人工湿地脱氮除磷机理研究进展
人工湿地脱氮除磷机理研究进展
陆琳琳
河海大学环境科学与工程学院，江苏南京（200198）
E-mail:lulinlin600@https://www.wendangku.net/doc/9917876848.html,
摘要：本文介绍了近年来人工湿地脱氮除磷机理的研究情况，脱氮过程中，微生物硝化反硝
化为主要的去除途径，除磷过程中，填料和磷之间的非生物作用是去除磷的主要机理之一。
同时，影响人工湿地脱氮除磷效率的主要因素为温度、pH值和溶解氧。
关键词：人工湿地；脱氮机理；除磷机理
中图分类号：
1概述
人工湿地是模拟自然湿地的人工生态系统，最早是由澳大利亚的Mackney于1904年提
出的，指人工建造和监督控制的、工程化的沼泽地，利用自然生态系统中的物理、化学和生
物三重协同作用来实现对污水的净化作用[1,2]。
早期的人工湿地主要用于处理城市生活污水或二级污水处理厂出水。由于人工湿地处理
污水具有效率高、投资、运行及维护费用低、适用面广、耐冲击负荷强等特点，目前，已被
国内外许多学者或工程技术人员经过工艺改进或者与其他系统进行组合后用于农业面源污
染[3,4]、城市或公路径流等[5]非点源污染的治理。美国、德国等的一些技术人员还将其推广
应用于处理小城镇、行政事业单位和垃圾场渗出液[6-8]。人工湿地也被用于处理工业废水，
主要集中在应用人工湿地处理矿山酸性废水、淀粉工业废水、制糖工业废水、褐煤热解废水、
炼油废水、油砂废水、油田采出水、造纸废水、食品加工和奶制品加工废水[9]，人工湿地处
理工业废水的典型实例如表1所示。近年来，人工湿地还被用来处理污染河水、湖泊水等地
表水水体[10-12]。
表1 人工湿地处理工业废水的典型实例
废水类别国别湿地类型运行时间
褐煤热解德国 SFW
1994-1996 炼油废水澳大利亚 FSW 1994-1996 油砂废水加拿大 FSW 1991-1994
1992-1994 矿山废水美国 SFW
奶品加工新西兰 SFW 1990-1992
1991-1993 油田采出水中国 SFW
食品加工斯洛文尼亚 SFW 1992-1994
1991-1992 造纸废水美国 FSW
含烃废水法国 SFW
1993-1994 目前，由于大量的污水直接排入江河、湖泊中，造成地表水体污染严重，水体富营养化
日趋严重，水体中污染物主要为氮、磷，如何提高氮、磷的去除效率是目前人工湿地研究的重点。
2人工湿地脱氮机理
2.1人工湿地中氮的存在形态及其转化
氮在人工湿地中的存在形式有两种，有机氮和无机氮，无机氮为NH4+-N、NO2-N和NO3--N。各种形态的氮之间的转化规律如图1所示[13]。
反
硝
化
作
用
图1 人工湿地处理污水过程中氮的循环变化
2.2人工湿地脱氮机理
人工湿地中氮的去除主要是通过植物和填料对污水中含氮化合物的吸附、过滤作用；微生物的硝化与反硝化作用；氨自身的物理挥发作用等[14-17]。植物吸收和氨自身的挥发去除氮的比例不到总氮的20%，微生物的硝化与反硝化是人工湿地中氮的主要去除途径[18-21]。
2.2.1植物对氮的去除
植物对氮的去除主要体现在三个方面：（1）吸附作用，无机氮作为营养元素被植物吸收用于生长，通过收割的形式被去除；（2）提供碳源，植物死亡腐烂后的有机碳为反硝化作用提供了碳源；（3）植物根系为微生物提供载体，同时也创造了适宜微生物生长的环境。不同的植物类型和种类对氮的吸收潜能有差异。挺水植物对氮的吸收潜能为1000-2500kgN·hm-2·a-1，而沉水植物对氮的吸收潜力相对较低，吸收潜能为< 700kgN·hm-2·a-1[14,22]。
2.2.2微生物对氮的去除
废水中有机氮在微生物作用下转化成氨（可能是好氧的，也可能是厌氧的），氨在有氧
环境中在硝化反应。硝化反应分两步进行：亚硝酸氧化细菌将氨氧化成亚硝酸，硝酸氧化细菌将亚硝酸氧化成硝酸，反应如式1、式2所示[23]。
