生物法去除水中污染物生物脫氮基本理論N、P——植物營養(yǎng)元素導(dǎo)致水體的富營養(yǎng)化一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，NH3—N：<5mg/LTP:<0.5mg/L概述——氮在水中的存在形式水中氮的存在形式：有機(jī)氮、氨氮、硝態(tài)氮①氨化（Ammonificaton）：廢水中的含氮有機(jī)物，在生物處理過程中被好氧或厭氧異養(yǎng)型微生物氧化分解為氨氮的過程；

②硝化（Nitrification）：廢水中的氨氮在好氧自養(yǎng)型微生物（統(tǒng)稱為硝化菌）的作用下被轉(zhuǎn)化為NO2?和NO3?的過程；③反硝化（Denitrification）：廢水中的NO2?和/或NO3?在缺氧條件下在反硝化菌（異養(yǎng)型細(xì)菌）的作用下被還原為N2的過程廢水生物脫氮基本原理廢水生物脫氮基本原理氨化反應(yīng)以氨基酸為例：RCHNH2COOH＋O2→RCOOH＋CO2＋NH3被好氧或厭氧異養(yǎng)型微生物氧化分解為氨氮的過程硝化反應(yīng)分2步進(jìn)行：1.NH4＋＋3/2O2→NO2-＋H2O＋2H＋2.NO2-＋1/2O2→NO3-是由兩組自養(yǎng)型硝化菌分兩步完成的：①亞硝酸鹽細(xì)菌（或稱為氨氧化細(xì)菌）（Nitrosomonas）②硝酸鹽細(xì)菌（或稱為亞硝酸鹽氧化細(xì)菌）（Nitrobacter）這兩種硝化細(xì)菌的特點(diǎn)：①都是革蘭氏染色陰性、不生芽孢的短桿菌和球菌；②強(qiáng)烈好氧，不能在酸性條件下生長；③無需有機(jī)物，以氧化無機(jī)含氮化合物獲得能量，以無機(jī)C（CO2或HCO3?）為碳源；④化能自養(yǎng)型；⑤生長緩慢，世代時(shí)間長。硝化反應(yīng)這兩種硝化細(xì)菌的特點(diǎn)：①都是革蘭氏染色陰性、不生芽孢的短桿菌和球菌；②強(qiáng)烈好氧，不能在酸性條件下生長；③無需有機(jī)物，以氧化無機(jī)含氮化合物獲得能量，以無機(jī)C（CO2或HCO3?）為碳源；④化能自養(yǎng)型；⑤生長緩慢，世代時(shí)間長。硝化反應(yīng)硝化反應(yīng)所需要的環(huán)境條件：①好氧條件(DO不小于1mg/l)，并能保持一定的堿度以維持穩(wěn)定的pH值(適宜的pH為8.0~8.4)；②進(jìn)水中的有機(jī)物的濃度不宜過高，一般要求BOD5在15~20mg/l以下；③硝化反應(yīng)的適宜溫度是20~30°C，15°C以下時(shí)，硝化反應(yīng)的速率下降，小于5°C時(shí)，完全停止；④硝化菌在反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間即污泥齡，必須大于其最小的世代時(shí)間(一般為3~10天)；⑤高濃度的氨氮、亞硝酸鹽或硝酸鹽、有機(jī)物以及重金屬離子等都對(duì)硝化反應(yīng)有抑制作用。

反硝化反應(yīng)

