湖北工業(yè)大學(xué)廢水生物脫氮除磷技術(shù)

1、第六章 廢水生物脫氮除磷技術(shù)u氮、磷污染的環(huán)境效應(yīng)及現(xiàn)狀 u生物脫氮的基本原理及影響因素分析 u生物除磷的基本原理及影響因素分析 u廢水生物脫氮除磷工藝 概述 國(guó)外從60年代末開始研究開發(fā)廢水生物脫氮除磷工藝技術(shù)，到80年代中期開始成功地應(yīng)用于城市生活污水和部分工業(yè)廢水處理工程中，取得了相當(dāng)大的成功。但由于國(guó)內(nèi)對(duì)水體富營(yíng)養(yǎng)化的問題還沒有引起必要的重視，使得國(guó)內(nèi)在污水中營(yíng)養(yǎng)物去除方面起步較晚。 最近幾年來，由于水體富營(yíng)養(yǎng)化問題的日益嚴(yán)峻，使得國(guó)內(nèi)對(duì)污水中氮磷的危害性認(rèn)識(shí)日漸深入，使廢水脫氮除磷工藝的研究得到發(fā)展。但是大部分污水脫氮除磷工藝仍然是借鑒于國(guó)外的工藝，而這些工藝還或多或少地存在一些問題

2、。如何解決現(xiàn)有廢水脫氮除磷工藝中存在的問題，提高污水脫氮除磷效率和運(yùn)行的穩(wěn)定性，是目前環(huán)境工程界亟待解決的問題。 氮、磷污染的環(huán)境效應(yīng)及現(xiàn)狀 我國(guó)水體富營(yíng)養(yǎng)化問題已越來越突出，成為近幾年我國(guó)水體污染中非常嚴(yán)峻的問題?！案粻I(yíng)養(yǎng)化”（Eutrophication）是湖泊分類方面的概念。湖泊學(xué)家認(rèn)為天然富營(yíng)養(yǎng)化是水體衰老的一種表現(xiàn)。而過量的植物性營(yíng)養(yǎng)元素氮、磷進(jìn)入水體則是人為加速了水體的富營(yíng)養(yǎng)化過程。 富含磷酸鹽和某些形式氮素的水在光照和其它環(huán)境條件適宜的情況下使水體中浮游生物如藻類等過量生長(zhǎng)，隨后藻類死亡并伴隨著異養(yǎng)微生物的代謝，耗盡了水體中的溶解氧，造成了水體質(zhì)量惡化和水生生態(tài)環(huán)境結(jié)構(gòu)破壞，這就

3、是所謂的水體富營(yíng)養(yǎng)化。 一般認(rèn)為，當(dāng)水體中含氮量超過0.20.3mg/L，磷含量大于0.010.02mg/L，BOD5大于10mg/L，在pH值79的淡水中細(xì)菌總數(shù)每毫升超過10萬個(gè)，表征藻類數(shù)量的葉綠素-含量大于10g/l時(shí)，水體就發(fā)生了富營(yíng)養(yǎng)化。 水體富營(yíng)養(yǎng)化是繼需氧型污染后我國(guó)又一嚴(yán)重的水環(huán)境污染問題，尤其是在太湖、滇池、巢湖及眾多湖泊水庫等緩流水體中，由于藻類生長(zhǎng)旺盛，嚴(yán)重影響了水體功能，破壞了水生生態(tài)系統(tǒng)，甚至污染和危害了飲用水水源地。 氮和磷的排放會(huì)加速導(dǎo)致水體的富營(yíng)養(yǎng)化，其次是氨氮的好氧特性會(huì)使水體的溶解氧降低，此外，某些含氮化合物對(duì)人和其他生物有毒害作用。因此，國(guó)內(nèi)外對(duì)氮磷的排

4、放標(biāo)準(zhǔn)越來越嚴(yán)格。本章闡述生物脫氮除磷技術(shù)。生物脫氮除磷技術(shù)是近20年發(fā)展起來的，一般來說比化學(xué)法和物理化學(xué)法去除氮磷經(jīng)濟(jì)，尤其是能有效地利用常規(guī)的二級(jí)生物處理工藝流程進(jìn)行改造達(dá)到生物脫氮除磷的目的，是日前應(yīng)用廣泛和最有前途的氮磷處理方法。n廢水生物脫氮技術(shù)是70年代中期美國(guó)和南非等國(guó)的水處理專家們對(duì)化學(xué)、催化和生物處理方法研究的基礎(chǔ)上，提出的一種經(jīng)濟(jì)有效地處理技術(shù)。廢水生物脫氮有同化脫氮與異化脫氮。同化脫氮是指微生物的合成代謝利用水體中的氮素合成自身物質(zhì)，從而將水體中的氮轉(zhuǎn)化為細(xì)胞成分而使之從廢水中分離。通常所說的廢水生物脫氮是指異化脫氮。第一節(jié)第一節(jié) 生物脫氮原理及影響因素生物脫氮原理及影

5、響因素氮在水中的存在形態(tài)與分類N 無機(jī)NNOx-N(硝態(tài)氮)T K N(凱氏氮)總N(TN)NH3- NNO3- NNO2- N有機(jī)N （尿素、氨基酸、蛋白質(zhì)）生物脫氮原理n1、有機(jī)氮通過氨化作用轉(zhuǎn)變?yōu)榘钡籲2、氨氮通過好氧硝化作用轉(zhuǎn)變成硝態(tài)氮（包括NO2-、NO3-）。n3、硝態(tài)氮通過厭氧反硝化作用轉(zhuǎn)變?yōu)榈獨(dú)狻?、氨化作用 在未經(jīng)處理的原廢水中，含氮化合物主要以有機(jī)氮如蛋白質(zhì)、尿素、胺類化合物、硝基化合物以及氨基酸等形式存在，此外還含有部分氨態(tài)氮如NH3和NH+4-N。在細(xì)菌的作用下，有機(jī)氮化合物分解、轉(zhuǎn)化為氨態(tài)氮。以氨基酸為例，反應(yīng)式為：RCHNH2COOH + O2 RCOOH + C

6、O2 + NH3 在活性污泥和生物膜系統(tǒng)內(nèi)，氨化作用能較完全地發(fā)生。 2、硝化反應(yīng)過程、硝化反應(yīng)過程n硝化反應(yīng)是在好氧狀態(tài)下，將氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽氮的過程。硝化反應(yīng)是在好氧狀態(tài)下，將氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽氮的過程。硝化反應(yīng)是由一群自養(yǎng)型好氧微生物完成的，它包括兩個(gè)硝化反應(yīng)是由一群自養(yǎng)型好氧微生物完成的，它包括兩個(gè)基本反應(yīng)步驟，基本反應(yīng)步驟，第一階段第一階段是由亞硝酸菌將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝是由亞硝酸菌將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽，稱為酸鹽，稱為亞硝化反應(yīng)亞硝化反應(yīng)，亞硝酸菌中有亞硝酸單胞菌屬、，亞硝酸菌中有亞硝酸單胞菌屬、亞硝酸螺旋桿菌屬和亞硝化球菌屬等。亞硝酸螺旋桿菌屬和亞硝化球菌屬等。第二階段第二階段則由硝酸則

7、由硝酸菌將亞硝酸鹽進(jìn)一步氧化為硝酸鹽，稱為菌將亞硝酸鹽進(jìn)一步氧化為硝酸鹽，稱為硝化反應(yīng)硝化反應(yīng)，硝酸，硝酸菌有硝酸桿菌屬、螺菌屬和球菌屬等。亞硝酸菌和硝酸菌菌有硝酸桿菌屬、螺菌屬和球菌屬等。亞硝酸菌和硝酸菌統(tǒng)稱為硝化菌，均是化能自養(yǎng)菌。這類菌利用無機(jī)碳化合統(tǒng)稱為硝化菌，均是化能自養(yǎng)菌。這類菌利用無機(jī)碳化合物如物如CO2、CO32-、HCO3-等作為碳源，通過與等作為碳源，通過與NH3、NH4+、NO2的氧化反應(yīng)來獲得能量。的氧化反應(yīng)來獲得能量。 廢水中的氨氮在硝化細(xì)菌的作用下，進(jìn)一步氧化為硝態(tài)氮。此過程包括兩個(gè)基本反應(yīng)步驟：由亞硝酸菌（Nitrosomonas）參與的將氨氮轉(zhuǎn)化成亞硝酸鹽（NO

