 →NO-3
反硝化反应是由一群异养型微生物完成的生物化学过程。它的主要作用是在缺氧(无分子氧)的条件下,将硝化过程中产生的亚硝酸盐和硝酸盐还原为气态氮(N2、N2O 或NO) [ 2 ] 。反硝化反应式如下:NO-3 + 5H→0. 5N2 + 2H2O +OH-
NO-2 + 3H→0. 5N2 +H2O +OH-
生物脱氮过程本身就是处在矛盾之中: (1)硝化菌是严格好氧菌,硝化反应需要好氧环境,反硝化是兼性厌氧菌,需要在缺氧环境中进行。(2)硝化反硝化两者对有机物的存在也是矛盾的,自养硝化菌在大量有机物存在时,对氧气和营养物的竞争不如好氧异养菌,而反硝化反应又需要有机物充当电子供体来完成脱氧过程。
1. 2 影响生物脱氮主要因素[ 3 - 5 ]
(1)溶解氧(DO) 硝化反应,DO浓度一般应在2. 0 mg/L 以上,最低极限是0.
5 ～0. 7 mg/L。而对于反硝化,反硝化菌是异养型兼性厌氧菌,需要缺氧的环境,DO一般在0. 5 mg/L以下。
(2)温度硝化反应的温度范围为5～40 ℃,适宜温度为20～30 ℃,反硝化的适宜温度为20～40 ℃,低于15 ℃,硝化反硝化速率极低。
(3)有机碳硝化菌是自养型,其生存率远小于氧化有机物的异养菌,当好氧池中有机物浓度较高时,硝化菌为劣势菌种,当BOD5 小于20 mg/L,硝化反应才不受影响。而反硝化则需要充足碳源为能源,否则反硝化不彻底。
(4) pH值亚硝酸菌最适pH值为8. 0～8. 4,硝酸菌的最适pH值为6. 5～7. 5,反硝化最适宜的pH值为6. 5～7. 5。当pH低于6. 0或高于9. 6,硝化反硝化将受到影响,甚至反应将停止。
(5)泥龄( SRT) 硝化菌属于自养菌,生长缓慢,世代时间较长。要保持硝化菌群在活性污泥系
统中的比例,就必须保证SRT大于最短的世代时间。一般SRT应大于10 d。
(6)有毒有害物质许多物质对硝化菌有毒害作用,如某些重金属、复合阴离子和有机化合物
等,会干扰细胞的新陈代谢,破坏细菌最初的氧化能力。另外,过高的氨氮浓度对硝化反应会产生基质抑制作用。
2生物除磷基本原理及影响因素
2. 1 基本原理
聚磷菌吸磷和释磷机理是传统普遍认可的理论。即在厌氧条件下,发酵产酸菌充分发挥其发酵产酸作用,将进水中大分子有机物变成小分子有机物挥发性脂肪酸(VFA) ,以利于“聚磷”的聚磷菌( PAO)释磷所需[ 6 ] 。聚磷菌在厌氧“受压抑”环境下将其细胞内的有机态磷分解转化为无机态磷,并释放于环境中,并产生三磷酸腺苷(ATP) 。聚磷菌利用ATP以主动运输方式将细胞外的废水中溶解性有机基质摄入细胞内,以合成聚- β - 羟基丁酸盐( PHB )及糖原等有机颗粒的形式贮存在细胞内。聚磷菌在厌氧条件下释放出的磷,是利用ATP时的水解产物,其反应式为[ 7 ] :ATP +H2O→ADP +H2 PO4在厌氧条件下,表现为磷的释放,即磷酸盐由
微生物体内向废水的转移过程。在好氧条件下,贮存有机物的聚磷菌的活力将得到充分恢复,聚磷菌在有溶解氧的条件下进行有机物的降解,同时产生大量的ATP。产生的ATP大部分当然是供给细胞合成和维持生命活动,一部分则用于从废水中摄取溶解态的正磷酸盐所需的能量,从而完成聚磷的过程。这一阶段表现为微生物对磷的吸收,即磷酸盐由废水向聚磷菌体内的转移过程。PHB的合成与降解,作为一种能量的贮存与释放过程,在聚磷菌的摄磷和放磷过程中起着十分重要的作用。聚磷菌对PHB的合成能力的大小将直接影响其摄磷能力的高低。聚磷菌的释磷和吸磷过程中,细胞对磷的摄取量远远大于在厌氧环境中的释放量,通过排放剩余污泥来实现除磷。在一定条件下,聚磷菌厌氧释磷越彻底,好氧条件下的吸
磷量就越大。
2. 2 影响生物除磷过程主要因素[ 3, 4, 8 ]
(1)溶解氧在释磷区,应保持严格厌氧,DO小于0. 2 mg/L;吸磷过程,要保持充足的DO,一般
DO应控制在2. 0 mg/L以上。
(2)温度温度范围为5～30 ℃,厌氧释磷和好氧吸磷受温度的影响十分明显,在15～20 ℃,好
氧吸磷速度达到最大。
(3) pH值生物除磷pH值为7～8, pH值低于5. 2,会引起细胞结构和功能的破坏,造成无效
释磷。一般厌氧区的pH在6～8。
(4)硝态氮一方面,厌氧区的聚磷菌主要是以VFA为碳源完成聚磷的水解和释放,如有硝态
氮存在,气单胞菌就不会产酸,聚磷菌所能获得的VFA就少;另一方面,气单胞菌会利用硝态氮进行反硝化,消耗水中的碳源有机物,硝态氮与聚磷菌争夺碳源,这对聚磷菌的厌氧释磷是非常不利的,厌氧区的硝态氮浓度应控制在1. 5 mg/L以下。
(5)有机负荷和有机质类型较高的有机负荷对除磷有利,一般认为,进水中BOD5 /TP应大于
20,才会获得较好的除磷效果。有机质的类型对厌氧释磷有重要影响,分子量较小的有机物易于被聚磷菌利用。
(6)泥龄生物除磷主要通过排出剩余污泥实现的,因此, SRT越短,排放的污泥量越多,除磷
的效率越高。SRT一般为3. 5～7. 0 d。__
二、为什么说生物除磷与生物脱氮之间具有不可调和的矛盾？
作为硝化过程的主体,硝化菌通常都属于自养型专性好氧菌。显然硝化菌和聚磷菌在泥龄上存在着矛盾。若泥龄太高,不利于磷的去除;泥龄太低,硝化菌无法存活,且泥量过大也会影响后续污泥处理。针对此矛盾,在污水处理工艺系统设计及运行中,一般所采取的措施是把系统的泥龄控制在一个较窄的范围内,兼顾脱氮与除磷的需要。
碳是微生物生长需要量最大的营养元素。在脱氮除磷系统中,碳源大致上消耗于释磷、反硝化和异养菌正常代谢等方面。在城市污水生物脱氮除磷系统的释磷和反硝化之间,存在着因碳源不足而引发的竞争性矛盾。
三、试述生物除磷与生物脱氮有哪些新的理论和技术，并说明其基本原理？
2生物脱氮除磷新工艺
2.1SHARON 工艺SHARON- ANAMMOX联合工艺
SHARON 工艺由荷兰De lft工业大学开发的脱氮新工艺, 是短程反硝化原理的具体应用。其基本原理是将氨氮氧化控制在亚硝化阶段,然后进行反硝化。该工艺核心是应用硝酸菌和亚硝酸菌的不同生长速率, 即在操作温度30- 35℃下,亚
硝酸菌的生长速率明显高于硝酸菌的生长速率,亚硝酸菌的最小停留时间小于硝酸菌这一特性, 通过控制系统的水力停留时间使其介于硝酸菌和亚硝酸菌最小停留时间之间, 从而使亚硝酸菌具有较高的浓度而硝酸菌被自然淘汰, 维持稳定的亚硝酸积累。工艺中温度和HRT 值应严格控制。荷兰鹿特丹Dokhaven 污水处理厂采用SHARON 工艺改造后, 排放水质明显改善, TKN 和氨氮浓度分别从
7.5mg /L和6.2mg /L降低到3.8mg /L和2.2mg /L,TN 排放量减少近一半。
SHARON工艺由于在反硝化中需要消耗有机碳源, 并且出水浓度相对较高, 因此可以SHARON 工艺作为硝化反应器, 而ANMMOX 工艺作为反硝化反应器进行组合形成一个新型的生物脱氮工艺。SHARON工艺可以控制部分硝化, 使出水中的NH+