生物反硝化是指污水中的硝態(tài)氮NO3-－N和亞硝態(tài)氮NO2-－N，在無氧或低氧條件下被反硝化細(xì)菌還原成氮?dú)獾倪^程。①同化反硝化，即終產(chǎn)物是有機(jī)氮化合物，是菌體的組成部分；②異化反硝化，即終產(chǎn)物是氮?dú)猓∟2）或笑氣（N2O）。反硝化反應(yīng)NO2-＋3H→1/2N2＋H2O＋OH－NO3-＋5H→1/2N2＋H2O＋OH－反硝化菌屬異養(yǎng)型兼性厭氧菌，并不是一類專門的細(xì)菌，它們大量存在于土壤和污水處理系統(tǒng)中，如變形桿菌、假單胞菌等，土壤微生物中有50%是這一類具有還原硝酸鹽能力的細(xì)菌；反硝化菌能在缺氧條件下，以NO3-或NO2-為電子受體，以有機(jī)物為電子供體，而將氮還原。反硝化反應(yīng)NO2-＋3H→1/2N2＋H2O＋OH－NO3-＋5H→1/2N2＋H2O＋OH－反硝化菌屬異養(yǎng)型兼性厭氧菌，并不是一類專門的細(xì)菌，它們大量存在于土壤和污水處理系統(tǒng)中，如變形桿菌、假單胞菌等，土壤微生物中有50%是這一類具有還原硝酸鹽能力的細(xì)菌；反硝化菌能在缺氧條件下，以NO3-或NO2-為電子受體，以有機(jī)物為電子供體，而將氮還原。反硝化反應(yīng)反硝化反應(yīng)的影響因素：①碳源：一是原廢水中的有機(jī)物，當(dāng)廢水的BOD5/TKN大于3~5時(shí)，可認(rèn)為碳源充足；二是外加碳源，多采用甲醇；②pH值：適宜的pH值是6.5~7.5，pH值高于8或低于6，反硝化速率將大大下降；③溶解氧：反硝化菌適于在缺氧條件下發(fā)生反硝化反應(yīng)，但另一方面，其某些酶系統(tǒng)只有在有氧條件下才能合成，所以反硝化反應(yīng)宜于在缺氧、好氧交替的條件下進(jìn)行，溶解氧應(yīng)控制在0.5mg/l以下；④溫度：適宜溫度為20~40°C，低于15°C其反應(yīng)速率將大為降低。

生物法去除水中污染物生物脫氮工藝傳統(tǒng)三級(jí)脫氮工藝

傳統(tǒng)三級(jí)脫氮工藝

氨化、硝化和反硝化分別在三個(gè)反應(yīng)池中進(jìn)行優(yōu)點(diǎn)：有機(jī)物降解菌、硝化菌、反硝化菌，分布在各自反應(yīng)器內(nèi)生長增殖，環(huán)境條件適宜，而且各自回流在沉淀池分離的污泥，反應(yīng)速度快而且比較徹底。缺點(diǎn)：處理設(shè)備多，管理不夠方便。二級(jí)生物脫氮A1/O工藝——前置反硝化A1/O工藝——前置反硝化影響因素：水力停留時(shí)間硝化反應(yīng)：不應(yīng)小于6h，反硝化反應(yīng)：2h之內(nèi)；一般，硝化與反硝化的水力停留時(shí)間比為3:1。否則，脫氮效率迅速下降。BOD5：進(jìn)入硝化反應(yīng)池（好氧池）BOD5值在80mg/L以下。

A1/O工藝——前置反硝化DO硝化池：2.0mg/L左右反硝化池：小于0.5mg/L一般小于0.2mg/L就稱為厭氧段，大于0.2mg/L小于0.5mg/L稱為缺氧段

PH:硝化反應(yīng)的進(jìn)行，混合液的pH值下降，應(yīng)保持足夠的堿度

A1/O工藝——前置反硝化溫度：BOD5/NOX—N：小于4則需外加碳源混合液回流比：直接影響反硝化的脫氮效果，200%~500%MLSS：大于3000mg/L

A1/O工藝——前置反硝化優(yōu)點(diǎn)：（1）流程簡單、構(gòu)筑物少（2）反硝化池不需額外加碳源（3）好氧池在缺氧池之后，可使反硝化殘留有機(jī)物得到進(jìn)一步去除（4）缺氧池在前，污水中的有機(jī)碳被反硝化所利用，可減輕其后好氧池的有機(jī)負(fù)荷缺點(diǎn)：脫氮效率不高（一般70%~80%）、沉淀池內(nèi)易發(fā)生反硝化，造成污泥上浮