O H HNO O NH 22232232+???→?+亚硝化细菌 （1）
32222HNO O HNO ???→?+硝化细菌 （2）
反硝化反应是在电子供体有机物的参与下由反硝化细菌引起的，反应如式3、式4所示。
()??++???→?+OH O H N H NO 2262222反硝化细菌电子供体有机物 （3）
()??++???→?+OH O H N H NO 24102223反硝化细菌电子供体有机物 （4）
人工湿地中反硝化所需条件易于满足，许多湿地中硝化速率要比反硝化速率慢的多，使得硝化、反硝化的速率成为控制N 去除的限制因素[24,25]。
2.2.3 氨的挥发
氨的挥发是一个物理化学过程，有专家认为当pH 值低于7.5时，氨的挥发是可以忽略的，但当pH 值大于9.3时，氨的挥发作用较显著[13]。
3人工湿地除磷机理
3.1人工湿地中磷的存在形态及其转化
污水中的磷包括活性P 和非活性P ，非活性P 又包括可溶性非活性P 和颗粒性非活性P 。磷在人工湿地中的存在形式如图2所示[26]。
（水生植物）
（基质）（微生物）
图2 人工湿地处理污水过程中磷的循环变化
3.2人工湿地除磷机理
人工湿地对磷的去除主要是通过水生植物、填料以及微生物的共同作用来完成的[27-29]。有研究者指出三者对磷的去除速度以基质最快，水生植物最慢[26]，其中，植物、微生物对磷的去除作用很小[30-33]。
3.2.1植物对磷的去除
水生植物对磷的去除主要是通过其自身的吸附作用，将无机磷通过吸收及同化作用变成植物的ATP、DNA及RNA等有机成分，通过植物的收割而去除[30]。不同的植物及不同的植物部位对磷的去除能力不相同，另外对湿地植物的收割频度也会影响对磷的去除率。挺水植物对磷的吸收潜能为50-150kgP·hm-2·a-1，而沉水植物对磷的吸收潜力相对较低，为<100kgP·hm-2·a-1[22]。
3.2.2填料对磷的去除
填料和磷之间的非生物作用是去除磷的主要机理之一。目前人工湿地所采用的填料一般为砂、土壤、粒石等。当污水流经湿地时，填料可通过一些如吸附、过滤、沉淀、离子交换功能使污水中的磷得以去除可溶性的磷化物可与湿地填料中的Al3+、Mg2+、Ca2+等发生反应，形成不溶性的磷酸盐，一般认为磷酸盐与填料中的金属离子发生配位体交换反应，从而沉淀在填料表面。
Geller认为钙与铁、铝相比对磷具有更强的结合能力[34]。A Drizo等比较分析丁7种基质对磷的去除能力，发现飞灰和页岩具有最大的磷吸收，然后是铝土矿、石灰石[35]。H.Brizo 等分析了13种丹麦不同地区沙的理化性质和除磷能力，认为沙中钙的含量决定了对磷的去除能力[36]。籍国东等人指出以除磷为目的的人工湿地最好选择飞灰或页岩为基质，其次是铝矾土、石灰石和膨润土，泡沸石和油页岩对磷的吸附能力较差[9]。朱夕珍等人指出偏碱性基质是一种良好的高磷吸附人工湿地基质[37]。袁东海等人指出基质磷素饱和吸附实验表明，矿渣和粉煤灰净化磷素能力最强，其次为蛭石、黄褐土和下蜀黄土，砂子和沸石净化磷素能力最差[38]。
3.2.3微生物对磷的去除
微生物在基质磷循环过程中还是发挥了重要的作用，主要包括：①改变无机磷化合物的溶解性；②矿质化有机磷化合物并释放无机磷酸盐；③将可利用的无机磷酸阴离子转化为细胞组分；④引起无机磷化合物的氧化或还原。总的来说，微生物通过同化吸收作用，可将有机磷分解成无机磷酸盐，使之从污水中去除[39]。
4影响人工湿地脱氮除磷效率的主要因素
4.1温度
人工湿地系统对污染物的去除主要依靠植物、填料、微生物三重作用完成的，而植物与微生物的生长与繁殖能力受温度的变化影响较大，造成湿地系统在不同的季节有不同的生长量，研究表明：人工湿地对污染物和氮磷的去除作用夏季明显强于冬季。
人工湿地脱氮主要是通过微生物的硝化与反硝化过程完成的。硝化反应的适应温度为20℃-30℃，低于15℃，反应速度迅速下降，5℃时反应基本停止。反硝化作用适应的温度为25℃-65℃。而磷的去除主要是通过与温度无关的化学沉淀和物化吸附作用完成的，微生物的