4与NO-
2
比例为1：1, 从而作为ANAMMOX工艺的进水。联合的SHARON - ANAMMOX 工艺具有耗氧少、污泥产量少、不需外加碳源等优点,但应严格保证SHARON 工艺出
水中的NH+
4与NO-
2
比例满足ANMMOX工艺进水的要求。该组合工艺同样在荷兰鹿特
丹Dokhaven污水处理厂取得了成功。
2.2CANON 工艺
CANON 工艺即生物膜内自养脱氮工艺,是由荷兰Delft工业大学于2002年开发。其微生物原理是: 亚硝酸菌能够在有氧条件下把氨氮转化成亚硝酸盐, 厌氧氨氧
化菌能够在无氧条件下把氨和亚硝酸盐转化成氮气, 利用亚硝酸菌和厌氧氨氧
化菌的协同作用把氨转化成氮气。CANON 工艺通过控制生物膜内溶解氧的浓度实现短程硝化反硝化,使生物膜内聚集的亚硝酸菌和厌氧氨氧化菌能同时生长, 满足生物膜内一体化完全自养脱氮工艺实现的条件。CANON 工艺无需外源有机物质, 能够在完全无机的条件下进行。亚硝酸菌需要氧气, 而厌氧氨氧化菌对氧气敏感, 故CANON 工艺必须在低氧环境中实施。CANON 工艺目前在世界上还处于研究阶段, 没有真正应用到工程实践中。S liekers采用序批式反应器和气提式反应器进行试验,效果令人满意。
2.3 DEPHANOX工艺
典型的反硝化除磷工艺DEPHAOX流程图如图1 所示。回流污泥完成在厌氧池中的放磷和PHA 储备后在中间沉淀池中泥水分离; 分离后的上清液直接进入随后的
好氧固定生物膜反应池进行硝化; 沉淀的污泥则跨越固定膜反应池进入缺氧反
应池内同时完成反硝化和摄磷; 脱氮和摄磷后的混合液再进入曝气池再生, 使
其在下一循环中发挥最大释磷和PHA 储备能力。该工艺不仅可以达到稳定的磷和氮的去除, 还可以减少50% 的COD 需求量和30% 的需氧量, 减少50% 的产泥量, 避免了反硝化细菌和聚磷菌对有机物的竞争以及2种细菌泥龄的差异, 可以抑制污泥膨胀的发生。
四、SBR工艺与连续流工艺相比较，具有哪些特点（优点和缺点）？
2.1SBR工艺的优越性
(1)工艺流程简单,运转灵活,基建费用低。SBR工艺中主体设备就是一个SBR 反应器,从上面的分析也可以看出,一个SBR池扮演了多个角色:调解混合池、反应池(厌氧、缺氧和好氧三种)、沉淀池和部分浓缩池。基本上所有的操作都在这样一个反应器中完成,在不同的时间内进行泥水混合,有机物的氧化、消化、脱氮,
磷的吸收与释放以及泥水分离等。它不需要设二沉池和污泥回流设备,一般情况下也不用设调节池和初沉池。所以,采用SBR工艺的污水处理系统大大减少构筑物的数量,节约了基建费用,而且往往具有布置紧凑、节省占地的优点。
(2)处理效果良好,出水可靠。从反应动力学角度分析,SBR反应器有其独具的优越性。根据活性污泥反应动力学模型,目前连续流生物处理反应器主要有完全混合和推流式两种流态,在连续流的推流式反应器中,曝气池的各断面上只有横向混合,不存在纵向的“返混”。基质浓度从进水处的最高逐渐降解至出水处的最次浓度,提供了最大的生化反应推动力。在运行的曝气反应阶段,反应器内的混合液虽然处于完全混合状态,但其基质和微生物的浓度随时间而逐渐降低,相当于一种时间意义上的推流状态。所以SBR反应器实现了连续流中两种反应器的特点。
(3)较好的除磷脱氮效果。除磷脱氮是一个相对复杂的过程,需要在处理过程中提供厌氧、缺氧、好氧各阶段,以实现硝化反硝化脱氮和吸收释放磷的目的。在SBR法中,在一个单一的反应器就可达到不同目的。因为在SBR法通过5个工序时间上的安排,较容易地实现厌氧、缺氧与好氧状态交替出现,可以最大限度地满足生物脱氮除磷理论上的环境条件。
(4)污泥沉降性能良好。活性污泥膨胀是活性污泥处理过程中常常发生的问题。污泥膨胀问题90%以上是丝状菌污泥膨胀,由于丝状菌过度繁殖,菌胶团的生长繁殖受到抑制,很多丝状菌伸出污泥表面之外,使得絮状体松散,沉淀性恶化。SBR法可以有效控制丝状菌的过度繁殖,污泥SVI较低,是一种污泥沉降性能较为良好的工艺。
(5)对水质水量比变化的适应性强。处理效果会受到水质水量的影响,主要是因为它会改变处理环境,而微生物对其生存环境条件的要求往往比较严格。所以,从理论上分析,完全混合式反应器比推流式反应器有更强的耐冲击负荷的能力。SBR工艺虽然对于时间来说是理想的推流式处理过程,但反应器构造上保持了典型的完全混合式的特性。因此能承受较大的水质水量的波动,具有较强的耐冲击负荷的能力。
2.2SBR工艺的局限性
(1)反应器容积利用率低。由于SBR反应器水位不恒定,反应器有效容积需要按照最高水位来设计,大多数时间,反应器内水位均达不到此值,所以反应器容积利用率低。
(2)水头损失大。由于SBR池内水位不恒定,如果通过重力流入后续构筑物,则造成后续构筑物与SBR池的位差较大,特殊情况下还需要用泵进行二次提升。
(3)不连续的出水,要求后续构筑物容积较大,有足够的接受能力。而且不连续出水,使得SBR工艺串联其他连续处理工艺时较为困难。
(4)峰值需氧量高。SBR工艺处于时间上的推流,因此也具有推流工艺这一缺点。开始时污染物浓度较高,需氧量也较高,按照此值来确定曝气量,但随后污染物浓度随时间下降,需氧量也随之下降,因此整个系统氧的利用率低。
(5)设备利用率低。当几个SBR反应器并联运行时,每个反应器在不同的时间内分别充当进水调节池,曝气池或是沉淀池,但每个反应器内均需设有一套曝气系统、滗水系统等相应设备,而各池是交替运行的,因此,设备的利用率低。
(6)不适合用于大型污水处理厂。采用SBR工艺的污水处理厂规模一般在20000t以下,规模大于100000t的污水处理厂几乎没有采用SBR工艺的。
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-24 SO ，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 2.1 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]。 ○ 1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 3225.0HNO HNO O ??→?+硝酸菌 ○ 2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+→+ ][35.122233H O H N HNO NH ++→+
生物脱氮除磷原理
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。
生物脱氮除磷工艺技术的应用
生物脱氮除磷工艺技术的应用班级： 学号： 作者：
