一、脫氮除磷的傳統工藝1、脫氮的傳統工藝

2、除磷的傳統工藝

目前一頁\總數四十一頁\編于十九點1、脫氮的傳統工藝

自然界中氮一般有四種形態：有機氮、氨氮、亞硝酸鹽氮硝酸鹽氮目前二頁\總數四十一頁\編于十九點生活污水中的氮主要形態是有機氮和氨氮。有機氮占生活污水含氮量的40-60%，氨氮占50-60%，亞硝酸鹽和硝酸鹽氮僅占0-5%。目前三頁\總數四十一頁\編于十九點污水生物脫氮的可能途徑

目前四頁\總數四十一頁\編于十九點傳統上，通過兩步生物反應，即硝化(NH+4→NO-3)與反硝化(NO-3→N2)，實現污水的生物脫氮。目前五頁\總數四十一頁\編于十九點硝化反應可表示為:亞硝化反應

NH4++O2+HCO3-→

NO2-+H2O+H2CO3+亞硝酸菌硝化反應

NO2-+NH4++H2CO3+HCO3-+O2→

NO3-+H2O+硝酸菌總反應NH4++O2+HCO3-→

NO3-

+H2O+H2CO3+微生物細胞目前六頁\總數四十一頁\編于十九點反硝化反應如下：

NO3-

+CH3OH+H2CO3→

N2↑+H2O+HCO3-+微生物細胞

目前七頁\總數四十一頁\編于十九點生物脫氮工藝目前八頁\總數四十一頁\編于十九點傳統生物脫氮存在問題?首先，需要充分地氧化氨氮到硝酸氮，要消耗大量能源(因為曝氣)；其次，還需要有足夠碳源(COD)來還原硝酸氮到氮氣。目前九頁\總數四十一頁\編于十九點磷最常見的形式有：無機磷:磷酸鹽（H2PO4-、HPO42-、PO43-）；聚磷酸鹽；有機磷。生活污水中的含磷量一般在10-15mg/L左右，其中70%是可溶性的。1.2除磷傳統工藝目前十頁\總數四十一頁\編于十九點活性污泥在好氧、厭氧交替條件下時，活性污泥中可產生所謂的“聚磷菌”。聚磷菌在好氧條件下從廢水中過量攝取磷，形成多聚磷酸鹽作為貯藏物質。排放的剩余污泥中的含磷量在6%左右（污泥干重）。目前十一頁\總數四十一頁\編于十九點

A/O除磷工藝系統

厭氧池好氧池二沉池進水剩余污泥出水

污泥回流（0.5Q）目前十二頁\總數四十一頁\編于十九點為防止水體富營養化，一般污水處理既需要脫氮,也需要除磷，是否可以把兩者結合起來實現氮磷同時去除？目前十三頁\總數四十一頁\編于十九點A2/O工藝

目前十四頁\總數四十一頁\編于十九點除磷脫氮工藝在涉及泥齡上的矛盾：1）除磷需要泥齡短生物除磷主要靠排出剩余污泥而帶走磷，因此，如要除磷效率高，就必須加大污泥排泥量。從θ=VX/ΔX

可以看出，VX是系統效率的基本參數，ΔX可以看作變量，調整ΔX可以調整泥齡。目前十五頁\總數四十一頁\編于十九點2）脫氮需要泥齡長脫氮的關鍵步驟是硝化，硝化過程不充分，則無法提高脫氮效率。但是，硝化菌（包括亞消化菌）是一類增值速度較慢的微生物，所需要的世代時間比較長，通常需要3-5天，因此在泥齡短的系統中，硝化菌量極少。因此，如何確定合理的泥齡是提高除磷脫氮效率的技術關鍵。不可只偏重于其中一個方面。在特殊的情況下，可以改變泥齡的長短來調節除磷脫氮的重心。目前十六頁\總數四十一頁\編于十九點二、脫氮除磷的新工藝2.1脫氮新工藝2.2除磷新工藝目前十七頁\總數四十一頁\編于十九點2.1脫氮新工藝中溫亞硝化(SinglereactorforHighAmmoniumRemovalOverNitrite，簡稱為SHARON)亞硝化/反硝化脫氮即(NH+4→NO-2)，(NO-2→N2)目前十八頁\總數四十一頁\編于十九點硝化作用NH+4+1.5O2→→→→NO-2+H2O+2H+NH+4+2O2