8、2-）的反應(yīng)；由硝酸菌（Nitrobacter）參與的將亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為硝酸鹽（NO3-）的反應(yīng)。其中亞硝酸菌有亞硝酸單胞菌屬、亞硝酸螺桿菌屬和亞硝酸球菌屬等；硝酸菌有硝酸桿菌屬、硝酸螺菌屬和硝酸球菌屬等。 2、硝化反應(yīng)過程、硝化反應(yīng)過程 亞硝酸菌和硝酸菌都是化能自養(yǎng)菌，它們利用CO2、CO32-和HCO3-等作為碳源，通過NH3、NH4+或NO2的氧化獲得能量。硝化反應(yīng)過程需在好氧條件下進(jìn)行，以氧作為電子受體。其反應(yīng)過程可用下式表示：亞硝化反應(yīng)：NH4+ + O2 + HCO3- NO2- + H2O +H2CO3 + 亞硝酸菌 （13-2） 2、硝化反應(yīng)過程、硝化反應(yīng)過程硝化反應(yīng)：NO2-

9、+ NH4+ +H2CO3 + HCO3- + O2 NO3- + H2O + 硝酸菌 （13-3）總反應(yīng)：NH4+ + O2 + HCO3- NO3- + H2O + H2CO3 + 微生物細(xì)胞 （13-4） 2、硝化反應(yīng)過程、硝化反應(yīng)過程 表13-1列出了亞硝化菌和硝化菌的基本特征。由表可見，亞硝化菌和硝化菌的特征基本相似，但亞硝化菌的生長(zhǎng)速率較快，世代期較短，較易適應(yīng)水質(zhì)水量的變化和其它不利環(huán)境條件，但水質(zhì)水量的變化或不利環(huán)境條件較易影響硝化菌。因而當(dāng)硝化菌的生長(zhǎng)受到抑制時(shí)，易在硝化過程中發(fā)生NO2-的積累。 2、硝化反應(yīng)過程、硝化反應(yīng)過程表13-1 亞硝化菌和硝化菌的特征項(xiàng)目亞硝化菌硝

10、化菌細(xì)胞形狀橢球或棒狀橢球或棒狀細(xì)胞尺寸（m）11.50.51.0革蘭氏染色陰性陰性世代期（h）8361259自養(yǎng)性專性專性需氧性嚴(yán)格好氧嚴(yán)格好氧最大比增長(zhǎng)速率（g/h）0.040.080.020.06產(chǎn)率系數(shù)Y（mg細(xì)胞/mg基質(zhì)）0.040.130.020.07飽和常數(shù)Ks（mg/L）0.63.60.31.7硝化菌的特點(diǎn)：硝化菌的特點(diǎn)：硝化菌硝化菌亞硝酸菌和硝酸菌的統(tǒng)稱亞硝酸菌和硝酸菌的統(tǒng)稱; ;硝化菌屬于硝化菌屬于化能自養(yǎng)菌，革蘭氏染色陰性，可生化能自養(yǎng)菌，革蘭氏染色陰性，可生芽孢的短桿狀細(xì)菌芽孢的短桿狀細(xì)菌 . . 世代周期長(zhǎng)。世代周期長(zhǎng)。n生物脫氮的生物脫氮的硝化過程硝化過程是在是在

11、硝化菌硝化菌的作用下，將氨態(tài)氮轉(zhuǎn)化的作用下，將氨態(tài)氮轉(zhuǎn)化為硝酸氮。硝化菌是為硝酸氮。硝化菌是化能自養(yǎng)菌化能自養(yǎng)菌，其生理活動(dòng)不需要有機(jī)，其生理活動(dòng)不需要有機(jī)性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，它從性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，它從CO2獲取碳源，從無機(jī)物的氧化中獲取獲取碳源，從無機(jī)物的氧化中獲取能量。能量。n而生物脫氮的而生物脫氮的反硝化過程反硝化過程是在是在反硝化菌反硝化菌的作用下，將硝酸的作用下，將硝酸氮和亞硝酸氮還原為氣態(tài)氮。反硝化菌是氮和亞硝酸氮還原為氣態(tài)氮。反硝化菌是異養(yǎng)兼性厭氧菌異養(yǎng)兼性厭氧菌，它只能在無分子態(tài)氧的情況下，利用硝酸和亞硝鹽離子中它只能在無分子態(tài)氧的情況下，利用硝酸和亞硝鹽離子中的氧進(jìn)行呼吸，使硝酸還原，所以

12、，環(huán)境因素對(duì)硝化和反的氧進(jìn)行呼吸，使硝酸還原，所以，環(huán)境因素對(duì)硝化和反硝化的影響并不相同。硝化的影響并不相同。二、生物脫氮過程的影響因素二、生物脫氮過程的影響因素2.1 硝化反應(yīng)的影響因素硝化反應(yīng)的影響因素n1有機(jī)碳源有機(jī)碳源 n硝化菌是自養(yǎng)型細(xì)菌，有機(jī)物濃度不是它的生長(zhǎng)限制因素，硝化菌是自養(yǎng)型細(xì)菌，有機(jī)物濃度不是它的生長(zhǎng)限制因素，故在混合液中的有機(jī)碳濃度不應(yīng)過高，一般故在混合液中的有機(jī)碳濃度不應(yīng)過高，一般 BOD 值應(yīng)在值應(yīng)在 20mg/L 以下。如果以下。如果 BOD 濃度過高，就會(huì)使?jié)舛冗^高，就會(huì)使增殖速度較高的增殖速度較高的異養(yǎng)型細(xì)菌迅速繁殖異養(yǎng)型細(xì)菌迅速繁殖，從而使，從而使自養(yǎng)型的硝

13、化菌得不到優(yōu)勢(shì)自養(yǎng)型的硝化菌得不到優(yōu)勢(shì)而而不能成為優(yōu)占種屬，嚴(yán)重影響硝化反應(yīng)的進(jìn)行。不能成為優(yōu)占種屬，嚴(yán)重影響硝化反應(yīng)的進(jìn)行。2.1 硝化反應(yīng)的影響因素硝化反應(yīng)的影響因素n2污泥齡污泥齡 n為保證連續(xù)流反應(yīng)器中存活并維持一定數(shù)量和性能穩(wěn)定的硝為保證連續(xù)流反應(yīng)器中存活并維持一定數(shù)量和性能穩(wěn)定的硝化菌，微生物在反應(yīng)器的停留時(shí)間。即污泥齡應(yīng)大于硝化菌化菌，微生物在反應(yīng)器的停留時(shí)間。即污泥齡應(yīng)大于硝化菌的最小世代時(shí)間，硝化菌的最小世代時(shí)間是其最大比增長(zhǎng)速的最小世代時(shí)間，硝化菌的最小世代時(shí)間是其最大比增長(zhǎng)速率的倒數(shù)。脫氮工藝的污泥齡主要由亞硝酸菌的世代時(shí)間控率的倒數(shù)。脫氮工藝的污泥齡主要由亞硝酸菌的世代

14、時(shí)間控制，因此污泥齡應(yīng)根據(jù)亞硝酸菌的世代來確定。實(shí)際運(yùn)行中，制，因此污泥齡應(yīng)根據(jù)亞硝酸菌的世代來確定。實(shí)際運(yùn)行中，一般應(yīng)取系統(tǒng)的一般應(yīng)取系統(tǒng)的污泥齡為硝化菌最小世代時(shí)間的三倍以上污泥齡為硝化菌最小世代時(shí)間的三倍以上，并不得小于并不得小于 35d，為保證硝化反應(yīng)的充分進(jìn)行，污泥齡應(yīng)大，為保證硝化反應(yīng)的充分進(jìn)行，污泥齡應(yīng)大于于 10d。 n3溶解氧溶解氧 n氧是硝化反應(yīng)過程中的電子復(fù)體，所以反應(yīng)器內(nèi)溶解氧的高氧是硝化反應(yīng)過程中的電子復(fù)體，所以反應(yīng)器內(nèi)溶解氧的高低必將影響硝化的進(jìn)程。一般應(yīng)維持混合液的溶解氧濃度為低必將影響硝化的進(jìn)程。一般應(yīng)維持混合液的溶解氧濃度為 23mg/L，溶解氧濃度為，溶解氧