生物脱氮除磷工艺技术的应用 摘要：生物脱氮除磷技术是技术上可行、经济上合理的新的水处理技术，其在城市生活污水和工业废水处理中得到推广使用。重点介绍了生物脱氮除磷的基本理论，并对近年来我国生物脱氮除磷技术在城市生活污水处理、工业废水处理、中水回用方面的应用进展进行了综述。 关键词：生活污水处理；生物脱氮除磷；机理 前言： 随着国家经济的快速发展，水体污染也越来越严重。大量的研究已经证明，污水中的氮和磷是导致水体富营养化的主要原因之一，脱氮除磷已迫在眉睫。经过实验和工程经验表明，生物脱氮除磷工艺是消除水体富营养化的有效方法。许多发达国家对日常排放的污水中的氮和磷的含量都做了限定，并要求污水处理厂达到除氮除磷的要求。而且对于中国这么一个水资源本来就十分短缺的国家来说，严格控制含氮、磷污水的超标排放是十分必要的。 一、生物脱氮除磷的基本原理 1.1 生物脱氮的基本原理 生物脱氮通过氨化、硝化、反硝化三个步骤完成： 1、氨化反应 有机氮化合物在氨化细菌的作用下分解，转化为氨态氮，这一过程称为“氨化反应”。以氨基酸为例，其反应式为: RCHNH2COOH+O2 ? ?→ ?氨化菌 RCOOH+CO2+NH3 2、硝化反应 在硝化细菌的作用下，氨态氮进一步分解、氧化，就此分两个阶段进行。首先，在亚硝化细菌的作用下，使氨(NH4+)转化为亚硝酸氮，亚硝酸氮在硝酸菌的作用下，进一步转化为硝酸氮。 3、反硝化反应 反硝化反应是指硝酸氮和亚硝酸氮在反硝化菌的作用下，被还原为气态氮的过程。 1.2 生物除磷的基本原理 所谓生物除磷，是利用聚磷菌一类的微生物，能够过量地、在数量上超过其生理需要的、从外部环境摄取磷，并将磷以聚合物的形态贮藏在菌体内，形成富磷污泥。排出系统外，达到废水中除磷的效果。
生物脱氮除磷
生物脱氮除磷工艺及研究 随着水体富营养化问题的日渐突出，污水综合排放标准日趋严格，污水处理技术逐渐从以单一去除有机物为目的的阶段进入既要去除有机物又要脱氮除磷的深度处理阶段。生物脱氮除磷技术是经济、高效的脱氮除磷技术，在污水处理领域已得到广泛的应用。 1 反硝化除磷机理 生物脱氮除磷主要是利用反硝化达到除磷的目的。生物脱氮除磷是在厌氧/缺氧环境的交替运行的条件下，易富集一类兼有反硝化作用和除磷作用的兼性厌氧微生物，该微生物能利用氧气或硝酸根作为电子受体，通过他们的代谢作用同时完成过量吸磷和反硝化过程而达到除磷脱氮的目的。对于反硝化除磷现象研究者们提出了两种假说来进行解释：（1）两类菌属学说，即生物除磷系统中的聚磷菌（PAO）可分为两类菌属，其中一类PAO只能一氧气作为电子受体，而另一类则既能以氧气又能以硝酸盐作为电子受体，因此他们在吸磷的同时能进行反硝化；（2）一类菌属学说，即在生物除磷系统中只存在一类PAO，他们在一定的程度上都具有反硝化能力，该能力能否表现出来关键在于厌氧/缺氧这种交替运行的环境条件是否得到了强化。而J.Y.Hu等通过试验发现厌氧/缺氧SBR系统中存在一类能以氧气、硝态氮、和亚硝态氮作为电子受体的聚磷微生物，因此他将厌氧/缺氧型反硝化聚磷污泥系统的两类微生物的两类微生物菌属假说扩增到
三类微生物菌属；第三类就是既能够以氧气和硝酸盐氮，也能以亚硝酸盐氮作为电子受体的类聚磷微生物。 通过总结可以确立的反硝化除磷机理：反硝化除磷菌作为兼性厌氧细菌可以通过厌氧/缺氧条件的驯化培养大量富集；在缺氧条件下能产生分别或同时利用氧气，亚硝酸盐、硝酸盐作为电子受体的DPB。并且通过胞内PHB和糖原质的生物代谢作用来过量吸收磷，其代谢作用与传统PAO相似。DPB体内包含3类内聚物：PHB、糖原和聚磷颗粒。首先在厌氧条件下，DPB通过厌氧释放磷获取能量体内合成PHB；在缺氧条件下DPB可利用3种物质作为电子受体完成磷的摄取，同时完成反硝化过程，PHB消耗和聚磷颗粒的生长同时进行。糖原在这个过程中维持细胞内的氧化还原平衡；在厌氧段糖原消耗用于有机物的降解和磷的释放，在缺氧段又重新生成，从而调节细胞内物质和能量平衡。 2 反硝化脱氮除磷工艺 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、好氧三种状态。而脱氮除磷组合工艺也是前人在不断深入研究脱氮工艺中意外发现的。从早期的SBR工艺到后来的Dephanox 工艺，反硝化除磷已经成为人们关注的热点。从工艺研究角度，反硝化除磷工艺主要分为两大类：一类是单污泥系统，代表工艺是单污泥SBR及改进工艺、好氧颗粒污泥工艺和UCT改进工艺(BCFS)；另一类是双污泥系统，代表工艺是A2N和Dephanox工艺。
生物脱氮除磷工艺中的矛盾
5,生物脱氮除磷工艺中的矛盾 (1)泥龄问题 作为硝化过程的主休,硝化菌通常都属于自养型专性好氧菌.这类微生物的一个突出特点是繁殖速度慢,世 代时间较长.在冬季,硝化菌繁殖所需世代时间可长达30d以上;即使在夏季,在泥龄小于5d的活性污泥中硝 化作用也十分微弱.聚磷菌多为短世代微生物,为探讨泥龄对生物除磷工艺的影响,Rensink等(1985年)[23]用表2归纳了以往的研究成果,并指出降低泥龄将会提高系统的除磷效率. 泥龄与除磷率关系表2 泥龄/d 30 17 5.3 4.6 磷去除率/% 40 50 87.5 91 由表2可见聚磷微生物所需要泥龄很短.泥龄在3.0d左右时,系统仍能维持较好的除磷效率.此外,生物除磷 的唯一渠道是排除剩余污泥.为了保证系统的除磷效果就不得不维持较高的污泥排放量,系统的泥龄也不得 不相应的降低.显然硝化菌和聚磷菌在泥龄上存在着矛盾.若泥龄太高,不利于磷的去除;泥龄太低,硝化菌 无法存活,且泥量过大也会影响后续污泥处理.针对此矛盾,在污水处理工艺系统设计及运行中,一般所采用 的措施是把系统的泥龄控制在一个较窄范围内,兼顾脱氮与除磷的需要.这种调和,在实践中被证明是可行 的. 为了能够充分发挥脱氮与降磷两类微生物的各自优势,可采取的其它对策大致上有两类. 第一类是设立中间沉淀池,搞两套污泥回流系统使不同泥龄的微生物居于前后两级(见图4),第一级泥龄很短,主要功能是除磷;第二级泥龄较长,主要功能是脱氮.该系统的优点是成功地把两类泥龄不同的微生物分开.但是,这类工艺也是存在局限性.第一,两套污泥回流系统,再加上中间沉淀池和内循环,使该类工艺流程 长且比较复杂.第二,该类工艺把原来常规A2/O(见图5)工艺中同步进行的吸磷和硝化过程分离开来,而各 自所需的反应时间又无法减少,因而导致工艺总的停留时间变长.第三,该工艺的第二级容易发生碳源不足 的情况,致使脱氮效率大受影响.此外,由于吸磷和硝化都需要好氧条件,工艺所需的曝气量也可能有所增加. 第二类方法是在A2/O工艺好氧区的适当位置投放填料.由于硝化菌可栖息于填料表面不参与污泥回流,故 能解决脱氮除磷工艺的泥龄矛盾.这种作法的优点是既达到了分离不同泥龄微生物的目的,又维持了常规 A2/O工艺的简捷特点.但是该工艺也必须解决好以下几个问题:①投放填料后必须给悬浮性活性污泥以优先 的和充分的增殖机会,防止生物膜越来越多而MLSS越来越少的情况发生;②要保证足够的搅拌强度,防止因 填料截留作用致使污泥在填料表面间大量结团;③填料投放量必须适中,投放量太少难以发挥作用,太多则难免出现对污泥的截留.此外,填料的类型和布置方式都应作慎重考虑.