→→→→NO-3+H2O+2H+節約O225%目前十九頁\總數四十一頁\編于十九點脫氮作用6NO-2+3CH3OH+3CO2→→→→3N2+6HCO3-+3H2O6NO-3+5CH3OH+CO2→→→→3N2+6HCO3-+7H2O節約CH3OH40%目前二十頁\總數四十一頁\編于十九點亞硝化細菌和硝化細菌的

最小污泥齡與溫度關系0.8d0.4d目前二十一頁\總數四十一頁\編于十九點SHARON工藝的基本工作原理便是利用溫度高有利于亞硝化細菌增殖這一特點，使硝化細菌失去競爭。目前二十二頁\總數四十一頁\編于十九點2.2除磷新工藝

2.2.1反硝化除磷細菌

反硝化除磷工藝

目前二十三頁\總數四十一頁\編于十九點2.2.1反硝化除磷細菌脫氮要經歷好氧(硝化)/厭氧(反硝化),除磷要經歷厭氧(釋放磷)/好氧(積聚磷).如果能使反硝化細菌同時具有生物攝/放磷作用則可以將反硝化脫氮與生物除磷有機地合二為一。目前二十四頁\總數四十一頁\編于十九點在缺氧(無氧但存在硝酸氮)條件下，反硝化除磷細菌DPB(DenitrifyingPhosphorusremovingBacteria)能夠象在好氧條件下一樣，利用硝酸氮充當電子受體，產生同樣的生物攝磷作用。在生物攝磷的同時，硝酸氮被還原為氮氣。目前二十五頁\總數四十一頁\編于十九點3、同步脫氮除磷連續流脫氮除磷工藝的發展主要是圍繞著在同一污水處理系統中實現脫氮與除磷所存在的矛盾展開的。最初，脫氮和除磷是在不同的生物處理工藝中實現的。1972年，Barnard在研究缺氧、好氧交替進行的Bardenpho脫氮工藝時發現廢水中的磷也得以高效率的去除。于是，他在流程之初增加了一個厭氧區，提出同時實現脫氮除磷的Phoredox工藝，它的簡化流程就是Ａ2/Ｏ。目前二十六頁\總數四十一頁\編于十九點厭氧缺氧好氧二沉池內回流污泥回流Ａ2/Ｏ工藝目前二十七頁\總數四十一頁\編于十九點從此之后，脫氮除磷被統一在一個系統中，既簡化了污水處理的操作，又增加了處理工藝的功能然而實際應用表明脫氮與除磷之間存在一些矛盾，很難在同一系統中同時獲得氮磷的高效去除。其中最主要的矛盾是厭氧環境下反硝化與釋磷對碳源的競爭。根據生物除磷原理，在厭氧條件下，聚磷菌通過菌種間的協作，將有機物轉化為揮發酸，借助水解聚磷釋放的能量將之吸收到體內，并以聚β羥基丁酸（PHB）貯存，提供后續好氧條件下過量攝磷和自身增殖所需的磷源和能量。如果厭氧區存在較多的硝酸鹽，反硝化菌會以有機物為電子供體進行反硝化，消耗進水中有機碳源，影響厭氧產物PHB的合成，進而影響到后續除磷效果。目前二十八頁\總數四十一頁\編于十九點一般而言，要同時達到氮磷的去除目的，城市污水中碳氮比(COD/TKN）至少為9。當城市污水中碳源低于此要求時，由于大多數處理工藝流程都把缺氧反硝化置于厭氧釋磷之后，反硝化效果受到碳源量的限制，大量的未被反硝化的硝酸鹽隨回流污泥進入厭氧區，干擾厭氧釋磷的正常進行，最終影響到整個營養鹽去除系統的穩定運行。為了改善城市污水脫氮除磷系統在進水碳源不足時的處理效果，研究者們進行了大量工藝改進。目前二十九頁\總數四十一頁\編于十九點第一種思路是改進污泥回流路線或增加反硝化環節，以控制厭氧區回流污泥中的硝酸鹽含量。UCT、VIP、JHB等工藝都屬于這種思路的產物。南非CateTown大學的UCT工藝將Ａ2/Ｏ中的污泥回流由厭氧區改到缺氧區，使污泥經反硝化后再回流至厭氧區，減少了回流污泥中硝酸鹽含量目前三十頁\總數四十一頁\編于十九點目前三十一頁\總數四十一頁\編于十九點與Ａ2/Ｏ工藝相比，在適當的COD/TKN比例下，缺氧區的反硝化可使厭氧區回流污泥中硝酸鹽含量接近于0。當進水COD/TKN較高時，缺氧區無法實現完全的脫氮，仍有部分硝酸鹽進入厭氧區，因此又產生改進UCT工藝(MUCT）目前三十二頁\總數四十一頁\編于十九點改進依據：A2/O工藝污泥中的NO3--N回流至厭氧段，干擾聚磷菌磷的厭氧釋放，降低磷的去除率。