15、濃度為 0.50.7mg/L 是硝化菌可以忍受的極是硝化菌可以忍受的極限。有關(guān)研究表明，當(dāng)限。有關(guān)研究表明，當(dāng) DO2mg/L，氨氮有可能完全硝化，氨氮有可能完全硝化，但需要過長(zhǎng)的污泥齡，因此，硝化反應(yīng)設(shè)計(jì)的溶解氧濃度但需要過長(zhǎng)的污泥齡，因此，硝化反應(yīng)設(shè)計(jì)的溶解氧濃度2mg/L。 2.1 硝化反應(yīng)的影響因素硝化反應(yīng)的影響因素n3溶解氧溶解氧 n對(duì)于同時(shí)去除有機(jī)物和進(jìn)行硝化反硝化的工藝，硝化菌約占對(duì)于同時(shí)去除有機(jī)物和進(jìn)行硝化反硝化的工藝，硝化菌約占活性污泥的活性污泥的 5%左右，大部分硝化菌將處于生物絮體的內(nèi)部。左右，大部分硝化菌將處于生物絮體的內(nèi)部。在這種情況下，溶解氧濃度的增加將會(huì)提高溶解氧

16、對(duì)生物絮在這種情況下，溶解氧濃度的增加將會(huì)提高溶解氧對(duì)生物絮體的穿透力，從而提高硝化反應(yīng)速率。因此，在污泥齡短時(shí)，體的穿透力，從而提高硝化反應(yīng)速率。因此，在污泥齡短時(shí)，由于含碳有機(jī)物氧化速率的增加，致使耗氧速率增加，減少由于含碳有機(jī)物氧化速率的增加，致使耗氧速率增加，減少了溶解氧對(duì)生物絮體的穿透力，進(jìn)而降低了硝化反應(yīng)速率；了溶解氧對(duì)生物絮體的穿透力，進(jìn)而降低了硝化反應(yīng)速率；相反，在污泥齡長(zhǎng)的情況下，耗氧速率較低，即使溶解氧濃相反，在污泥齡長(zhǎng)的情況下，耗氧速率較低，即使溶解氧濃度不高，也可保證溶解氧對(duì)生物絮體的穿透作用，從而維持度不高，也可保證溶解氧對(duì)生物絮體的穿透作用，從而維持較高的硝化反應(yīng)速

17、率。所以，當(dāng)污泥齡降低時(shí)，為維持較高較高的硝化反應(yīng)速率。所以，當(dāng)污泥齡降低時(shí)，為維持較高的硝化速率，則相應(yīng)地提高溶解氧的濃度。的硝化速率，則相應(yīng)地提高溶解氧的濃度。 2.1 硝化反應(yīng)的影響因素硝化反應(yīng)的影響因素n4溫度溫度 n溫度不但影響硝化菌的比增長(zhǎng)速率，而且影響硝化菌的活溫度不但影響硝化菌的比增長(zhǎng)速率，而且影響硝化菌的活性。硝化反應(yīng)的適宜溫度范圍是性。硝化反應(yīng)的適宜溫度范圍是 2030。n在在535的范圍內(nèi)，硝化的反應(yīng)速率隨溫度的升高而加快。的范圍內(nèi)，硝化的反應(yīng)速率隨溫度的升高而加快。但達(dá)到但達(dá)到 30時(shí)增加幅度減少時(shí)增加幅度減少,因?yàn)楫?dāng)溫度超過因?yàn)楫?dāng)溫度超過 30時(shí)時(shí),蛋白蛋白質(zhì)的變性降

18、低了硝化菌的活性。當(dāng)溫低于質(zhì)的變性降低了硝化菌的活性。當(dāng)溫低于 5時(shí)，硝化細(xì)菌時(shí)，硝化細(xì)菌的生命活動(dòng)幾乎停止。的生命活動(dòng)幾乎停止。 2.1 硝化反應(yīng)的影響因素硝化反應(yīng)的影響因素n5pH 值值 n硝化菌對(duì)硝化菌對(duì) pH值的變化非常敏感，值的變化非常敏感， 最佳最佳 pH 值范圍內(nèi)為值范圍內(nèi)為 7.58.5， 當(dāng)當(dāng)pH值低于值低于7時(shí)，硝化速率明顯降低，低于時(shí)，硝化速率明顯降低，低于 6 和高和高于于9.6 時(shí)時(shí),硝化反應(yīng)將停止進(jìn)行。由于硝化反應(yīng)中每消耗硝化反應(yīng)將停止進(jìn)行。由于硝化反應(yīng)中每消耗 1g 氨氨氮要消耗堿度氮要消耗堿度 7.14g，如果污水氨氮濃度為，如果污水氨氮濃度為20mg/L，則需

19、消，則需消耗堿度耗堿度 143mg/L。n一般地，污水對(duì)于硝化反應(yīng)來說，堿度往往是不夠的，因此一般地，污水對(duì)于硝化反應(yīng)來說，堿度往往是不夠的，因此應(yīng)投加必要的堿量，以維持適宜的應(yīng)投加必要的堿量，以維持適宜的 pH 值，保證硝化反應(yīng)的值，保證硝化反應(yīng)的正常進(jìn)行。正常進(jìn)行。 2.1 硝化反應(yīng)的影響因素硝化反應(yīng)的影響因素n6C/N 比比 n在活性污泥系統(tǒng)中，硝化菌只占活性污泥微生物的在活性污泥系統(tǒng)中，硝化菌只占活性污泥微生物的 5%左左右，這是因?yàn)榕c異養(yǎng)型細(xì)菌相比，硝化菌的產(chǎn)率低、比增右，這是因?yàn)榕c異養(yǎng)型細(xì)菌相比，硝化菌的產(chǎn)率低、比增長(zhǎng)速率小。而長(zhǎng)速率小。而BOD5/TKN值的不同，將會(huì)影響到活性污

20、泥值的不同，將會(huì)影響到活性污泥系統(tǒng)中異養(yǎng)菌與硝化菌對(duì)底物和溶解氧的競(jìng)爭(zhēng)，從而影響系統(tǒng)中異養(yǎng)菌與硝化菌對(duì)底物和溶解氧的競(jìng)爭(zhēng)，從而影響脫氧效果。一般認(rèn)為處理系統(tǒng)的脫氧效果。一般認(rèn)為處理系統(tǒng)的BOD負(fù)荷低于負(fù)荷低于0.15 BOD5/(gMLSSd)，處理系統(tǒng)的硝化反應(yīng)才能正常進(jìn)行。，處理系統(tǒng)的硝化反應(yīng)才能正常進(jìn)行。 2.1 硝化反應(yīng)的影響因素硝化反應(yīng)的影響因素n7有害物質(zhì)有害物質(zhì) n對(duì)硝化反應(yīng)產(chǎn)生抑制作用的有害物質(zhì)主要有重金屬，高濃度的對(duì)硝化反應(yīng)產(chǎn)生抑制作用的有害物質(zhì)主要有重金屬，高濃度的NH4+-N、NOX-N絡(luò)合陽離子和某些有機(jī)物。有害物質(zhì)對(duì)硝化反絡(luò)合陽離子和某些有機(jī)物。有害物質(zhì)對(duì)硝化反應(yīng)的仰

21、制作用主要有兩個(gè)方面：一是干擾細(xì)胞的新陳代謝，這應(yīng)的仰制作用主要有兩個(gè)方面：一是干擾細(xì)胞的新陳代謝，這種影響需長(zhǎng)時(shí)間才能顯示出來；二是破壞細(xì)菌最初的氧化能力，種影響需長(zhǎng)時(shí)間才能顯示出來；二是破壞細(xì)菌最初的氧化能力，這在短時(shí)間里即會(huì)顯示出來。一般來說，同樣的毒物對(duì)亞硝酸這在短時(shí)間里即會(huì)顯示出來。一般來說，同樣的毒物對(duì)亞硝酸菌的影響比對(duì)硝酸菌的影響強(qiáng)烈。菌的影響比對(duì)硝酸菌的影響強(qiáng)烈。2.1 硝化反應(yīng)的影響因素硝化反應(yīng)的影響因素n7有害物質(zhì)有害物質(zhì) n對(duì)硝化菌有抑制作用的重金屬有對(duì)硝化菌有抑制作用的重金屬有Ag、Hg、Ni、Cr、Zn等，毒等，毒性作用由強(qiáng)到弱，當(dāng)性作用由強(qiáng)到弱，當(dāng)pH值由較高到低時(shí)

22、，毒性由弱到強(qiáng)。而一值由較高到低時(shí)，毒性由弱到強(qiáng)。而一些含氮、硫元素的物質(zhì)也具有毒性，如硫脲、氰化物、苯胺等，些含氮、硫元素的物質(zhì)也具有毒性，如硫脲、氰化物、苯胺等，其他物質(zhì)如酚，氟化物、其他物質(zhì)如酚，氟化物、CIO4、K2CrO4、三價(jià)砷等也具有毒、三價(jià)砷等也具有毒性。一般情況下，有毒物質(zhì)主要抑制亞硝酸菌的生長(zhǎng)，個(gè)別物性。一般情況下，有毒物質(zhì)主要抑制亞硝酸菌的生長(zhǎng)，個(gè)別物質(zhì)主要抑制硝酸菌的生長(zhǎng)。質(zhì)主要抑制硝酸菌的生長(zhǎng)。 2.1 硝化反應(yīng)的影響因素硝化反應(yīng)的影響因素3、反硝化作用、反硝化作用n反硝化反應(yīng)是由一群異養(yǎng)性微生物完成的生物化學(xué)過程。它反硝化反應(yīng)是由一群異養(yǎng)性微生物完成的生物化學(xué)過程。