生物脱氮除磷工艺
生物脱氮除磷工艺 第一节 概述 一、营养元素的危害 氮素物质对水体环境和人类都具有很大的危害，主要表现在以下几个方面： 氨氮会消耗水体中的溶解氧； 氨氮会与氯反应生成氯胺或氮气，增加氯的用量； 含氮化合物对人和其它生物有毒害作用：① 氨氮对鱼类有毒害作用；② NO 3- 和NO 2-可被转化为亚硝胺——一种“三致”物质；③ 水中NO 3-高，可导致婴儿患变性血色蛋白症——“Bluebaby ”； 加速水体的“富营养化”过程；所谓“富营养化”就是指水中的藻类大量繁殖而引起水质恶化，其主要因子是N 和P （尤其是P ）；解决的办法主要就是要严格控制污染源，降低排入水环境的废水中的N 、P 含量；对于城市废水来说，利用传统的活性污泥法进行处理，对N 的去除率一般只有40%左右，对磷的去除率一般只有20~30%。 二、脱氮的物化法 1、氨氮的吹脱法： -++?+OH NH O H NH 423 2 O H H Cl NH HOCl NH 224++→+++ +-+++→+H O H Cl N HOCl Cl NH 332222 每mgNH 4+--N 被氧化为氮气，至少需要7.5mg 3、选择性离子交换法去除氨氮： 采用斜发沸石作为除氨的离子交换体。 出水 折点加氯法脱氯工艺流程
三、除磷的物化法（混凝沉淀法） 1、铝盐除磷 4343AlPO PO Al →+++ 一般用Al 2(SO 4)3，聚氯化铝（PAC ）和铝酸钠（NaAlO 2） 2、铁盐除磷：FePO 4 Fe(OH)3 一般用FeCl 2、FeSO 4 或 FeCl 3 Fe 2(SO 4)3 3、石灰混凝除磷 O H PO OH Ca HPO OH Ca 23452423))((345+→++--+ 向含磷的废水中投加石灰，由于形成OH -，污水的pH 值上升，磷与Ca 2+反应，生成羟磷灰石。 第二节 生物脱氮工艺与技术 一、活性污泥法脱氮传统工艺 1、Barth 提出的三级活性污泥法流程： 第一级曝气池的功能：① 碳化——去除BOD 5、COD ；② 氨化——使有机氮转化为氨氮； 第二级是硝化曝气池，投碱以维持pH 值； 第三级为反硝化反应器，可投加甲醇作为外加碳源或引入原废水。 该工艺流程的优点是氨化、硝化、反硝化分别在各自的反应器中进行，反应速率较快且较彻底；但七缺点是处理设备多，造价高，运行管理较为复杂。 2、两级活性污泥法脱氮工艺
脱氮除磷工艺发展
污水脱氮除磷工艺的概述与展望 摘要：近年来，城市污水（以城市生活污水为主）中氮磷营养物的排放使受纳水体中藻类等植物大量繁殖，导致水体富营养化问题越来越严重，对城市污水进行脱氮除磷处理是防止水体富营养化的一种重要措施。目前来看，污水脱氮除磷的主要方法有物理方法、化学方法及生物方法。与物理法、化学法相比，生物法具有适用范围广、投资及运行费用低、效果稳定、综合处理能力强等优点，已成为污水脱氮除磷的最佳选择。本文对现有的生物脱氮除磷工艺进行了系统的介绍和分析，并对今后的发展方向作了展望。 关键词：城市污水，脱氮除磷，工艺技术 1.城市污水脱氮除磷现状 据近年来环境质量公报发布的消息,水体中的主要污染物为含氮磷的有机物。这些污染物进一步加剧了水资源短缺的矛盾,对可持续发展战略的实施带来了严重的负面影响。目前含氮磷污水的处理技术可分为物理法、化学法、物理化学法和生物法。由于化学法与物理化学法成本高,对环境易造成二次污染,所以污水生物脱氮除磷技术是20世纪70年代美国和南非等国的水处理专家们在化学、催化和生物方法研究的基础上提出的一种经济有效的处理技术,该技术由于处理过程可靠,处理成本低,操作管理方便等优点而被广泛使用。微生物脱氮除磷技术按微生物在系统中的不同状态,可分为活性污泥法和生物膜法,通过设立好氧区、缺氧区和厌氧区来实现硝化、反硝化、释磷和放磷以达到脱氮除磷的目的。具体的生物脱氮除磷工艺主要有:A2/O法同步脱氮除磷工艺、生物转盘同步脱氮除磷工艺、SBR工艺、氧化沟工艺、亚硝酸盐生物脱氮工艺、AB法及其变型工艺等。 污水经二级生化处理后,氮的去除率仅为20%～30%左右,磷的去除率则更低。因此脱氮除磷问题在二级处理普及率较高的工业化国家中受到了高度的重视。我国污水厂大多数以二级生物处理为主。二级生物处理厂去除对象主要是和SS,仅有极少数厂(如广州犬坦沙污水厂)有脱氮除磷功能。我国水体富营BOD 5 养化日趋严重,其原因一是城市污水处理率低;二是传统的活性污泥法仅能去除城市污水中20%～40%的氮以及5%～20%的磷。因此,大量兴建城市二级生物处理厂,不但投资大,运行费用高,并且脱氮除磷的效率也并不高。 在实际的工程设计中,根据受纳水体的要求和其他一些实际情况,生物脱氮除磷工艺可以分成以下几个层次 （1)以去除有机物、氨氮为目的的工艺。因对总氮无要求,可以采用生物硝
生物脱氮除磷原理
1、生物脱氮 反硝化细菌在缺氧条件下,还原硝酸盐,释放出分子态氮（N2）或一氧化二氮（N2O）的过程.微生物和植物吸收利用硝酸盐有两种完全不同的用途,一是利用其中的氮作为氮源,称为同化性硝酸还原作用：NO3-→NH4+→有机态氮.许多细菌、放线菌和霉菌能利用硝酸盐做为氮素营养.另一用途是利用NO2-和NO3-为呼吸作用的最终电子受体,把硝酸还原成氮（N2）,称为反硝化作用或脱氮作用：NO3-→NO2-→N2↑.能进行反硝化作用的只有少数细菌,这个生理群称为反硝化菌.大部分反硝化细菌是异养菌,例如脱氮小球菌、反硝化假单胞菌等,它们以有机物为氮源和能源,进行无氧呼吸,其生化过程可用下式表示： C6H12O6+12NO3-→6H2O+6CO2+12NO2-+能量 CH3COOH+8NO3-→6H2O+10CO2+4N2+8OH-+能量 少数反硝化细菌为自养菌,如脱氮硫杆菌,它们氧化硫或硝酸盐获得能量,同化二氧化碳,以硝酸盐为呼吸作用的最终电子受体.可进行以下反应： 5S+6KNO3+2H2O→3N2+K2SO4+4KHSO4 反硝化作用使硝酸盐还原成氮气,从而降低了土壤中氮素营养的含量,对农业生产不利.农业上常进行中耕松土,以防止反硝化作用.反硝化作用是氮素循环中不可缺少的环节,可使土壤中因淋溶而流入河流、海洋中的NO3-减少,消除因硝酸积累对生物的毒害作用. 2.生物除磷 1）生物除磷只要由一类统称为聚磷菌的微生物完成,由于聚磷菌能在厌氧状态下同化发酵产物,使得聚磷菌在生物除磷系统中具备了竞争的优势. 2）在厌氧状态下,兼性菌将溶解性有机物转化成挥发性脂肪酸；聚磷菌把细胞内聚磷水解为正酸盐,并从中获得能量,吸收污水中的易讲解的COD,同化成细胞内碳能源存贮物聚β-羟基丁酸或β-羟基戊酸等 3）在好氧或缺氧条件下,聚磷菌以分子氧或化合态氧作为电子受体,氧化代谢内贮物质PHB 或PHV等,并产生能量,过量地从无水中摄取磷酸盐,能量以高能物质ATP的形式存贮,其中一部分有转化为聚磷,作为能量贮于胞内,通过剩余污泥的排放实现高效生物除磷目的
