生物脱氮除磷的原理与工艺设计-2

污水生物脱氮除磷的原理与工艺设计Biological nutrient removal from wastewater:Biological nutrient removal from wastewater:principles and techniquesprinciples and techniques生物脱氮基本原理  氮在水体中的存在形态 有机氮 有机氮 无机氮 无机氮蛋白质 (C, O, N, H, N=15~18%)多肽氨基酸尿素 [CO(NH2)2]其他 ( 硝基、胺及铵类化合物 )COOHHR CNH2氨氮 (NH3-N, NH4+-N)亚硝态氮 (NO2- -N)硝态氮 (NO3--N) 生物脱氮基本原理  氮在水体中的存在形态氨氮 (NH3-N, NH4+-N)亚硝态氮 (NO2- -N)硝态氮 (NO3--N) 总氮 总氮 (TN)(TN)有机氮有机氮无机氮无机氮凯氏氮 (TKN) = 有机氮 + 氨氮水污染控制中经常提到的几个术语TN = TKN + NOx-N 生物脱氮基本原理 有机氮(氨化作用)氨化菌NH4+-N(氨化作用)氨化菌NH4+-N(亚硝化作用)NO2--N亚硝酸菌+O2(亚硝化作用)NO2--N亚硝酸菌+O2硝酸菌+O2(硝化作用)NO3--N硝酸菌+O2(硝化作用)NO3--N反硝化菌+ 有机碳(反硝化作用)N2反硝化菌+ 有机碳(反硝化作用)N2 生物脱氮基本原理  氨化作用 (Ammonification)氨化作用无论在好氧还是厌氧，中性、酸性还是碱性环境中都能进行，只是作用的微生物种类不同、作用的强弱不一。有机氮( 氨化作用 )氨化菌NH4+-N 生物脱氮基本原理  硝化作用 (Nitrification)氨氮和亚硝酸盐氮的生物转化和细胞合成的反应式：55NH4++76O2+109HCO3- C5H7NO2+54NO2-+57H2O+104H2CO3400NO2-+NH4++4H2CO3+HCO3-+195O2 C5H7NO2+3H2O+400NO3-NH4++1.83O2+1.98HCO3- 0.02C5H7NO2+0.98NO3-+1.04H2O+1.88H2CO3 生物脱氮基本原理  硝化作用 (Nitrification)氨氮和亚硝酸盐氮的生物转化和细胞合成的反应式：NH4++1.83O2+1.98HCO3- 0.02C5H7NO2+0.98NO3-+1.04H2O+1.88H2CO3如果不考虑硝化过程中硝化细菌的增殖，硝化过程的氧化反应式为： 245.1 ONH HOHNO222 225.0 ONO  3NO 总反应式为： 242ONH OHHNO232 亚硝酸菌 硝酸菌 硝化细菌 生物脱氮基本原理  硝化作用 (Nitrification)Friday, August 22, 2025生物脱氮基本原理 缺氧反硝化过程NO3--NNO2--NNON2ON2通常反硝化菌群优先选择分子氧而不是硝酸盐为电子受体，但如果无分子态氧存在，则利用硝酸盐进行无氧呼吸。  反硝化细菌大量存在于污水处理系统中。 反硝化细菌是兼性细菌 生物除磷基本原理 聚磷酸是一种高能化合物，水解时能放出能量。因此，在厌氧池中聚磷菌利用这部分能量摄取有机物并放出水解产生的磷酸，结果厌氧池中的磷浓度上升。同时，废水中的有机物因被聚磷菌摄取而减少。但聚磷酸水解放出的能量还达不到菌体增殖所需的能量，所以摄取的有机物只能变成细胞内暂时贮存积蓄物质。到了好氧池，聚磷菌将体内积蓄的有机物通过好氧呼吸氧化分解，合成 ATP ，用这部分能量进行菌体的增殖和合成聚磷酸。由于其摄取合成聚磷酸的磷量比厌氧时放出的多，因此废水中的磷被不断净化。 生物除磷基本原理 有试验资料表明，厌氧状态下每释放 1mg 磷，进入好氧状态后就可吸收 2.0 一 2.4mg 磷。细胞内吸收了大量磷的高磷污泥最后以剩余污泥的形式排出系统，从而完成除磷过程。厌氧条件下，因废水中没有 DO 和缺乏硝态氮，一般无聚磷能力的好氧菌及反硝化细菌不能产生 ATP ，故这类细菌不能摄取细胞外的有机物合成菌体。 聚磷菌 (polyphosphate accumulation organisms ， PAOs) ——是指具有聚磷能力的一类细菌 硝化过程一般出现在泥龄较长的活性污泥系统中，硝酸盐是这类活性污泥系统出水中的主要形式。 曝气池 类型 BOD 污泥负荷 (kgBOD5/kgMLVSSd) 污泥龄(d) 污泥浓度(mg/L) 污泥回流比(%) 曝气时间(d) 符号 Ns θc MLSS MLVSS R t 传统 推流式 0.2～0.4 5～15 1500～3000 1200～2400 0.25～0.50 4～8 阶段 曝气式 0.2～0.4 5～15 2000～3500 1600～2800 0.25～0.75 3～5 吸附－ 再生式 0.2～0.6 5～15 吸附池 1000～3000 再生池 4000～1...