【正文】 +Ⅰ 硝?；?NOH +Ⅱ +Ⅲ 亞硝酸根 NO2— +Ⅳ +Ⅴ 硝酸根 NO3— 氮 的 氧 化 還 原 態(tài) –Ⅲ 氨離子 NH4+ –Ⅱ –Ⅰ 羥胺 NH2OH 0 N2 +Ⅰ 硝酰基 NOH +Ⅱ +Ⅲ 亞硝酸根 NO2— +Ⅳ +Ⅴ 硝酸根 NO3— 廢水處理設(shè)備 脫氮新理念 （ 1）短程硝化 反硝化 由傳統(tǒng)硝化 反硝化原理可知，硝化過程是由兩類獨(dú)立的細(xì)菌催化完成的兩個(gè)不同反應(yīng)，應(yīng)該可以分開；而對(duì)于反硝化菌，亞硝酸根或硝酸根均可以作為最終受氫體。該方法就是將硝化過程控制在亞硝化階段而終止，隨后進(jìn)行反硝化，在反硝化過程將亞硝酸根作為最終受氫體，故稱為短程 (或簡(jiǎn)捷 )硝化 硝化。 控制硝化反應(yīng)停止在亞硝化階段是實(shí)現(xiàn)短程硝化 反硝化生物脫氮技術(shù)的關(guān)鍵，其主要影響因素有溫度、污泥齡、溶解氧、 pH值和游離氨等?？刂戚^高溫度、較低溶解氧和較高 pH值和極短的污泥齡條件等，可以抑制硝酸菌生成，使亞硝酸菌占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，從而使硝化過程控制在亞硝化階段。 廢水處理設(shè)備 （ 2）厭氧氨氧化 厭氧氨氧化是荷蘭 Delft大學(xué) 1990年提出的一種新型脫氮工藝?；驹硎窃趨捬鯒l件下以硝酸鹽或亞硝酸鹽作為電子受體，將氨氮氧化氮?dú)?，或者說利用氨作為電子供體．將亞硝酸鹽或硝酸鹽還原成氮?dú)?。參與厭氧氨氧化的細(xì)菌是自養(yǎng)菌。厭氧氨氧化過程無需有機(jī)碳源在。 （ 3）亞硝酸型完全自養(yǎng)脫氮 基本原理是先將氨氮部分氧化成亞硝酸氮，控制氨根離子與亞硝酸根離子比例為 1： 1，然后通過厭氧氨氧化作為反硝化實(shí)現(xiàn)脫氮的目的。全過程為自養(yǎng)的好氧亞硝化反應(yīng)結(jié)合自養(yǎng)的厭氧氨氧化反應(yīng)．無需有機(jī)碳源，對(duì)氧的消耗比傳統(tǒng)硝化 /反硝化減少 %，同時(shí)減少堿消耗量和污泥生成量。 廢水處理設(shè)備 二、硝化 — 反硝化過程影響因素 1．溫度 硝化反應(yīng)的適宜溫度范圍是 30～ 35℃ ，溫度不但影響硝化茵的比增長(zhǎng)速率，而且影響硝化菌的活性，在 5～ 35℃ 的范圍內(nèi)，硝化反應(yīng)速率隨溫度的升高而加快，僅超過 30℃ 時(shí)增加幅度減少，當(dāng)溫度低于 5℃ 時(shí)，硝化細(xì)菌的生命活動(dòng)幾乎停止。對(duì)于同時(shí)去除有機(jī)物和進(jìn)行硝化反應(yīng)的系統(tǒng)，溫度低于 15℃ 即發(fā)現(xiàn)硝化速率迅速降低，低溫對(duì)硝酸菌的抑制作用更為強(qiáng)烈，因此在低溫 12～ 14℃ 時(shí)常出現(xiàn)亞硝酸鹽的積累。在 30～ 35℃較高溫度下，亞硝酸菌的最小倍增時(shí)間要小于硝酸菌，因此，通過控制溫度和污泥齡，也可控制反應(yīng)器中亞硝酸菌的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。 反硝化反應(yīng)的最佳溫度范圍為 35～ 45℃ ，溫度對(duì)硝化菌的影響比反硝化菌大。 廢水處理設(shè)備 2．溶解氧 硝化反應(yīng)必須在好氧條件下進(jìn)行，一般應(yīng)維持混合液的溶解氧濃度為2～ 3mg/L，溶解氧濃度 ～ mg/L，是硝化菌可以忍受的極限。