23、它的主要作用是在缺氧（無分子態(tài)氧）的條件下，將硝化過程的主要作用是在缺氧（無分子態(tài)氧）的條件下，將硝化過程中產(chǎn)生的亞硝酸鹽和硝酸鹽還原成氣態(tài)氮（中產(chǎn)生的亞硝酸鹽和硝酸鹽還原成氣態(tài)氮（N2）。）。n反硝化細(xì)菌包括假單胞菌屬、反硝化桿菌屬、螺旋菌屬和無反硝化細(xì)菌包括假單胞菌屬、反硝化桿菌屬、螺旋菌屬和無色桿菌屬等。色桿菌屬等。n它們多數(shù)是兼性細(xì)菌，有分子態(tài)氧存在時(shí)，反硝化菌氧化分它們多數(shù)是兼性細(xì)菌，有分子態(tài)氧存在時(shí)，反硝化菌氧化分解有機(jī)物，利用分子氧作為最終電子受體。在無分子態(tài)氧條解有機(jī)物，利用分子氧作為最終電子受體。在無分子態(tài)氧條件下，件下，反硝化菌利用硝酸鹽和亞硝酸鹽中的反硝化菌利用硝酸鹽和亞

24、硝酸鹽中的N5+和和N3+作為電作為電子受體。子受體。O2-作為受氫體生成作為受氫體生成H2O和和OH- 堿度，有機(jī)物則作為堿度，有機(jī)物則作為碳源及電子供體提供能量，并得到氧化穩(wěn)定。碳源及電子供體提供能量，并得到氧化穩(wěn)定。 n反硝化過程中亞硝酸鹽和硝酸鹽的轉(zhuǎn)化是通過反硝化過程中亞硝酸鹽和硝酸鹽的轉(zhuǎn)化是通過反硝化細(xì)菌反硝化細(xì)菌的同化作用和異化作用來完成的。異化作用就是將的同化作用和異化作用來完成的。異化作用就是將NO2- 和和NO3- 還原為還原為NO、N2O、N2等氣體物質(zhì)，主要是等氣體物質(zhì)，主要是N2。而。而同化作用是反硝化菌將同化作用是反硝化菌將NO2- 和和NO3- 還原成為還原成為NH

25、3-N供新供新細(xì)胞合成之用，氮成為細(xì)胞質(zhì)的成分，此過程可稱為同化細(xì)胞合成之用，氮成為細(xì)胞質(zhì)的成分，此過程可稱為同化反硝化。反硝化。 3、反硝化作用、反硝化作用硝酸鹽還原酶 亞硝酸鹽還原酶 氧化還原酶 氧化亞氮還原酶 NO3- NO2- NO N2O N2（13-5）3、反硝化作用、反硝化作用 反硝化包括異化反硝化和同化反硝化，以異化反硝化為反硝化包括異化反硝化和同化反硝化，以異化反硝化為主主, ,反硝化菌在反硝化菌在DODO濃度很低的環(huán)境中，利用硝酸鹽中的氧作濃度很低的環(huán)境中，利用硝酸鹽中的氧作為電子受體，有機(jī)物作為碳源及電子供體而得到降解。當(dāng)利為電子受體，有機(jī)物作為碳源及電子供體而得到降解。

26、當(dāng)利用的碳源為甲醇時(shí)：用的碳源為甲醇時(shí)：NONO3 3- -+1.08CH+1.08CH3 3OH+0.24HOH+0.24H2 2COCO3 30.056C0.056C5 5H H7 7COCO2 2+0.47N+0.47N2 2+1.68H+1.68H2 2O + HCOO + HCO3 3- -NONO2 2- -+0.67CH+0.67CH3 3OH+0.53HOH+0.53H2 2COCO3 30.04C0.04C5 5H H7 7COCO2 2+0.48N+0.48N2 2+1.23H+1.23H2 2O+HCOO+HCO3 3- - 反硝化反應(yīng)可使有機(jī)物得到分解氧化，實(shí)際是利用了

27、硝反硝化反應(yīng)可使有機(jī)物得到分解氧化，實(shí)際是利用了硝酸鹽中的氧，每還原酸鹽中的氧，每還原1gNO1gNO3 3- -N-N所利用的氧量約所利用的氧量約2.6g2.6g。 3、反硝化作用、反硝化作用 當(dāng)缺乏有機(jī)物時(shí)，則無機(jī)物如氫、當(dāng)缺乏有機(jī)物時(shí)，則無機(jī)物如氫、NaNa2 2S S等也可作為反硝等也可作為反硝化反應(yīng)的電子供體化反應(yīng)的電子供體 （1 1）反硝化菌屬于異養(yǎng)型兼性厭氧菌，在缺氧條件下，）反硝化菌屬于異養(yǎng)型兼性厭氧菌，在缺氧條件下，進(jìn)行厭氧呼吸，以進(jìn)行厭氧呼吸，以NONO3 3- -O O為電子受體，以有機(jī)物的氫為電子為電子受體，以有機(jī)物的氫為電子供體。供體。 （2 2）反硝化過程中，硝酸態(tài)

28、氮有二種轉(zhuǎn)化途徑）反硝化過程中，硝酸態(tài)氮有二種轉(zhuǎn)化途徑同化反同化反硝化（合成細(xì)胞）和異化反硝化（還原為硝化（合成細(xì)胞）和異化反硝化（還原為N2N2），但以異化），但以異化反硝化為主。反硝化為主。 （3 3）反硝化反應(yīng)的條件）反硝化反應(yīng)的條件 3、反硝化作用、反硝化作用 反硝化作用是在反硝化細(xì)菌參與的條件下，將硝化過程產(chǎn)生的硝酸鹽或亞硝酸鹽還原成N2的過程。反硝化菌是一類化能異養(yǎng)兼性缺氧型微生物，其反應(yīng)需在缺氧條件下進(jìn)行。反硝化過程中反硝化菌利用各種有機(jī)基質(zhì)作為電子供體，以硝態(tài)氮為電子受體而進(jìn)行缺氧呼吸。從NO3-還原為N2的過程經(jīng)歷了4步連續(xù)的反應(yīng)： 3、反硝化作用、反硝化作用 反硝化過程中，

29、反硝化細(xì)菌需要有機(jī)碳源（如甲醇）作為電子受體，利用NO3-中的氧進(jìn)行缺氧呼吸。其反應(yīng)過程可表示如下：NO3- + CH3OH + H2CO3 N2 + H2O + HCO3- + 微生物細(xì)胞 （13-6）NO2- + CH3OH +H2CO3 N2 + H2O + HCO3- + 微生物細(xì)胞 （13-7） 3、反硝化作用、反硝化作用硝化、反硝化反應(yīng)中氮的轉(zhuǎn)化硝化、反硝化反應(yīng)中氮的轉(zhuǎn)化n表表1 硝化過程中氮的轉(zhuǎn)化硝化過程中氮的轉(zhuǎn)化 n表表2 反硝化反應(yīng)中氮的轉(zhuǎn)化反硝化反應(yīng)中氮的轉(zhuǎn)化 氮的氧化還原態(tài)氨離子NH4+羥胺NH2OH0+硝酰基NOH+亞硝酸根NO2+硝酸根NO3氮的氧化還原態(tài) 氨離子NH

30、4+ 羥胺NH2OH0 N2+ 硝?；鵑OH+亞硝酸根NO2+硝酸根NO3反硝化反應(yīng)的條件反硝化反應(yīng)的條件nDO0.5mg/LDO35時(shí),即可認(rèn)為碳源充足；二是外加碳源，多采用甲醇（CH3OH），因?yàn)榧状急环纸夂蟮漠a(chǎn)物為CO2和H2O，不留任何難降解的中間產(chǎn)物；三是利用微生物組織進(jìn)行內(nèi)源反硝化。 （b）pH：對(duì)反硝化反應(yīng)，最適宜的pH是6.57.5。pH高于8或低于6，反硝化速率將大為下降。反硝化過程的影響因素： （c）溶解氧濃度：反硝化菌屬異養(yǎng)兼性厭氧菌，在無分子氧同時(shí)存在硝酸根離子和亞硝酸根離子的條件下，它們能夠利用這些離子中的氧進(jìn)行呼吸，使硝酸鹽還原。另一方面，反硝化菌體內(nèi)的某些酶系統(tǒng)組