生物脱氮除磷大比较
生物脱氮除磷大比较 1.污水生物脱氮除磷的基本原理 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。 污水生物除磷是通过厌氧段和好氧段得交替操作，利用活性污泥的超量吸磷特性，使细胞含磷量相当高的细菌群体能够在处理系统的基质竞争中取得优势，剩余污泥的含磷量达到3%-7%，进入剩余污泥的总磷量增大，处理出水的磷浓度明显降低。 2.生物脱氮除磷工艺的比较 2.1 AAO工艺 传统的AAO工艺流程是：污水首先进入厌氧池，兼性厌氧菌将水中的易降解有机物转化成VFAS1回流污泥带入的聚磷菌将体内的聚磷菌分解，此为释磷，所释放的能量一部分可供好氧的聚磷菌在厌氧的环境下维持生存，另一部分共聚磷菌主动吸收VFAS，并在体内储存PHB。进入缺氧区，反消化细菌就利用混合液回流带入硝酸盐及进水中的有机物进行反消化脱氮，接着进入好氧区，聚磷菌除了吸收利用污水中残留的易降解BOD外，主要分解体内储存的PHB产生的能
量供自身生长繁殖。最后，混合液进入沉淀池进行泥水分离，上清液作为处理水释放，沉淀污泥的一部分回流厌氧池，另一部分作为剩余污泥排放。 N2 混合液回流 ↑↓ 进水→厌氧池→缺氧池→好氧（硝化）池→沉淀池→出水 ↑↓剩余污泥 AOO工艺流程图 该工艺简洁，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。该处理系统出水中磷浓度科达到1 mg/L以下，氨氮也可达到8 mg/L以下。 该法需要注意的问题是，进入沉淀次得混合液通常要保持一定的溶解氧浓度，以防止沉淀池中反消化和污泥厌氧释磷，但这会导致回流污泥和回流混合液中存在一定的溶解氧回流污泥存在的硝酸盐对厌氧释磷过程也存在一定的影响，同时，系统所排放的剩余污泥中。仅有的一部分污泥是经历了完整的厌氧和好氧的过程，影响了污泥的充分吸磷。系统污泥泥龄因为兼顾硝化菌的生长而不可能太短，导致除磷效果难以进一步提高。 2.2改良Bardenpho工艺
生物脱氮除磷原理及工艺
生物脱氮除磷原理及工艺 摘 要:阐述了生物除磷和反硝化脱氮的机理,针对常规生物脱氮除磷技术和工艺中存在的问题，研究开发出从不同类型污水中去除氮和磷的SBR 工艺、CAST 工艺、MSBR 工艺、O A /2 工艺和立体循环一体化氧化沟等。这些技术和工艺发挥了不同微生物菌群的优势，使其分别处于各自最佳状态，可提高处理效率、简化操作、降低处理费用。 关键词: 脱氮除磷；SBR 工艺；CAST 工艺；MSBR 工艺；O A /2；立体循环一体化氧化沟 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 2.1 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]。 ○ 1硝化——短程硝化：O H HNO O NH 22235.1+→+
生物脱氮除磷
第十八章城市污水的深度处理 一、氮的去除 1. 机理 硝化：氨氮——硝酸盐＋亚硝酸盐（氧的存在）＋水＋氢根（消耗碱度） 作用菌：硝化细菌（硝酸盐菌和亚硝酸盐菌） 特点：化能自养，专性好氧，生长率低，对环境条件敏感 适宜条件：温度，20-30摄氏度，（15度以下下降，5度以下停止） DO，2mg/L以上，小于2抑制，小于1.0mg/L完全抑制 PH，7－8（为什么图18－4，6中要加碱） 营养，BOD5/TKN低较好，为什么？ 反硝化：硝酸盐及亚硝酸盐——二氧化碳＋氮气＋水＋氢氧根 作用菌：反硝化菌（硝酸还原菌＋亚硝酸还原菌） 特点：异养兼性菌，需要有机碳的存在（且易于生化），温度范围较宽 适宜条件：温度，5-40摄氏度（15度以下下降） pH，6.5-7.5 DO，小于0.5mg/L较好，高于0.5脱氮效率明显下降 营养，BOD5/TKN>3-5，提问：三种工艺碳源？本身、原水、外加 2. 工艺分解 Barth三段法：有机物氧化＋硝化（合并）＋反硝化，沉淀系统和污泥回流系统独立反硝化碳源：外加碳源（甲醇） 硝化：碱的投加 Bardenpho：缺氧1＋好氧1＋缺氧2＋好氧2＋沉淀 缺氧1：碳源为原水，硝酸盐氮来自于好氧池回流混合液 缺氧2：碳源为内源呼吸碳源 好氧1：去除有机物，硝化产生硝酸盐供反硝化作用 好氧2：吹脱氮气——防止污泥上浮 缺氧——好氧：反硝化前置（Bardenpho前一半工艺），广泛采用 缺氧：碳源为原水，硝酸盐氮来自于好氧池回流混合液 污泥上浮可能原因？ 后二者均无需投加碱度，为什么？反硝化作用产生氢氧根离子，直接进入硝化池中补充碱度内回流NR（内循环）：混合液回流量与入流污水量之比，典型城市污水300-500％ 外回流：回流污泥与混合液MLSS之比 3. 新型工艺 原则：控制DO（不同段停留时间）、营养、碱度、pH、内回流（碳源）、污泥回流、温度等氧化沟、SBR A-O：缺氧－好氧（anoxic-aerobic）如果将A段控制在厌氧状态，则为厌氧－好氧（anaerobic-aerobic），控制一定参数，即可脱氮，又可除磷 二、磷的去除 1. 机理 聚磷菌的聚磷作用，兼性细菌，磷——磷酸盐（有机磷转化）
(完整版)生物脱氮除磷工艺的比较
2.除磷系统的效率影响因素。 ①PH 7-8之间； ②好氧区中溶解氧2mg/L以上； /P大于10，出水P浓度可降至1mg/L左右； ③进水中易降解COD浓度，当BOD 5 ④低污泥负荷和高SRT对除磷过程不利。当SRT较长时，聚磷菌处于较长的内源呼吸期，会消耗细胞内较多的贮存物质，影响厌氧区对VAF的吸收和PHB的转化，使整个系统的除磷效率降低。 3.A2/O过程中P去除效果变差的原因。（2012） ①进入沉淀池的混合液通常需要保持一定的溶解氧浓度，以防止沉淀池中反硝化和污泥厌氧释磷，但这同时导致回流污泥和回流混合液中存在一定的溶解氧，影响厌氧释磷过程； ②回流污泥中存在的硝酸盐进行反硝化作用，消耗系统中的易降解COD造成碳源不足的问题； ③系统所排放的污泥中仅有一部分是经历了完整的厌氧和好氧过程，影响了污泥的充分吸磷； ④系统污泥泥龄因为兼顾硝化菌的生长而不可能太短，导致除磷效果难以进一步提高。