生物法去除水中污染物生物除磷基本原理A2/O工藝A2/O工藝工藝特點(diǎn)：1）工藝流程簡單，無混合液回流，其基建費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用較低，同時(shí)厭氧池能保持良好的厭氧狀態(tài)。2）在反應(yīng)池內(nèi)水力停留時(shí)間較短，一般為3～6h，其中厭氧池1～2h，好氧池2～4h。3）沉淀污泥含磷率高，一般（2.5～4）％左右。4）混合液的SVI<100,易沉淀，不膨脹A2/O工藝工藝特點(diǎn)：5）ηBOD≥90％；ηP＝（70～80）％；當(dāng)P/BOD5比值高，剩余污泥產(chǎn)量小，使ηP難以提高。6）沉淀池應(yīng)及時(shí)排泥和污泥回流，否則聚磷菌在厭氧狀態(tài)下，產(chǎn)生磷的釋放，降低ηP。7）反應(yīng)池內(nèi)X=2700～3000mg/L

A2/O工藝工藝特點(diǎn)：5）ηBOD≥90％；ηP＝（70～80）％；當(dāng)P/BOD5比值高，剩余污泥產(chǎn)量小，使ηP難以提高。6）沉淀池應(yīng)及時(shí)排泥和污泥回流，否則聚磷菌在厭氧狀態(tài)下，產(chǎn)生磷的釋放，降低ηP。7）反應(yīng)池內(nèi)X=2700～3000mg/L

A2/O工藝影響因素：1）DO：厭氧池DO（0.2～0.3mg/L）→0,NOX－→0,以保證嚴(yán)格的厭氧狀態(tài)，好氧池：DO≥2mg/L。2）厭氧池BOD5/T-P>（20～30），否則ηP下降。3）厭氧池NOX－：因?yàn)镹OX－會(huì)消耗水中有機(jī)物而抑制聚磷菌對(duì)磷的釋放，繼而影響在好氧條件下對(duì)磷的吸收。所以NOX－－N<1.5～2mg/L，不會(huì)影響除磷效果。4）當(dāng)污水中COD/TKN≥10時(shí)，則NOX－－N對(duì)生物除磷影響較小。A2/O工藝影響因素：5）污泥齡θs：因?yàn)锳2/O工藝主要是通過排除富磷剩余污泥而去除磷的，所以除磷效果與排放剩余污泥量多少直接有關(guān)。3.5-7d6）NS：NS較高，ηP較好，一般NS>0.1KgBOD5/KgMLSS?d，其ηP較高。7）溫度：5~30℃其除磷效果較好，>13℃時(shí)，聚磷菌對(duì)磷的釋放和攝取與溫度無關(guān)。8）pH＝6~8，聚磷菌對(duì)磷的釋放和攝取都比較穩(wěn)定。弗斯特利普除磷工藝該工藝將A2/O工藝的厭氧段改造成類似于普通重力濃縮池的磷解吸池，部分回流污泥在磷解吸池內(nèi)厭氧放磷。經(jīng)濃縮后污泥進(jìn)入缺氧池，解磷池上清液含有高濃度磷（可高達(dá)100mg/L以上），將此上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，而混凝沉淀池出水應(yīng)流入初沉池再進(jìn)行處理。弗斯特利普除磷工藝適合于對(duì)現(xiàn)有工藝的改造受外界條件影響小，工藝操作靈活脫氮除磷效果好且穩(wěn)定工藝流程復(fù)雜、運(yùn)行管理麻煩處理成本較高

生物法去除水中污染物生物除磷基本原理概述——磷在廢水中的存在形式來源：糞便、洗滌劑和某些工業(yè)廢水。存在形式：正磷酸鹽、聚磷酸鹽、有機(jī)磷。方法：物理法、化學(xué)法、生物法。概述——磷在廢水中的存在形式細(xì)菌一般是從外部環(huán)境攝取一定量的磷來滿足其生理需要；有一類特殊的細(xì)菌——磷細(xì)菌，可以過量地、超出其生理需要地從外部攝取磷，并以聚合磷酸鹽的形式貯存在細(xì)胞體內(nèi)，如果從系統(tǒng)中排出這種高磷污泥，則能達(dá)到除磷的效果。

生物除磷基本過程1、除磷菌的過量攝取磷

好氧條件下，除磷菌利用廢水中的BOD5或體內(nèi)貯存的聚β-羥基丁酸的氧化分解所釋放的能量來攝取廢水中的磷，一部分磷被用來合成ATP，另外絕大部分的磷則被合成為聚磷酸