去除相对不重要，温度对磷的去除影响很小[14,15]。
4.2pH值
人工湿地系统中，植物和微生物受pH值影响较大，不同条件下植物与微生物的活性不同。
人工湿地脱氮中，硝化反应适宜的pH值为7-8，反硝化反应适宜的pH值6.5-7.5[15]。除磷
过程中，pH值也起着十分重要的作用。磷被Ca吸附仅发生在中性或碱性状态下。含高浓度
铝和铁的酸性湿地对磷的吸附能力最强，磷通过与这些金属反应而沉淀下来[26]。
4.3溶解氧
人工湿地处理污水过程中，一方面植物和微生物的生长需要氧气，另一方面脱氮过程中
需要严格控制硝化与反硝化过程，这对溶解氧有着严格的要求[40]。磷的去除也和溶解氧有
着密切的联系。
5结语
总体而言，人工湿地作为一种经济、简易、节能和有效的生态化的污水处理技术，有着
非常广阔的应用前景。近年来，地表水体富营养化程度越来越严峻，而氮、磷是造成水体富
营养化的主要因素，在今后很长一段时间内，人工湿地脱氮除磷机理研究仍将是重点。
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Advanced in Nitrogen and Phosphorus Removal Mechanism
Study on Constructed Wetland
LU Linlin
College of Environmental Science and Engineering, Hohai University, Nanjing, Jiangsu 210098,
China
Abstract
This paper describes the advances in nitrogen and phosphorus removal mechanism study on constructed wetland. In the nitrogen removal process, nitrification and denitrification is believed to be the main mechanism for nitrogen. In the phosphorus removal process, the media is believed to be the main mechanism for phosphorus. The efficiency of nitrogen and phosphorus removal can be affected by water temperature, pH, and dissolved oxygen.
Key Words:constructed wetland; nitrogen removal mechanism; phosphorus removal mechanism
人工湿地的磷去除机理
生态环境 2006, 15(2): 391-396 https://www.wendangku.net/doc/9917876848.html, Ecology and Environment E-mail: editor@https://www.wendangku.net/doc/9917876848.html, 基金项目：国家重点基础研究发展规划项目（2002CB412302）；国家重大科技专项（K99-05-35-02） 作者简介：卢少勇（1976－），男，助理研究员，博士，研究方向为水污染治理与生态修复。Tel: +86-10-136********；E-mail: lusy@https://www.wendangku.net/doc/9917876848.html, 收稿日期：2005-11-06 人工湿地的磷去除机理 卢少勇1, 2，金相灿1，余 刚2 1. 中国环境科学研究院湖泊环境研究中心//国家环境保护湖泊污染控制重点实验室，北京 100012； 2. 