4.氨氮的氨氧化原理。（2013） 5.结合N去除的工艺流程，浅述氨氮和总氮的去除途径。（2012） 6.论述生物脱氮除磷中，碳源的重要性以及碳源不足时应采取什么措施（2011）（2009） 碳，是微生物生长需要量最大的元素。在脱氮除磷系统中，碳源大致上消耗于释磷，反硝化和异养菌正常代谢等其他方面，其中释磷与反硝化过程的反应速率与进水碳源中易降解部分，尤其是挥发性有机脂肪酸（VFA）的数量关系很大。在生物脱氮的缺氧区，易降解COD浓度越高，则硝酸盐反硝化速率越快，缺氧池容积可以减少，反硝化效率高；在生物除磷的厌氧区，易降解COD浓度越高，释磷越充分，除磷效果越好。 解决方法： 一从工艺外部采取措施。增加进水中易降解COD的数量，例如取消初沉池，或设置短时初沉池、污泥消化液回流或将初沉池改为酸化池等； 二从工艺内部考虑。合理为反硝化和释磷分配碳源，将厌氧区前置，缺氧区后置；预处理单元不能过度曝气，同时曝气池为不减少曝气量以降低回流混合液中的DO浓度；降低回流污泥中的硝酸盐含量等。
生物脱氮除磷工艺
生物脱氮除磷工艺
生物脱氮除磷工艺 第一节概述 一、营养元素的危害 氮素物质对水体环境和人类都具有很大的危害，主要表现在以下几个方面： 氨氮会消耗水体中的溶解氧； 氨氮会与氯反应生成氯胺或氮气，增加氯的用量； 含氮化合物对人和其它生物有毒害作用：①氨氮对鱼类有毒害作用；②NO3-和NO2-可被转化为亚硝胺——一种“三致”物质；③水中NO3-高，可导致婴儿患变性血色蛋白症——“Bluebaby”； 加速水体的“富营养化”过程；所谓“富营养化”就是指水中的藻类大量繁殖而引起水质恶化，其主要因子是N和P（尤其是P）；解决的办法主要就是要严格控制污染源，降低排入水环境的废水中的N、P含量；对于城市废水来说，利用传统的活性污泥法进行处理，对N的去除率一般只有40%左右，对磷的去除率一般只有20~30%。 二、脱氮的物化法
1、氨氮的吹脱法： - ++?+OH NH O H NH 4 2 3 2、折点加氯法去除氨氮： O H H Cl NH HOCl NH 2 2 4 ++→++ + + - +++→+H O H Cl N HOCl Cl NH 3322 2 2 每mgNH 4+ --N 被氧化为氮气，至少需要7.5mg 的氯。 3、选择性离子交换法去除氨氮： 采用斜发沸石作为除氨的离子交换体。 调节pH 值 沉淀池 吹脱塔 出水 排泥 进水 石灰或石灰乳 吹脱法脱氨处理流程 NaOC 废折点加活性炭 吸附塔出折点加氯法脱 再生再生液 脱氯 废 澄清或沸石离子 交换床 NH 3或 离子交换法脱 出
三、除磷的物化法（混凝沉淀法） 1、铝盐除磷 4 343AlPO PO Al →++ + 一般用Al 2(SO 4)3，聚氯化铝（PAC ）和铝酸钠 （NaAlO 2） 2、铁盐除磷：FePO 4 Fe(OH)3 一般用FeCl 2、FeSO 4 或 FeCl 3 Fe 2(SO 4)3 3、石灰混凝除磷 O H PO OH Ca HPO OH Ca 2 3 45 24 23))((345+→++-- + 向含磷的废水中投加石灰，由于形成OH -，污水的 pH 值上升，磷与Ca 2+反应，生成羟磷灰石。 第二节 生物脱氮工艺与技术 一、活性污泥法脱氮传统工艺 1、Barth 提出的三级活性污泥法流程：
A2O生物脱氮除磷工艺原理
A2O生物脱氮除磷工艺原理 A2/O生物脱氮除磷工艺原理 在首段厌氧池进行磷的释放使污水中P的浓度升高，溶解性有机物被细胞吸收而使污水中BOD浓度下降，另外NH3-N因细胞合成而被去除一部分，使污水中 NH3-N浓度下降，但NO3--N浓度没有变化。 在缺氧池中，反硝化菌利用污水中的有机物作碳源，将回流混合液中带入的大量NO3--N和NO2--N还原为N2释放至空气，因此BOD5浓度继续下降， NO3--N浓度大幅度下降，但磷的变化很小。 在好氧池中，有机物被微生物生化降解，其浓度继续下降;有机氮被氨化继而被硝化，使NH3-N浓度显著下降， NO3--N浓度显著增加，而磷随着聚磷菌的过量摄取也以较快的速率下降。 A2/O合建式工艺中，厌氧、缺氧、好氧三段合建，中间通过隔墙与孔洞相连。厌氧段和缺氧段采用多格串连为混合推流式，好氧段则不分隔为推流式。厌氧段、缺氧段，均采用水下搅拌器搅拌;好氧段采用鼓风曝气 A2/O工艺影响因素 1. 污水中可生物降解有机物的影响 2. 污泥龄ts的影响 3. DO的影响 4. NS的影响 5. TKN/MLSS负荷率的影响(凯氏氮,污泥负荷率的影响)
6. R与RN的影响 A2/O工艺存在的问题 该工艺流程在脱氮除磷方面不能同时取得较好的效果。其原因是:回流污泥全部进入到厌氧段。好氧段为了硝化过程的完成，要求采用较大的污泥回流比，(一般R为60%,100%，最低也应,40%)，NS较低硝化作用良好。但由于回流污泥将大量的硝酸盐和DO带回厌氧段，严重影响了聚磷菌体的释放，同时厌氧段存在大量硝酸盐时，污泥中的反硝化菌会以有机物为碳源进行反硝化，等脱N完全后才开始磷的厌氧释放，使得厌氧段进行磷的厌氧释放的有效容积大大减少，使出磷效果?如果好氧段硝化不好，则随回流污泥进入厌氧段的硝酸盐减少，改变了厌氧环境，使磷能充分厌氧释放，?ηP ?，但因硝化不完全，故脱氮效果不佳，使ηN? A2/O工艺改进措施 .1. 将回流污泥分两点加入，减少加入到厌氧段的回流污泥量，从而减少进入厌 氧段的硝酸盐和溶解氧。 2. 提升回流污泥的设备应用潜污泵代替螺旋泵，以减少回流污泥复氧，使厌氧段、缺氧段的DO最小。 3. 厌氧段和缺氧段水下搅拌器功率不能过大(一般为3W/m3)否则产生涡流，导致混合液DO?。 4. 原污水和回流污泥进入厌氧段，缺氧段应为淹没入流，减少复氧。 5. 低浓度的城市污水，应取消沉淀池，使原污水经沉砂后直接进入厌氧段，以便保持厌氧段中C/N比较高，有利于脱氮除磷。 6. 取消硝化池，直接经浓缩压滤后作为肥料使用，避免高磷污泥在消化池中将磷重新释放和滤出，使使ηP?。 A2/O工艺设计计算