改進辦法：污泥首先回流至缺氧段，回流污泥帶回的NO3--N在缺氧段被反硝化脫氮，然后將缺氧段出流混合液一部分再回流至厭氧段，避免NO3--N對厭氧段聚磷菌釋磷的干擾，提高了磷的去除率，對脫氮沒有影響，該工藝對氮和磷的去除率都大于70%。

適應場合：如果原污水的BOD5/TKN或BOD5/TP較低時，為了防止NO3--N回流至厭氧段產生反硝化脫氮，發生反硝化細菌與聚磷菌爭奪溶解性BOD5而降低除磷效果，可以考慮采用UCT工藝。存在問題：二套混合液內回流交叉，混合液中的DO經缺氧段進入厭氧段而干擾磷的釋放目前三十三頁\總數四十一頁\編于十九點MUCT工藝有兩個缺氧池，前一個接受二沉池回流污泥，后一個接受好氧區硝化混合液，使污泥的脫氮與混合液的脫氮分開，進一步減少硝酸鹽進入厭氧區的可能。

厭氧缺氧1缺氧2好氧二沉池內回流污泥回流圖3MUCT工藝內回流目前三十四頁\總數四十一頁\編于十九點OWASA工藝目前三十五頁\總數四十一頁\編于十九點改進依據：很多城市污水BOD5濃度較低，造成城市污水中的BOD5/TP和BOD5/KN太低，使A2/O工藝脫氮除磷效果顯著下降。

改進辦法：將初沉池污泥排至污泥發酵池，發酵后的上清液含大量揮發性脂肪酸，將此上清液投加至缺氧段和厭氧段，使入流污水中的可溶解性BOD5增加，提高了BOD5/TP和BOD5/TKN的比值，促進磷的釋放與NO3--N反硝化，從而使脫氮除磷效果得到提高。

適應場合：原污水的BOD5/TKN或BOD5/TP比較低。目前三十六頁\總數四十一頁\編于十九點OCO工藝OCO工藝流程1－厭氧區2－缺氧區3－好氧區1－厭氧區；2－缺氧區；3－好氧區；4－整流板；5－攪拌器；6－出水渠；7－進水管OCO反應池構造圖

目前三十七頁\總數四十一頁\編于十九點OCO工藝

OCO工藝是丹麥PuritekA/S公司推出的，它集BOD、N、P去除于一池。該工藝具有強大的脫氮除磷功能，同時具有自動化水平高、投資省等優點。原水預處理后進入OCO池的厭氧區，并與回流污泥混合?；旌弦毫魅肴毖鯀^，并在缺氧區和好氧區之間循環一定時間后，流入沉淀池，澄清液外排。OCO工藝實際上是將A2/O工藝的厭氧、缺氧、好氧池合并成具有三個反應區的圓形生化反應池，大大減少了工藝構筑物。特點：①集厭氧-缺氧-好氧于一池，完成BOD去除、脫N、除P；②占地少，土建投資低，較傳統活性污泥法可減少25%~30%；③運行維護費用降低；④OCO工藝污泥濃度高、污泥負荷低，污泥絮凝沉降好且沉降污泥穩定，剩余污泥少；⑤操作運行靈活，可實現全自動控制。各OCO池單獨運行，可根據污水處理廠規模增大而增加OCO反應池數。

目前三十八頁\總數四十一頁\編于十九點而隨著研究的深入，“聚磷菌釋磷需絕對厭氧環境（即DO≈0且NO3—Ｎ≈0）”的認識被打破，人們發現通過補充碳源可以緩解厭氧區反硝化與釋磷之間的競爭，從而保證脫氮除磷系統的穩定運行。于是改善進水水質、改變進水方式成為第二種改進思路。由中國礦業大學張雁秋教授提出，這種思路是用生態學思想指導技術改革，并根據他提出的統一動力學理論、動力學負荷理論、污泥濃度優化理論、種群密度控制理論、種群營養控制理論等先進理論作為新工藝的主要理論基礎。目前三十九頁\總數四十一頁\編于十九點缺氧+厭氧