硝化可在高溶解氧狀態(tài)下進(jìn)行，高達(dá) 60mg/L的溶解氧濃度也不會(huì)抑制硝化的進(jìn)行，為了維持較高的硝化速率，污泥齡降低時(shí)要相應(yīng)地提高溶解氧濃度。溶解氧對(duì)反硝化反應(yīng)有很大影響，主要由于氧會(huì)同硝酸鹽競(jìng)爭(zhēng)電子供體。同時(shí)分子態(tài)氧也會(huì)抑制硝酸鹽還原酶的合成及其活性， 3． pH值 硝化反應(yīng)的最佳 pH值范圍為 ～ ,硝化菌對(duì) pH值變化十分敏感，當(dāng) pH值低于 7時(shí)，硝化速率明顯降低．低于 6和高于 ，硝化反應(yīng)將停止進(jìn)行。反硝化過程的最佳 pH值范圍為 ～ ，不適宜的 PH值會(huì)影響反硝化菌的生長(zhǎng)速率和反硝化酶的活性。當(dāng) pH值低于 ，反硝化反應(yīng)將受到強(qiáng)烈抑制。 廢水處理設(shè)備 4． C/N比 C/N比值是影響硝化速率和過程的重要因素。硝化菌是自養(yǎng)菌，硝化菌產(chǎn)率或比增長(zhǎng)速率比活性污泥異養(yǎng)菌低得多，若廢水中 BOD5值太高，將有助于異養(yǎng)菌迅速增殖，從而使微生物中的硝化菌的比例下降，一般認(rèn)為，只有 BOD5低于 20mg/L時(shí)，硝化反應(yīng)才能完成。反硝化過程需要充足的碳源，理論上 lgNO2還原為 N2需要碳源有機(jī)物 。一般認(rèn)為，當(dāng)廢水的 BOD5/TKN值大于 4～ 6時(shí)，可認(rèn)為碳源充足，不需另外投加碳源，反之則要投加甲醇或其他易降解的有機(jī)物作碳源。 污泥齡 為使硝化菌能在連續(xù)流的反應(yīng)系統(tǒng)中存活并維持一定數(shù)量，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期。一般應(yīng)取系統(tǒng)的污泥齡為硝化最小世代期的兩倍以上。較長(zhǎng)的污泥齡可增強(qiáng)硝化反應(yīng)的能力，并可減輕有毒物質(zhì)的抑制作用。 廢水處理設(shè)備 6．抑制物質(zhì) 對(duì)硝化反應(yīng)有抑制作用的物質(zhì)有：過高濃度氨氮、重金屬、有毒物質(zhì)以及有機(jī)物。一般來說，同樣毒物對(duì)亞硝酸菌的影響比對(duì)硝酸菌大。反硝化菌對(duì)有毒物質(zhì)的敏感性比硝化菌低很多，與一般好氧異養(yǎng)菌相同。在應(yīng)用一般好氧異養(yǎng)菌文獻(xiàn)數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)該考慮馴化的影響。 生物脫氮工藝包括含碳有機(jī)物的氧化、氨氮的硝化、硝態(tài)氮的反硝化等生物過程，即碳化 硝化 反硝化過程。從完成這些過程的反應(yīng)器來分，脫氮工藝可分為活性污泥脫氮系統(tǒng)和生物膜脫氮系統(tǒng)，其分別采用活性污泥法反應(yīng)器與生物膜反應(yīng)器作為好氧 /缺氧反應(yīng)器，實(shí)現(xiàn)硝化 /反硝化以達(dá)到脫氮的目的。從完成這些過程的時(shí)段和空間不同，活性計(jì)泥脫氮系統(tǒng)的碳化、硝化、反硝化可在多池中進(jìn)行，也可在單池中進(jìn)行。 廢水處理設(shè)備 ? 三 級(jí)活性污泥生物脫氮工藝 三、生物脫氮工藝 傳統(tǒng)活性污泥法脫氮工藝 廢水處理設(shè)備 ? 