污水处理厂A-A-O生物脱氮除磷工艺简介
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/d011746003.html, 污水处理厂Ａ－Ａ－Ｏ生物脱氮除磷工艺简介 作者：孟永进 来源：《硅谷》2009年第15期 中图分类号:X7文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)0810007-01 在城市生活污水处理厂,传统活性污泥工艺能有效去除污水中的BOD5和SS,但不能有效地去除污水中的氮和磷。如果含氮、磷较多的污水排放到湖泊或海湾等相对封闭的水体,则会产 生富营养化导致水体水质恶化或湖泊退化,影响其使用功能。因此,在对污水中的BOD5和SS进行有效去除的同时,还应根据需要,考虑污水的脱氮除磷。其中A-A-O(厌氧-缺氧-好氧)为同步生物脱氮除磷工艺的一种。 一、工艺原理及过程 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,其工艺流程如图1所示。 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
生物脱氮除磷工艺的比较
1.AN/O工艺和AP/O工艺的异同点。（2013） 工艺相同点不同点 AN/O又称前置缺氧-好氧生物脱氮工艺均以污水中有机物为碳源， 能同时去除污水中有机物； 缺氧池和厌氧池中的DO都 会消耗COD的量，减少反硝 化（聚磷菌释磷）需要的碳 源； 1.由缺氧区和好氧区组成； 2..曝气池混合液种含有大 量硝酸盐，通过内循环回流 到缺氧池中进行反硝化脱 氮，而AP/O中无内循环； 3.硝化系统时代周期长，因 此硝化菌污泥泥龄较长； 4.反硝化产生的碱度补充 硝化反应的需要 AP/O工艺 1.由厌氧区和好氧区组成； 2.SRT较短； 3.AP/O工艺中产生的污 泥富含大量的磷； 2.除磷系统的效率影响因素。 ①PH 7-8之间； ②好氧区中溶解氧2mg/L以上； ③进水中易降解COD浓度，当BOD 5 /P大于10，出水P浓度可降至1mg/L左右； ④低污泥负荷和高SRT对除磷过程不利。当SRT较长时，聚磷菌处于较长的内源呼吸期，会消耗细胞内较多的贮存物质，影响厌氧区对VAF的吸收和PHB的转化，使整个系统的除磷效率降低。 3.A2/O过程中P去除效果变差的原因。（2012） ①进入沉淀池的混合液通常需要保持一定的溶解氧浓度，以防止沉淀池中反硝化和污泥厌氧释磷，但这同时导致回流污泥和回流混合液中存在一定的溶解氧，影响厌氧释磷过程； ②回流污泥中存在的硝酸盐进行反硝化作用，消耗系统中的易降解COD造成碳源不足的问题； ③系统所排放的污泥中仅有一部分是经历了完整的厌氧和好氧过程，影响了污泥的充分吸磷； ④系统污泥泥龄因为兼顾硝化菌的生长而不可能太短，导致除磷效果难以进一步提高。
生物脱氮除磷技术的研究及应用
生物脱氮除磷技术的研究与应用 【摘要】 生物脱氮除磷技术是技术上可行、经济上合理的新的水处理技术，其在城市生活污水和工业废水处理中得到推广使用。重点介绍了生物脱氮除磷的基本理论及其影响因素，并对近年来我国生物脱氮除磷技术在城市生活污水处理、工业废水处理、中水回用方面的应用进展进行了综述。 关键词生活污水处理;生物脱氮除磷;机理 1.生物脱氮除磷技术的特点 生物脱氮除磷技术的工艺流程共有3种类型,即A;/O,AZ/O 与A/A/o 。由于其能 脱氮除磷,且技术经济合理,而得到国内外广泛地重视.近年来,随着排放标准的产格化, 工业废水的脱氮也成为排水工程界的热点,并迅速在焦化废水、石油化工废水、印染废水的 处理中得到应用。生物脱氮除磷技术具有如下主要特点: (l)污水、废水经A/O 或A/A/9工艺处理后,能达到同时去除C 有机,N,P 等污染 物,出水水质可达三级处理标准。 (2)产生的剩余污泥量较一般生物处理系统少,且污泥沉降性能好,易于脱水. (3)与一般二级处理加脱氮除磷系统相比,基建投资少、能耗低、用药少、占地面积 小。 (4)能提高难生物降解有机物的去除率,并能抑制丝状菌,利于运行和管理. (5)它们是在一般生物处理技术上发展起来的一种水处理新技术,其设计规模可大可 小,进水浓度可高可低,并能移植或推广到那些老的生物处理污水厂的改造和扩建上. 2. 生物脱氮除磷的基本原理 2.1 生物脱氮的基本原理 生物脱氮通过氨化、硝化、反硝化三个步骤完成。 2.1.1 氨化反应 有机氮化合物在氨化细菌的作用下分解,转化为氨态 氮,这一过程称为“氨化反应”。以氨基酸为例,其反应式 为: RCHNH2COOH+O2?? →?氨化菌 RCOOH+CO2+NH3 2.1.2 硝化反应 在硝化细菌的作用下,氨态氮进一步分解、氧化,就此 分两个阶段进行。首先,在亚硝化细菌的作用下,使氨(NH4+)转化为亚硝酸氮,亚硝酸氮在硝酸菌的作用下,进 一步转化为硝酸氮。硝化反应的总反应式为: NH+4+2O2NO-3+H2O+2H+ 2.1.3 反硝化反应 反硝化反应是指硝酸氮(NO-3—N)和亚硝酸氮 (N0-2—N)在反硝化菌的作用下,被还原为气态氮(N2)的
生物脱氮除磷
生物脱氮除磷新工艺运行及影响因素分析 环境工程20100897 查双兴 摘要：本文主要从生物脱氮除磷的机理，新工艺，和影响因素三个方面进行了分析，探讨了生物脱氮除磷的发展前景。 关键词：生物脱氮新工艺运行影响 l 生物脱氮除磷机理 1．1 生物脱氮机理 1．1．l 传统生物脱氮机理[1] 传统生物脱氮理论认为生物脱氮主要包括硝化过程和反硝化过程2个生化过程，并由有机氮氨化、硝化、反硝化及微生物的同化作用来完成。 氨化作用是将有机氮在生物处理稳定化过程中氧化为氨氮。污水中的有机氮主要以蛋白质和氨基酸的形式存在。蛋白质可以作为微生物的基质，它在蛋白质水解酶的催化作用下水解为氨基酸，氨基酸在脱氨基酶作用下产生脱氨基作用使有机氮转化为氨氮。 硝化作用是由2组自养型好氧微生物通过2个过程来完成。第一步是亚硝酸菌(包括硝酸单胞菌属、亚硝酸螺杆菌属和亚硝酸球菌属)将氨氮氧化成亚硝酸盐氮，第二步是硝酸菌(包括硝酸杆菌属、螺菌属和球菌属)将亚硝酸盐转化为硝酸盐。