31、分，只有在有氧條件下，才能夠合成。這樣，反硝化反應(yīng)宜于在缺氧、好氧條件交替的條件下進(jìn)行，溶解氧應(yīng)控制在0.5 mg/L以下。 （d）溫度：反硝化反應(yīng)的最適宜溫度是2040，低于15反硝化反應(yīng)速率最低。為了保持一定的反硝化速率，在冬季低溫季節(jié)，可采用如下措施：提高生物固體平均停留時(shí)間；降低負(fù)荷率；提高污水的水力停留時(shí)間。 在反硝化反應(yīng)中，最大的問題就是污水中可用于反硝化的有機(jī)碳的多少及其可生化程度。碳源原水中含有的有機(jī)碳外加碳源，多用甲醇內(nèi)源呼吸碳源細(xì)菌體內(nèi)的原生物質(zhì)及其貯存的有機(jī)物 由上述生物脫氮的經(jīng)典理論可知，含氮化合物的價(jià)態(tài)從-3到+5價(jià)，經(jīng)歷了8個(gè)電子價(jià)位的變化，可涉及9種氮化合物，其中

32、4種為氣態(tài)，5種為離子態(tài)。在電子價(jià)位如此廣泛的變化范圍中，若不同價(jià)態(tài)化合物間存在歧化反應(yīng)，則可縮短生物脫氮的歷程。 n由巴茨（由巴茨（Barth）開創(chuàng)的傳統(tǒng)活性污泥法脫氮工藝為三級(jí)活性）開創(chuàng)的傳統(tǒng)活性污泥法脫氮工藝為三級(jí)活性污泥法流程，它是以污泥法流程，它是以氨化、硝化和反硝化氨化、硝化和反硝化 3個(gè)生化反應(yīng)過程個(gè)生化反應(yīng)過程為基礎(chǔ)建立的。其工藝流程如圖所示。為基礎(chǔ)建立的。其工藝流程如圖所示。 三、生物脫氮工藝1、傳統(tǒng)生物脫氮工藝、傳統(tǒng)生物脫氮工藝傳統(tǒng)活性污泥法脫氮工藝（三級(jí)活性污泥法流程）傳統(tǒng)活性污泥法脫氮工藝（三級(jí)活性污泥法流程）n該工藝流程將去除該工藝流程將去除BOD5與氨化、硝化和反硝

33、化分別在三個(gè)反應(yīng)池中進(jìn)行，與氨化、硝化和反硝化分別在三個(gè)反應(yīng)池中進(jìn)行，并各自有其獨(dú)立的污泥回流系統(tǒng)。第一級(jí)曝氣池為一般的二級(jí)處理曝氣池，并各自有其獨(dú)立的污泥回流系統(tǒng)。第一級(jí)曝氣池為一般的二級(jí)處理曝氣池，其主要功能是去除其主要功能是去除BOD、COD，將有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為，將有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為NH3-N，即完成有機(jī)碳，即完成有機(jī)碳的氧化和有機(jī)氮的氨化功能。的氧化和有機(jī)氮的氨化功能。n第一級(jí)曝氣池的混合液經(jīng)過沉淀后，出水進(jìn)入第二級(jí)曝氣池，稱為硝化曝第一級(jí)曝氣池的混合液經(jīng)過沉淀后，出水進(jìn)入第二級(jí)曝氣池，稱為硝化曝氣池，進(jìn)入該池的污水，其氣池，進(jìn)入該池的污水，其BOD5值已降至值已降至 1520mg/L的較低水平

34、，在硝的較低水平，在硝化曝氣池內(nèi)進(jìn)行硝化反應(yīng)，使化曝氣池內(nèi)進(jìn)行硝化反應(yīng)，使NH3-N氧化為氧化為NO3-N，同時(shí)有機(jī)物得到進(jìn)，同時(shí)有機(jī)物得到進(jìn)一步離解，污水中一步離解，污水中BOD5進(jìn)一步降低。硝化反應(yīng)要消耗堿度，所以需投加進(jìn)一步降低。硝化反應(yīng)要消耗堿度，所以需投加堿，以防堿，以防pH值下降。值下降。n硝化曝氣池的混合液進(jìn)入沉淀池，沉淀后出水進(jìn)入第三級(jí)活性污泥系統(tǒng)，硝化曝氣池的混合液進(jìn)入沉淀池，沉淀后出水進(jìn)入第三級(jí)活性污泥系統(tǒng)，稱為反硝化反應(yīng)池，在缺氧條件下，稱為反硝化反應(yīng)池，在缺氧條件下，NO3-N還原為氣態(tài)還原為氣態(tài)N2，排入大氣。，排入大氣。因?yàn)檫M(jìn)入該級(jí)的污水中的因?yàn)檫M(jìn)入該級(jí)的污水中的B

35、OD5值很低，為了使反硝化反應(yīng)正常進(jìn)行，所值很低，為了使反硝化反應(yīng)正常進(jìn)行，所以需要投加以需要投加CH3OH（甲醇）作為外加碳源，但為了節(jié)省運(yùn)行成本，也可（甲醇）作為外加碳源，但為了節(jié)省運(yùn)行成本，也可引入原污水充作碳源。引入原污水充作碳源。 為了減少處理設(shè)備，根據(jù)去除為了減少處理設(shè)備，根據(jù)去除 BOD 和硝化反應(yīng)都需在曝氣好氧條件和硝化反應(yīng)都需在曝氣好氧條件下進(jìn)行，故可以將三級(jí)活性污泥法脫氮工藝中的去除下進(jìn)行，故可以將三級(jí)活性污泥法脫氮工藝中的去除 BOD 為目的的第一為目的的第一級(jí)曝氣池和第二級(jí)硝化曝氣池相合并，將級(jí)曝氣池和第二級(jí)硝化曝氣池相合并，將 BOD 去除和硝化兩個(gè)反應(yīng)過程去除和硝化

36、兩個(gè)反應(yīng)過程放在統(tǒng)一的反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行，于是就產(chǎn)生了兩級(jí)生物脫氮系統(tǒng)。放在統(tǒng)一的反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行，于是就產(chǎn)生了兩級(jí)生物脫氮系統(tǒng)。2、二級(jí)活性污泥生物脫氮工藝、二級(jí)活性污泥生物脫氮工藝3、缺氧缺氧/好氧好氧（A1/O）生物脫氮工藝流程）生物脫氮工藝流程回流污泥回流污泥處理水內(nèi)循環(huán)（硝化液回流）回流污泥反硝化反應(yīng)器BOD去除、硝化反應(yīng)反應(yīng)器(缺氧)沉淀池堿N2(好氧)圖 21-3 分建式缺氧-好氧活性污泥脫氮系統(tǒng) 為了克服傳統(tǒng)的生物脫氮工藝流程的缺點(diǎn)，根據(jù)生物脫氮的原理，在為了克服傳統(tǒng)的生物脫氮工藝流程的缺點(diǎn)，根據(jù)生物脫氮的原理，在 20 世紀(jì)世紀(jì) 80年代初開創(chuàng)了年代初開創(chuàng)了A1/O工藝流程，如圖所示。

37、工藝流程，如圖所示。 生物脫氮工藝將生物脫氮工藝將反硝化反應(yīng)器反硝化反應(yīng)器放置在系統(tǒng)之前，所以又稱為前置反硝化放置在系統(tǒng)之前，所以又稱為前置反硝化生物脫氮系統(tǒng)。在反硝化缺氧池中，回流污泥中的反硝化菌利用原污水中的生物脫氮系統(tǒng)。在反硝化缺氧池中，回流污泥中的反硝化菌利用原污水中的有機(jī)物作為碳源，將回流混合液中的大量硝態(tài)氮（有機(jī)物作為碳源，將回流混合液中的大量硝態(tài)氮（NOX-N）還原成）還原成N2，而達(dá)，而達(dá)到脫氮目的。然后再在后續(xù)的好氧池中進(jìn)行有機(jī)物的生物氧化、有機(jī)氮的氨到脫氮目的。然后再在后續(xù)的好氧池中進(jìn)行有機(jī)物的生物氧化、有機(jī)氮的氨化和氨氮的硝化等生化反應(yīng)。化和氨氮的硝化等生化反應(yīng)。A1/O