二級(jí)活性污泥生物脫氮工藝 為了減少處理設(shè)備，根據(jù)去除 BOD和硝化反應(yīng)都要在好氧條件下進(jìn)行，可以將第一級(jí)曝氣池和第二級(jí)曝氣池合并，形成兩級(jí)生物脫氮工藝 廢水處理設(shè)備 分建式缺氧 —好氧活性污泥生物脫氮 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N 2(好氧)圖 21 3 分建 式缺氧好 氧活性污泥脫氮系統(tǒng)廢水處理設(shè)備 合建式 A1/O工藝 廢水處理設(shè)備 生物除磷原理及影響因素 一、生物除磷原理 有一類特殊的細(xì)菌，在厭氧狀態(tài)釋放磷，在好氧狀態(tài)可以過量地、超出其生理需要地從污水中攝取磷酸鹽。生物除磷主要由一類統(tǒng)稱為聚磷菌的微生物完成。該類微生物均屬異養(yǎng)型細(xì)菌。在厭氧區(qū)內(nèi)，聚磷菌在既沒有溶解氧也沒有原子態(tài)氧的厭氧條件下，吸收乙酸等低分子脂肪酸 (來自兼性細(xì)菌水解產(chǎn)物或來自原污水 )，并合成聚 β 羥 基丁酸鹽(PHB)貯于細(xì)胞內(nèi)，所需的能量來源于菌體內(nèi)聚磷的分解，并導(dǎo)致磷酸鹽的釋放。在好氧區(qū)內(nèi)，聚磷菌以游離氧為電子受體，將積貯在胞內(nèi)的 PHB好氧分解，并利用該反應(yīng)產(chǎn)生的能量，過量攝取水體中的磷玻鹽，在胞內(nèi)轉(zhuǎn)化為聚磷，這就是好氧吸磷，好氧吸磷量大于厭氧放磷量，通過剩余污泥排放可實(shí)現(xiàn)生物除磷的目的。 廢水處理設(shè)備 在厭氧狀態(tài)下放磷愈多，合成的 PHB愈多，則在好氧狀態(tài)下合成的聚磷量也愈多，除磷的效果也就愈好。 廢水處理設(shè)備 二、生物除磷影響因素 1．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。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，從而影響在好氧條件下對(duì)磷的吸收。在好氧區(qū)中要供給足夠的溶解氧，以滿足聚磷菌對(duì) PHB的分解和攝磷所需。一般厭氧段的溶解氧應(yīng)嚴(yán)格控制在 ／ L以下，而好氧段的溶解氧控制在 ／ L左右。 廢水處理設(shè)備 2．污泥齡 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，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。研究表明，當(dāng)污泥齡為 30天時(shí)，除磷率為 40％，污泥齡為 17天時(shí)，除磷率為 50%，污泥齡降至 5天時(shí)，除磷率可提高到 87%。 3． BOD負(fù)荷和有機(jī)物性質(zhì) 一般認(rèn)為，較高的 BOD負(fù)荷可取得較好的除磷效果，有人提出BOD/TP＝ 20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機(jī)物誘導(dǎo)磷釋放的能力較弱。 廢水處理設(shè)備 4．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)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 5～30℃ 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。 5． pH值 pH值在 6～ 8的范圍內(nèi)時(shí)，磷的厭氧釋放比較穩(wěn)定。 pH值低于 6時(shí)生物除磷的效果會(huì)大大下降。 廢水生物除磷的工藝流程一般由厭氧池和好氧池組成。 A/O（厭氧—好氧生物除磷）工藝和 Phostrip（旁流除磷）工藝是兩種基本的生物除磷工藝。 廢水處理設(shè)備 生物脫氮除磷組合工藝