这2组菌统称为硝化菌。 反硝化作用由异养兼性微生物完成。在有分子氧存在时，反硝化菌氧化分解有机物，利用分子氧作为最终电子受体；无分子氧存在时以硝酸根、亚硝酸根为电子受体、02-为受氢体生成H0和OH一，有机物作为碳源和电子供体提供能量并得到氧化稳定。反硝化过程中硝酸根和亚硝酸根的转化是通过反硝化菌的同化作用和异化作用共同完成，同化作用是硝酸根和亚硝酸根被还原为NH3用以新细胞的合成。异化作用是硝酸根、亚硝酸根被还原为N：或NO、No等气态物，主要为N2[2]。 1．1．2 其它生物脱氮机理 (1)短程硝化/反硝化 传统硝化工艺中将氨彻底氧化成硝酸盐(全程硝化)，其主要目的是根除氮素的耗氧能力并避免亚硝酸盐对生物的毒害作用。对于生物脱氮来说，硝化过程中从NO2-转化为NO3-与反硝化过程中NO3-转化为N02-这2个过程是一段多走的路程，完全可以省去。从微生物水平上来说，氨氮被氧化成硝酸氮是由2类独立的细菌催化完成，对于反硝化菌无论是硝酸氮还是亚硝酸氮均可以作为最终受氢体。试验证明，整个生物脱氮过程也可以经NH4+—NO2-)—N2这样的途径完成，这个途径就叫做短程硝化/反硝化(Short—cut Nitrification／Denitrification) 。这降低了硝化所需的充氧能耗，减少了外加碳源，省去了中和硝化产酸带来的药剂耗【3】。 ( 2 )厌氧氨氧化(ANAMMOX) 1977年，奥地利化学家Broda预言自然界存在以硝酸盐或亚硝酸盐为氧化剂的氨氧化反应，并认为它们是隐藏于自然界的自养型细菌【4】。直到 20世纪 8 0年代末，荷兰Delft工业大学Mulder等在研究三级生物处理系统中才发现了这种隐藏于自然界的自养型细菌，并于1990年由该校Kluyver生物技术实验室开发了ANAMMOX(Anaerobic Ammonium Oxidation)[5]。其原理即在厌氧条件下，厌氧氨氧化菌以亚硝酸盐作为电子受体将氨氮转
生物脱氮除磷工艺比较
生物脱氮除磷的工艺比较 1.污水生物脱氮除磷的基本原理 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。 污水生物除磷是通过厌氧段和好氧段得交替操作，利用活性污泥的超量吸磷特性，使细胞含磷量相当高的细菌群体能够在处理系统的基质竞争中取得优势，剩余污泥的含磷量达到3%-7%，进入剩余污泥的总磷量增大，处理出水的磷浓度明显降低。 2.生物脱氮除磷工艺的比较 2.1 AAO工艺 传统的AAO工艺流程是：污水首先进入厌氧池，兼性厌氧菌将水中的易降解有机物转化成VFAS1回流污泥带入的聚磷菌将体内的聚磷菌分解，此为释磷，所释放的能量一部分可供好氧的聚磷菌在厌氧的环境下维持生存，另一部分共聚磷菌主动吸收VFAS，并在体内储存PHB。进入缺氧区，反消化细菌就利用混合液回流带入硝酸盐及进水中的有机物进行反消化脱氮，接着进入好氧区，聚磷菌除了吸收利用污水中残留的易降解BOD外，主要分解体内储存的PHB产生的能量供自身生长繁殖。最后，混合液进入沉淀池进行泥水分离，上清液作为处理水释放，沉淀污泥的一部分回流厌氧池，另一部分作为剩余污泥排放。 N2 混合液回流 ↑↓ 进水→厌氧池→缺氧池→好氧（硝化）池→沉淀池→出水 ↑↓剩余污泥 AOO工艺流程图 该工艺简洁，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。该处理系统出水中磷浓度科达到1 mg/L以下，氨氮也可达到8 mg/L以下。 该法需要注意的问题是，进入沉淀次得混合液通常要保持一定的溶解氧浓度，以防止沉淀池中反消化和污泥厌氧释磷，但这会导致回流污泥和回流混合液中存在一定的溶解氧 回流污泥存在的硝酸盐对厌氧释磷过程也存在一定的影响，同时，系统所排放的剩余污泥中。仅有的一部分污泥是经历了完整的厌氧和好氧的过程，影响了污泥的充分吸磷。系统污泥泥龄因为兼顾
生物脱氮除磷
简述生物脱氮除磷新工艺 【摘要】随着社会经济化的快速发展，环境污染和水体富营养化问题的尖锐化迫使越来越多的国家和地区制定严格的氮磷排放标准，这也使污水脱氮除磷技术一度成为污水处理领域的热点和难点。因此，研究和开发高效、经济的生物脱氮除磷工艺成为当前城市污水处理技术研究的热点，本文主要探讨有关于生物脱氮除磷新工艺的一些问题。 【关键字】污染富营养化标准脱氮除磷 1.概述 1.1 传统生物脱氮除磷工艺 应用最广泛的生物脱氮、除磷工艺有A/O、A2/O、Bardenpho、UCT、氧化沟工艺和VIP工艺等。近年来用SBR及其各种改进型的工艺，如CASS、MSBR等工艺也得到了很大的发展，下面是几种常用的传统生物脱氮除磷工艺。 1.1.1 A2/O除磷脱氮工艺 其工艺特点如下：厌氧、缺氧、好氧在不同环境条件和不同种类微生物菌群的有机结合，能同时去除有机物与除磷脱氮。A2/O是一种典型的生物脱氮除磷工艺，得到了广泛的应用。污水首先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质转化为VFA；聚磷菌释磷并吸收VFA以PHB的形式贮存于胞内。在缺氧区，反硝化菌利用进水中的有机物质和回流中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，有利于自养硝化菌的繁殖，同时聚磷菌超量吸磷，从而通过高磷污泥的排放达到除磷的目的。 1.1.2 MSBR工艺 MSBR法是一种改良型序批式活性污泥法 其实质是A2/O系统后接SBR工艺，是二级厌氧、缺氧和好氧过程。它是改良型序批式反应器，是根据SBR技术特点，结合传统活性污泥技术，发展出来的更为理想的废水处理工艺。MSBR不需要设置初沉、二沉池，仍能连续进水、出水，并且水位恒定。采用单池多格形式，大大节省了连接管道，泵及阀门。而且，由于不再间断排水，使池容及设备利用率达到最大。MSBR工艺广泛应用于市政污水及各类工业废水的处理。 正是由于MSBR工艺结合了传统A/A/O和SBR的优点，在污染物去除，尤其是氮和磷的同时去除上有较大的优势，出水水质优且稳定，同时具有流程简洁、控制灵活、单元操作简单而且占地省、投资和运行费用较低等特点。随着我国水环境治理的不断深入，中小型污水处理厂将会越来越多。MSBR基于其自身的众多优点，它必将在其中占有一席之地。 1.1.3 UCT工艺