38、工藝主要優(yōu)點(diǎn)：工藝主要優(yōu)點(diǎn)： n流程簡(jiǎn)單，構(gòu)筑物少，只有一個(gè)污泥回流系統(tǒng)和混合液回流系流程簡(jiǎn)單，構(gòu)筑物少，只有一個(gè)污泥回流系統(tǒng)和混合液回流系統(tǒng)，基建費(fèi)用可大大節(jié)省。統(tǒng)，基建費(fèi)用可大大節(jié)省。 n反硝化池反硝化池不需外加碳源，降低了運(yùn)行費(fèi)用。不需外加碳源，降低了運(yùn)行費(fèi)用。 nA1/O工藝的好氧池在缺氧池之后，可以使反硝化殘留的有機(jī)污工藝的好氧池在缺氧池之后，可以使反硝化殘留的有機(jī)污染物得到進(jìn)一步去除，提高出水水質(zhì)。染物得到進(jìn)一步去除，提高出水水質(zhì)。 n缺氧池缺氧池在前，污水中的有機(jī)碳被反硝化菌所利用，可減輕其后在前，污水中的有機(jī)碳被反硝化菌所利用，可減輕其后好氧池的有機(jī)負(fù)荷。同時(shí)缺氧池中進(jìn)行的反硝

39、化反應(yīng)產(chǎn)生的堿好氧池的有機(jī)負(fù)荷。同時(shí)缺氧池中進(jìn)行的反硝化反應(yīng)產(chǎn)生的堿度可以補(bǔ)償好氧池中進(jìn)行硝化反應(yīng)對(duì)堿度的需求的一半左右。度可以補(bǔ)償好氧池中進(jìn)行硝化反應(yīng)對(duì)堿度的需求的一半左右。 nA1/O工藝的主要缺點(diǎn)：工藝的主要缺點(diǎn)：n脫氮效率不高，一般為脫氮效率不高，一般為 70%80%。n此外，如果沉淀池運(yùn)行不當(dāng)，則會(huì)在沉淀池內(nèi)發(fā)生反硝化此外，如果沉淀池運(yùn)行不當(dāng)，則會(huì)在沉淀池內(nèi)發(fā)生反硝化反應(yīng)，造成污泥上浮，使處理水水質(zhì)惡化。反應(yīng)，造成污泥上浮，使處理水水質(zhì)惡化。n盡管如此，盡管如此，A1/O工藝仍以它的突出特點(diǎn)而受到重視，該工工藝仍以它的突出特點(diǎn)而受到重視，該工藝是目前采用比較廣泛的脫氮工藝。該工藝可以

40、將藝是目前采用比較廣泛的脫氮工藝。該工藝可以將缺氧池缺氧池與與好氧池好氧池建成建成合建式曝氣池合建式曝氣池，中間隔以擋板，前段為缺氧，中間隔以擋板，前段為缺氧反硝化，后段為好氧硝化。該形式特別便于對(duì)現(xiàn)有推流式反硝化，后段為好氧硝化。該形式特別便于對(duì)現(xiàn)有推流式曝氣池進(jìn)行改造。曝氣池進(jìn)行改造。合建式合建式A1/O工藝工藝硝化BOD去除回流污泥反硝化沉淀池處理水內(nèi)循環(huán)N2內(nèi)循環(huán)原污水空氣圖 21- 4 合建式缺氧-好氧活性污泥法脫氮系統(tǒng)n生物除磷主要由一類統(tǒng)稱為生物除磷主要由一類統(tǒng)稱為聚磷菌聚磷菌的微生物完成。該類微生的微生物完成。該類微生物均屬異養(yǎng)型細(xì)菌，物均屬異養(yǎng)型細(xì)菌，n能在細(xì)胞內(nèi)貯存能在細(xì)胞

41、內(nèi)貯存聚聚羥基丁酸羥基丁酸(PHB)和和聚合磷酸鹽聚合磷酸鹽(Poly-p)。n聚聚羥基丁酸酯羥基丁酸酯(簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱PHB)是一種由微生物在不平衡生長(zhǎng)條是一種由微生物在不平衡生長(zhǎng)條件下存儲(chǔ)于細(xì)胞內(nèi)的一種天然高分子聚合物，廣泛存在于自件下存儲(chǔ)于細(xì)胞內(nèi)的一種天然高分子聚合物，廣泛存在于自然界許多原核生物中。然界許多原核生物中。第二節(jié)第二節(jié) 生物除磷原理及影響因素生物除磷原理及影響因素一、生物除磷原理一、生物除磷原理擬態(tài)弧菌的二個(gè)聚-羥丁酸鹽（PHB）顆粒n聚磷菌在厭氧池中為優(yōu)勢(shì)菌種，構(gòu)成了活性污泥絮體的主體，它將貯存在細(xì)胞中聚合磷酸鹽（Poly-p）中的磷通過水解而釋放出來，并提供必需的能量，活性污

42、泥在厭氧階段比其他微生物能更有效地?cái)z取有機(jī)底物，并貯存為PHB物質(zhì)。nCOD主要在厭氧期間內(nèi)得到去除，而PHB的含量也在同一時(shí)刻達(dá)到最高點(diǎn)。n而在隨后的好氧池中，聚磷菌所吸收的有機(jī)物將被氧化分解，并提供能量，同時(shí)能從污水中不斷地、過量地?cái)z取磷，在數(shù)量上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其細(xì)胞合成所需的磷量，將磷以聚合磷酸鹽的形式儲(chǔ)藏在菌體內(nèi)而形成高磷污泥，并且通過剩余污泥系統(tǒng)排出，因而可獲得相當(dāng)好的除磷效果。n在好氧階段，積累的PHB被作為碳源和能源物質(zhì)利用來合成細(xì)胞物質(zhì)或者為降解體外有機(jī)物質(zhì)提供能量。聚磷菌的作用機(jī)理n聚磷菌在厭氧-好氧交替運(yùn)行的系統(tǒng)中有釋磷和攝磷的作用，使得它在與其他微生物的競(jìng)爭(zhēng)中取得優(yōu)勢(shì)，從而使磷

43、得到有效的去除。n因?yàn)榫哿拙趨捬鯒l件下能夠?qū)⑵潴w內(nèi)儲(chǔ)存的聚磷酸鹽分解，以提供能量這樣使之在與其他微生物競(jìng)爭(zhēng)中，其他微生物可利用的基質(zhì)減少，從而不能很好地生長(zhǎng)。二、生物除磷影響因素二、生物除磷影響因素1 1溶解氧和氧化態(tài)氮溶解氧和氧化態(tài)氮 溶解氧分別對(duì)攝磷和放磷過程影響不同。溶解氧分別對(duì)攝磷和放磷過程影響不同。（1 1）在厭氧區(qū)中必須控制嚴(yán)格的厭氧條件，既沒有分子態(tài)氧，也沒）在厭氧區(qū)中必須控制嚴(yán)格的厭氧條件，既沒有分子態(tài)氧，也沒有化合態(tài)氧。溶解氧的存在，將抑制厭氧菌的發(fā)酵產(chǎn)酸作用和消耗乙有化合態(tài)氧。溶解氧的存在，將抑制厭氧菌的發(fā)酵產(chǎn)酸作用和消耗乙酸等低分子脂肪酸物質(zhì)；硝態(tài)氮的存在，影響聚磷菌的

44、代謝，也會(huì)消酸等低分子脂肪酸物質(zhì)；硝態(tài)氮的存在，影響聚磷菌的代謝，也會(huì)消耗部分乙酸等低分子脂肪酸物質(zhì)而發(fā)生反硝化作用，都影響磷的釋放，耗部分乙酸等低分子脂肪酸物質(zhì)而發(fā)生反硝化作用，都影響磷的釋放，從而影響在好氧條件下對(duì)磷的吸收。從而影響在好氧條件下對(duì)磷的吸收。（2 2）在好氧區(qū)中要供給足夠的溶解氧，以滿足聚磷菌對(duì)）在好氧區(qū)中要供給足夠的溶解氧，以滿足聚磷菌對(duì)PHBPHB的分解和的分解和攝磷所需。攝磷所需。一般一般厭氧段的溶解氧應(yīng)嚴(yán)格控制在厭氧段的溶解氧應(yīng)嚴(yán)格控制在0.2mg0.2mgL L以下以下，而，而好氧段的溶解氧好氧段的溶解氧控制在控制在2.0mg2.0mgL L左右左右。2 2污泥齡污