清华大学环境科学与工程系，北京 100084 摘要：人类生产和生活所产生的磷负荷导致了全中国范围湖泊的富营养化，控制此磷负荷的廉价而有效的具有非常广阔的应用前景技术是人工湿地技术。人工湿地中的磷的存在形态主要有有机磷（生物态和非生物态的）、磷酸、可溶性磷酸盐和不溶性磷酸盐。文章总结了人工湿地中的磷去除机理，在防渗人工湿地系统中，主要的磷去除机理包括化学作用（如沉淀作用和吸附作用）；生物作用（如植物吸收作用和微生物吸收与积累作用）和物理作用（如沉积作用）。在未防渗的人工湿地系统中，湿地系统和周围水体（如地下水）的交换量对湿地的磷去除有重要的影响。通常情况下，物理作用和化学作用是人工湿地中最主要的磷去除途径。人工湿地中微生物对磷的去除作用的大小和其所处环境中的氧状态密切相关，植物吸收对磷的去除作用的大小和收割频率与时期、进水负荷、植物物种和气候条件等有关。 关键词：人工湿地；磷；去除机理 中图分类号：X52 文献标识码：A 文章编号：1672-2175（2006）02-0391-06 人类生产和生活所产生的磷负荷导致了全中国范围湖泊的富营养化，控制此磷负荷的廉价而有效的具有非常广阔的应用前景技术是人工湿地技术。人工湿地是20世纪70年代开始发展起来的污水处理工艺[1]，自1974年在西德首次建立人工湿地工程（处理城市污水）以来，人工湿地在污水处理领域和水资源保护中得到了大量的应用。人工湿地是独特的土壤-植物-微生物生态系统。人工湿地处理系统人为地将污水投配到常处于浸没状态且生长有水生植物(如芦苇、香蒲和茭草等)的土地上，沿一定方向流动的污水在耐水植物、土壤和微生物等的协同作用下得到净化[2]4-5。由于人工湿地具有氮和磷去除效果好、投资低、运行费用省、耐冲击负荷能力强、维护管理简便和生态景观性能好等一系列优点，因此在资金不富裕但有富余可用地的村镇以及城市污水二级处理厂的深度处理中具有广阔的应用前景[2]179-183, [3,4]。磷是湖泊等水体富营养化的重要因素乃至限制因素，探明用于去除污水中磷的人工湿地系统中的磷去除机理具有重要的意义。 1 人工湿地的磷去除机理 湿地系统去除来水中磷的机理主要为物理、化学和生物作用[5-12]，详见表1。 磷在污水中常以磷酸盐（PO 43-、HPO 43-、H 2PO 4-）、聚磷酸盐和有机磷存在。磷是植物生长所必需的元素，污水中的无机磷被植物的吸收和同化而合成ATP 等，通过收割而被带出系统。生物氧化 将绝大多数磷转化为磷酸盐。生物同化无机磷或微生物分解有机磷时，磷的价态不变。低氧化态磷热力学不稳定（即使在高还原性的湿地土壤中也易被氧化为PO 43-），土壤磷以+5价(氧化态)为主。土壤中膦化氢(气态磷)极少[5,13]。湿地土柱（soil column ）中的磷几乎都是结合态磷（bound P ）、无机磷和有机磷[14]。 图1（下页）为湿地系统中的磷形态转化图。防渗湿地系统中，进水磷的分配途径有出水、植物吸收、微生物的吸收和积累以及沉积吸附沉淀。未防渗湿地系统中，还要考虑湿地与周围水体交换的磷量，如图1中所示的过程⑥，下文中所提及的湿地均指防渗湿地。降水带入的磷的质量浓度一般很低。通常情况下，沉积、吸附、沉淀和微生物的吸收和积累是湿地中最主要的磷去向。另外，在湿地系统中，由于植物土壤蒸发蒸腾作用导致湿地中部分水分损失，而降水导致湿地水量增加，湿地与周围水体存在水量交换，因此进水量可能与出水量差别较 表1 湿地中的磷去除机理 Table 1 Phosphorus removal mechanisms in wetland 机理 备注 物理 沉积 固体重力沉淀 化学 沉淀 不溶物的形成或共沉淀 吸附 吸附在基质或植物表面 生物 植物吸收 适宜条件下植物摄取量较显著 微生物吸收与积累 微生物吸收量取决于其生长所需，积
生物脱氮除磷原理及工艺