45、泥齡 由于生物脫磷系統(tǒng)主要是通過排除剩余污泥去除磷的，因此由于生物脫磷系統(tǒng)主要是通過排除剩余污泥去除磷的，因此剩余污泥量的多少將決定系統(tǒng)的脫磷效果。剩余污泥量的多少將決定系統(tǒng)的脫磷效果。 一般污泥齡較短的系統(tǒng)產(chǎn)生較多的剩余污泥一般污泥齡較短的系統(tǒng)產(chǎn)生較多的剩余污泥，可以取得較高的，可以取得較高的脫磷效果。短的泥齡還有利于好氧段控制硝化作用的發(fā)生而利于脫磷效果。短的泥齡還有利于好氧段控制硝化作用的發(fā)生而利于厭氧段的充分釋磷，因此，僅以除磷為目的的污水處理系統(tǒng)中，厭氧段的充分釋磷，因此，僅以除磷為目的的污水處理系統(tǒng)中，一般宜采用較短的泥齡。一般宜采用較短的泥齡。 研究表明，當(dāng)污泥齡為研究表明，當(dāng)污

46、泥齡為3030天時(shí)，除磷率為天時(shí)，除磷率為4040，污泥齡為，污泥齡為1717天天時(shí)，除磷率為時(shí)，除磷率為50%50%，污泥齡降至，污泥齡降至5 5天時(shí)，除磷率可提高到天時(shí)，除磷率可提高到87%87%。3 3BODBOD負(fù)荷和有機(jī)物性質(zhì)負(fù)荷和有機(jī)物性質(zhì) 一般認(rèn)為，較高的一般認(rèn)為，較高的BODBOD負(fù)荷可取得較好的除磷效果，有人提負(fù)荷可取得較好的除磷效果，有人提出出BOD/TPBOD/TP2020是正常進(jìn)行生物除磷的低限。不同有機(jī)物為基質(zhì)對(duì)是正常進(jìn)行生物除磷的低限。不同有機(jī)物為基質(zhì)對(duì)磷的厭氧釋放及好氧攝取也有差別。一般低分子易降解的有機(jī)物磷的厭氧釋放及好氧攝取也有差別。一般低分子易降解的有機(jī)物易

47、被聚磷菌吸收、誘導(dǎo)磷釋放的能力較強(qiáng)易被聚磷菌吸收、誘導(dǎo)磷釋放的能力較強(qiáng)，而高分子難降解的有，而高分子難降解的有機(jī)物誘導(dǎo)磷釋放的能力較弱。機(jī)物誘導(dǎo)磷釋放的能力較弱。4 4溫度溫度 溫度對(duì)除磷效果的影響不如對(duì)生物脫氮過程的影響明顯，因?yàn)闇囟葘?duì)除磷效果的影響不如對(duì)生物脫氮過程的影響明顯，因?yàn)樵诟邷?、中溫、低溫條件下，不同的菌群都具有生物除磷的能力，在高溫、中溫、低溫條件下，不同的菌群都具有生物除磷的能力，在在5 53030的范圍內(nèi)，都可以得到很好的除磷效果，但低溫運(yùn)行時(shí)的范圍內(nèi)，都可以得到很好的除磷效果，但低溫運(yùn)行時(shí)厭氧區(qū)的停留時(shí)間要低一些。厭氧區(qū)的停留時(shí)間要低一些。5 5pHpH值值 pHpH值在

48、值在6 68 8的范圍內(nèi)時(shí)，磷的厭氧釋放比較穩(wěn)定。的范圍內(nèi)時(shí)，磷的厭氧釋放比較穩(wěn)定。pHpH值低于值低于6 6時(shí)生物除磷的效果會(huì)大大下降。時(shí)生物除磷的效果會(huì)大大下降。n 廢水生物除磷的工藝流程一般由厭氧池和廢水生物除磷的工藝流程一般由厭氧池和好氧池組成。好氧池組成。nA/OA/O（厭氧（厭氧好氧生物除磷）工藝好氧生物除磷）工藝nPhostrip（旁流除磷）工藝（旁流除磷）工藝是兩種基本的生物除磷工藝。是兩種基本的生物除磷工藝。三、生物除磷工藝三、生物除磷工藝1、厭氧、厭氧/好氧（好氧（A2/O）生物除磷工藝）生物除磷工藝nA2/O除磷工藝由前段厭氧池和后段好氧池串聯(lián)組成；除磷工藝由前段厭氧池和

49、后段好氧池串聯(lián)組成；n前段為前段為厭氧池厭氧池，城市污水和回流污泥進(jìn)入該池，并借助水下，城市污水和回流污泥進(jìn)入該池，并借助水下推進(jìn)式攪拌器的作用使其混合?；亓魑勰嘀械耐七M(jìn)式攪拌器的作用使其混合。回流污泥中的聚磷酸在厭氧聚磷酸在厭氧池可吸收去除一部分有機(jī)物，同時(shí)釋放出大量磷池可吸收去除一部分有機(jī)物，同時(shí)釋放出大量磷。n然后混合液流入后段然后混合液流入后段好氧池好氧池，污水中的有機(jī)物在其中得到氧，污水中的有機(jī)物在其中得到氧化分解，同時(shí)聚磷菌將不斷地、超量地?cái)z取污水中的磷，然化分解，同時(shí)聚磷菌將不斷地、超量地?cái)z取污水中的磷，然后通過排放高磷剩余污泥而使污水中的磷得到去除。后通過排放高磷剩余污泥而使污

50、水中的磷得到去除。n好氧池在良好的運(yùn)行狀況下，剩余污泥中磷的含量好氧池在良好的運(yùn)行狀況下，剩余污泥中磷的含量在在 2.5%以上以上，整個(gè)，整個(gè)A2 /O工藝的工藝的BOD5去除率大致與一般活性污泥法去除率大致與一般活性污泥法相同，而磷的去除率為相同，而磷的去除率為 70%80%，處理后出水的磷濃度一，處理后出水的磷濃度一般都小于般都小于 1.0mg/L。 nA2/O除磷工藝流程圖除磷工藝流程圖A2/O生物除磷工藝的主要特點(diǎn)生物除磷工藝的主要特點(diǎn)n1、工藝流程簡(jiǎn)單。、工藝流程簡(jiǎn)單。 n2、厭氧池在前、好氧池在后，有利于抑制絲狀菌的生長(zhǎng)?；臁捬醭卦谇?、好氧池在后，有利于抑制絲狀菌的生長(zhǎng)?；旌弦旱?/p>

51、合液的SVI 小于小于 100，污泥易沉淀，不易發(fā)生污泥膨脹，并能，污泥易沉淀，不易發(fā)生污泥膨脹，并能減輕好氧池的有機(jī)負(fù)荷。減輕好氧池的有機(jī)負(fù)荷。 n3、在反應(yīng)池內(nèi)，水力停留時(shí)間較短，一般厭氧池的水力停留、在反應(yīng)池內(nèi)，水力停留時(shí)間較短，一般厭氧池的水力停留時(shí)間為時(shí)間為 12h，好氧池的水力停留時(shí)間為，好氧池的水力停留時(shí)間為 24h，總共為，總共為 36h。厭氧池厭氧池/好氧池的水力停留時(shí)間之比一般為好氧池的水力停留時(shí)間之比一般為 1:（23）。）。 A2/O生物除磷工藝的主要特點(diǎn)生物除磷工藝的主要特點(diǎn)n4、剩余活性污泥含磷率高，一般為、剩余活性污泥含磷率高，一般為 2.5%以上，故污泥肥效以上

52、，故污泥肥效好。好。 n5、除磷率難于進(jìn)一步提高。當(dāng)污水、除磷率難于進(jìn)一步提高。當(dāng)污水BOD 濃度不高或含磷量高濃度不高或含磷量高時(shí)，則時(shí)，則P/ BOD5比值高，剩余污泥產(chǎn)量低，使除磷率難于提高。比值高，剩余污泥產(chǎn)量低，使除磷率難于提高。 n6、當(dāng)污泥在沉淀池內(nèi)停留時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，則聚磷菌會(huì)在厭氧狀、當(dāng)污泥在沉淀池內(nèi)停留時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，則聚磷菌會(huì)在厭氧狀態(tài)下產(chǎn)生磷的釋放，從而降低該工藝的除磷率，所以應(yīng)注意態(tài)下產(chǎn)生磷的釋放，從而降低該工藝的除磷率，所以應(yīng)注意及時(shí)排泥和使污泥回流。及時(shí)排泥和使污泥回流。 2、Phostrip 除磷工藝除磷工藝nPhostrip 工藝是由工藝是由 Levin 在在1965