生物脱氮除磷原理及工艺 1 引言 氮和磷是生物的重要营养源，随着化肥、洗涤剂和农药普遍使用，天然水体中氮、磷含量急剧增加，水体中蓝藻、绿藻大量繁殖，水体缺氧并产生毒素，使水质恶化，对水生生物和人体健康产生很大的危害。然而, 我国现有的城市污水处理厂主要集中于有机物的去除,污（废）水一级处理只是除去水中的沙砾及悬浮固体；在好氧生物处理中，生活污水经生物 降解，大部分的可溶性含碳有机物被去除。同时产生N NH -3、N NO --3和- 34PO 和-24 SO ，其中25%的氮和19%左右的磷被微生物吸收合成细胞，通过排泥得到去除；二级生物处理则是去除水中的可溶性有机物，能有效地降低污水中的5BOD 和SS , 但对N 、P 等营养物只能去除10%～ 20% , 其结果远不能达到二级排放标准。因此研究开发经济、高效的, 适于现有污水处理厂改造的脱氮除磷工艺显得尤为重要。 2 生物脱氮除磷机理 2.1 生物脱氮机理 污水生物脱氮的基本原理就是在将有机氮转化为氨态氮的基础上，先利用好氧段经硝化作用，由硝化细菌和亚硝化细菌的协同作用，将氨氮通过反硝化作用转化为亚硝态氮、硝 态氮，即，将3NH 转化为N NO --2和N NO --3。在缺氧条件下通过反硝化作用将硝氮转 化为氮气，即，将N NO -- 2（经反亚硝化）和N NO --3（经反硝化）还原为氮气，溢出水面释放到大气，参与自然界氮的循环。水中含氮物质大量减少，降低出水的潜在危险性，达到从废水中脱氮的目的[1]。 ○ 1硝化——短程硝化：O H HNO O NH 22235.1+→+ 硝化——全程硝化（亚硝化+硝化）：O H HNO O NH 22235.1+???→?+亚硝酸菌 3225.0HNO HNO O ??→?+硝酸菌 ○ 2反硝化——反硝化脱氮：O H H CO N OH CH CH HNO 2222333][222+++→+ 反硝化——厌氧氨氧化脱氮：O H N HNO NH 22232+→+ ][35.122233H O H N HNO NH ++→+
污水处理工艺中如何进行脱氮除磷
污水处理工艺中如何进行脱氮除磷？ 氮、磷的主要危害：一是受纳水体富营养化；二是影响水源水质，增加给水处理成本；三是对人和生物有一定的毒害。 生物脱氮分为三步： 1、氨化作用，即水中的有机氮在氨化细菌的作用下转化成氨氮。在普通活性污泥法中，氨化作用进行得很快，无需采取特殊的措施。 2、硝化作用，即在供氧充足的条件下，水中的氨氮首先在亚硝酸钠的作用下被氧化成亚硝酸盐，然再在硝酸菌的作用下进一步氧化成硝酸盐。为防止生长缓慢的亚硝酸细菌和硝酸细菌从活性污泥系统中流失, 要求很长的污泥龄。 3、反硝化作用, 即硝化产生的亚硝酸盐和硝酸盐在反硝化细菌的作用下被还原成氮气。这一步速率也比较快, 但由于反硝化细菌是兼性厌氧菌, 只有在缺氧或厌氧条件下才能进行反硝化, 因此需要为其创造一个缺氧或厌氧的环境( 好氧池的混合液回流到缺氧池) 。 生物除磷原理 所谓生物除磷, 是利用聚磷菌一类的微生物, 在厌氧条件下释放磷。而在好氧条件下, 能够过量地从外部环境摄取磷, 在数量上超过其生理需要, 并将磷以聚合的形态储藏在菌体内, 形成高磷污泥排出系统, 达到从污水中除磷的效果。 可分为三个阶段，,即细菌的压抑放磷、过渡积累和奢量吸收。 首先将活性污泥处于短时间的厌氧状态时,储磷菌把储存的聚磷酸盐进行分解,提供能量,并 大量吸收污水中的BOD、释放磷( 聚磷酸盐水解为正磷酸盐) ,使污水中BOD 下降,磷含量升高。然后在好氧阶段,微生物利用被氧化分解所获得的能量,大量吸收在厌氧阶段释放的磷和原污水中的磷,完成磷的过渡积累和最后的奢量吸收,在细胞体内合成聚磷酸盐而储存起来,从而达到去除BOD 和磷的目的。 脱氮除磷工艺 1、传统A2/O 法即厌氧→缺氧→好氧活性污泥法。污水在流经三个不同功能分区的过程中,在不同微生物菌群作用下,使污水中的有机物、氮和磷得到去除。原污水的碳源物质(BOD)首先进入厌氧池聚磷菌优先利用污水中易生物降解有机物成为优势菌种,为除磷创造了条件,然后污水进入缺氧池,反硝化菌利用其它可利用的碳源将回流到缺氧池的硝态氮还原成氮气排入到大气中, 达到脱氮的目的。 