53、 年首先提出的。該工藝是在回年首先提出的。該工藝是在回流污泥的分流管線上增設(shè)一個(gè)流污泥的分流管線上增設(shè)一個(gè)脫磷池脫磷池和和化學(xué)沉淀池化學(xué)沉淀池而構(gòu)成的。而構(gòu)成的。n該工藝將該工藝將A2/O工藝的厭氧段改造成類似于普通重力濃縮池的磷工藝的厭氧段改造成類似于普通重力濃縮池的磷解吸池，部分回流污泥在磷解吸池內(nèi)厭氧放磷，污泥停留時(shí)間解吸池，部分回流污泥在磷解吸池內(nèi)厭氧放磷，污泥停留時(shí)間一般為一般為512h，水力表面負(fù)荷應(yīng)小于，水力表面負(fù)荷應(yīng)小于 20m3/（m2d）。經(jīng)濃縮）。經(jīng)濃縮后污泥進(jìn)入缺氧池，解磷池上層清液含有高濃度的磷（可高達(dá)后污泥進(jìn)入缺氧池，解磷池上層清液含有高濃度的磷（可高達(dá) 100mg

54、/L以上）以上） ，將此上層清液排入石灰混凝沉淀池進(jìn)行化學(xué)，將此上層清液排入石灰混凝沉淀池進(jìn)行化學(xué)處理生成磷酸鈣沉淀，該含磷污泥可作為農(nóng)業(yè)肥料，而混凝沉處理生成磷酸鈣沉淀，該含磷污泥可作為農(nóng)業(yè)肥料，而混凝沉淀池出水應(yīng)流入初沉池再進(jìn)行處理。淀池出水應(yīng)流入初沉池再進(jìn)行處理。nPhostrip工藝不僅通過高磷剩余污泥除磷，而且還通過化學(xué)沉工藝不僅通過高磷剩余污泥除磷，而且還通過化學(xué)沉淀除磷。該工藝具有生物除磷和化學(xué)除磷雙重作用，所以淀除磷。該工藝具有生物除磷和化學(xué)除磷雙重作用，所以Phostrip工藝具有高效脫氮除磷功能。工藝具有高效脫氮除磷功能。nPhostrip 工藝流程圖工藝流程圖 Phost

55、rip工藝受外界條件影響小，工藝操作靈活，脫氮除工藝受外界條件影響小，工藝操作靈活，脫氮除磷效果好且穩(wěn)定。但該工藝存在流程復(fù)雜、運(yùn)行管理麻煩、處磷效果好且穩(wěn)定。但該工藝存在流程復(fù)雜、運(yùn)行管理麻煩、處理成本較高等缺點(diǎn)。理成本較高等缺點(diǎn)。n1、Bardenpho 工藝工藝 nBardenpho工藝是在工藝是在A1/O脫氮工藝的基礎(chǔ)上又增設(shè)了一個(gè)脫氮工藝的基礎(chǔ)上又增設(shè)了一個(gè)缺氧段缺氧段和好氧段和好氧段，所以該工藝又稱四段強(qiáng)化脫氮工藝。，所以該工藝又稱四段強(qiáng)化脫氮工藝。n增設(shè)的缺氧段增設(shè)的缺氧段能對(duì)從好氧段能對(duì)從好氧段流入的混合液中的流入的混合液中的NO3-N在反硝化菌作用下進(jìn)行反硝化脫氮，使該工藝的

56、脫氮率高在反硝化菌作用下進(jìn)行反硝化脫氮，使該工藝的脫氮率高達(dá)達(dá) 90%95%，而增設(shè)的好氧段，而增設(shè)的好氧段能提高出流混合液中的能提高出流混合液中的DO濃度，防止在沉淀池內(nèi)因缺氧產(chǎn)生反硝化，干擾污泥的濃度，防止在沉淀池內(nèi)因缺氧產(chǎn)生反硝化，干擾污泥的沉降，從而改善了沉淀池中污泥的沉降性能。沉降，從而改善了沉淀池中污泥的沉降性能。 第三節(jié)第三節(jié) 廢水同步脫氮除磷工藝廢水同步脫氮除磷工藝nBardenpho 工藝流程圖工藝流程圖n原污水進(jìn)入缺氧池原污水進(jìn)入缺氧池，從好氧池，從好氧池流出的含硝態(tài)氮的混合凝流出的含硝態(tài)氮的混合凝回流至缺氧池回流至缺氧池，回流污泥也流入缺氧池，回流污泥也流入缺氧池，在此進(jìn)

57、行反硝，在此進(jìn)行反硝化脫氮。然后厭氧池流出的混合液進(jìn)入好氧池化脫氮。然后厭氧池流出的混合液進(jìn)入好氧池，在此主要，在此主要進(jìn)行進(jìn)行BOD去除與氨氮的硝化。由于好氧池去除與氨氮的硝化。由于好氧池的的BOD濃度還比濃度還比較高，硝化菌受到異養(yǎng)微生物的抑制，故硝化程度較低，產(chǎn)較高，硝化菌受到異養(yǎng)微生物的抑制，故硝化程度較低，產(chǎn)生的生的NO3-N較少。另外由于較少。另外由于NOX-N沒有得到有效的去除，所沒有得到有效的去除，所以，攝磷的效果也不會(huì)太好。以，攝磷的效果也不會(huì)太好。 n混合液進(jìn)入缺氧池混合液進(jìn)入缺氧池，在該池進(jìn)行脫氮，然后再進(jìn)入好氧池，在該池進(jìn)行脫氮，然后再進(jìn)入好氧池進(jìn)行硝化，同時(shí)進(jìn)一步去除

58、進(jìn)行硝化，同時(shí)進(jìn)一步去除 BOD。最后混合液流入沉淀池。最后混合液流入沉淀池進(jìn)行泥水分離，上層清液被排放，沉淀下來的高磷污泥一部進(jìn)行泥水分離，上層清液被排放，沉淀下來的高磷污泥一部分作為回流污泥回流至厭氧池分作為回流污泥回流至厭氧池，另一部分作為剩余污泥排，另一部分作為剩余污泥排出。出。n由此可見，由此可見， BOD 去除、硝化、反硝化去除、硝化、反硝化等生化反應(yīng)在該工藝流等生化反應(yīng)在該工藝流程中都反復(fù)進(jìn)行了二次或二次以上，所以，程中都反復(fù)進(jìn)行了二次或二次以上，所以，Bardenpho 工藝工藝的脫氮效果好，但除磷效果差，同時(shí)這種工藝還存在反應(yīng)池的脫氮效果好，但除磷效果差，同時(shí)這種工藝還存在反

59、應(yīng)池多、工藝與運(yùn)行復(fù)、處理成本高等缺點(diǎn)。多、工藝與運(yùn)行復(fù)、處理成本高等缺點(diǎn)。 2、Phoredox 脫氮除磷工藝（改良脫氮除磷工藝（改良 Bardenpho 工藝）工藝）n四段四段 Berdenpho 工藝脫氮率高，但除磷效果差，為了提高工藝脫氮率高，但除磷效果差，為了提高除磷率，除磷率，Phoredox 工藝在工藝在 Bardenpho 工藝的基礎(chǔ)上，在第工藝的基礎(chǔ)上，在第一個(gè)缺氧池前增加了一個(gè)厭氧段。一個(gè)缺氧池前增加了一個(gè)厭氧段。Phoredox工藝流程圖工藝流程圖nBardenpho 工藝本身也具有同時(shí)脫氮除磷的功能，但工藝本身也具有同時(shí)脫氮除磷的功能，但 Phoredox 工藝在缺氧前

60、增設(shè)了一個(gè)厭氧池，保證了磷的釋放，工藝在缺氧前增設(shè)了一個(gè)厭氧池，保證了磷的釋放，從而保證了在好氧條件下有更強(qiáng)的吸收磷的能力，提高了除從而保證了在好氧條件下有更強(qiáng)的吸收磷的能力，提高了除磷的效率。最終，好氧段（磷的效率。最終，好氧段（）為混合液提供短暫的曝氣時(shí)）為混合液提供短暫的曝氣時(shí)間，也會(huì)降低二沉池出現(xiàn)厭氧狀態(tài)和釋放磷的可能性。間，也會(huì)降低二沉池出現(xiàn)厭氧狀態(tài)和釋放磷的可能性。 nPhoredox 工藝的泥齡較長(zhǎng)，一般設(shè)計(jì)值取工藝的泥齡較長(zhǎng)，一般設(shè)計(jì)值取 1020d，為達(dá)到，為達(dá)到污泥穩(wěn)定，泥齡值還可取得更長(zhǎng)，從而增加了碳氧化的能力。污泥穩(wěn)定，泥齡值還可取得更長(zhǎng)，從而增加了碳氧化的能力。nPh