2、氧化沟工艺是一种污水处理工艺形式，因其构造简单、易于维护管理，很快得到广泛应用。主要有Passveer单沟型、Orbal同心圆型、Carrousel循环折流型、D型双沟式和Ｔ型三沟式等。传统Passveer单沟型和Carrousel型氧化沟不具备脱氮除磷功能，但是在Carrousel氧化沟前增设厌氧池，在沟体内通过曝气装置的合理设置形成缺氧区和好氧区，形成改良型氧化沟，便具备生物脱氮除磷功能。 3、SBR 法是间歇式活性污泥法，降解有机物，属循环式活性污泥法范围，主要是好氧活性污泥，回流到反应池前部的污泥吸附区，回流污泥中硝酸盐得以反硝化在充分条件下可大量吸附进水中的有机物达到脱氮除磷的效果。 随着对脱氮除磷机理的深入探究，新工艺的不断出现及其可行性, 为水处理工艺提供了新的理论和思路。但社会的可持续发展给污水脱氮除磷处理提出了越来越高的要求，污水处理已不仅限于满足排放标准,更要考虑污水的资源化和能源化的问题,必须朝着最小的COD 氧化、最低的氮磷排放量、最少的剩余污泥排放等可持续污水处理工艺的方向发展。而生物学及其技术的发展,能使生物脱氮除磷工艺得到更大的发展。
生物脱氮除磷原理
生物脱氮原理 （碳源） （碳源）图1 硝化和反硝化过程 图2 A2/O工艺流程
水体中氮的存在形态 生物脱氮原理 1、氨化作用 在好氧或厌氧条件下，有机氮化合物在氨化细菌的作用下，分解产生氨氮的过程，常称为氨化作用。 有机氮 氨氮 2、硝化作用 以A 2/O 工艺为例，硝化作用主要发生在好氧反应器中，污水中的氨氮NH 4+-N 在亚硝酸 细菌的作用下转化为亚硝酸氮NO 2--N ，亚硝酸氮NO 2--N 在硝酸细菌的作用下进一步转化为硝酸氮NO 3 --N 。（见图 1左边） 亚硝酸细菌和硝酸细菌统称为硝化细菌，属于好氧自养型微生物，不需要有机物作为营养物质。 3、反硝化作用 反硝化作用主要发生在缺氧反应器中，好氧反应器中生成的硝酸氮NO 3--N 和亚硝酸氮NO 2--N 通过内循环回流到缺氧池中，在有一定碳源的条件下，由反硝化细菌先将硝酸氮NO 3--N 转化为亚硝酸氮NO 2--N ，亚硝酸氮再进一步转化为氮气N 2，水体中的氮从化合物转化为氮气进入到空气中，才能最终将污水中TN 降低。（见图1右边） 反硝化细菌是异养兼性缺氧型微生物，其反应需要在缺氧环境中才能进行。 氨化菌
生物除磷原理 磷在自然界以2 种状态存在：可溶态（正磷酸盐PO43-）或颗粒态（多聚磷酸盐）。 所谓除磷就是把水中溶解性磷转化为颗粒性磷，达到磷水分离。 厌氧释磷 污水在生物处理中，在厌氧条件下，聚磷菌的生长受到抑制，为了自身的生长便释放出其细胞中的聚磷酸盐，同时产生自身生长所需的所需的能量，称该过程为磷的释放。 好氧吸磷 进入好氧环境后，聚磷菌活力得到充分恢复，在充分利用基质的同时，从废水中摄取大量溶解态的正磷酸盐，从而完成聚磷的过程。 富含磷的污泥通过剩余污泥外排的方式最终使磷得到去除。
人工湿地对污染物的去除机理综述论文
人工湿地对污染物的去除机理综述 09环境工程环建系 摘要：人工湿地是一项复合生态系统工程，其去除机理错综复杂。主要从人工湿地的组成及其功能综述了人工湿地废水处理污染物的降解机理及去除 途径。人工湿地处理效果受植物、基质、微生物、气候等因素的影响。关键词：人工湿地；去除机理；影响因素 前沿 随着人口剧增、工业化及城市化进程加速, 水污染问题日趋严重, 保护水环境的任务变得越来越艰巨。在各种污水处理方法中, 生态处理技术由于投资少、操作简单、处理效果好、抗冲击力强, 同时可使污水处理与创建生态景观有机结合起来, 具有良好的环境效益、经济效益及社会效益, 已逐步被越来越多的国家所接受, 并广泛予以应用。湿地是陆地与水生系统之间的过渡地带,有着很高的生产力以及转换、储存有机物和营养盐的能力。湿地处于水陆交错带可对流经其的水流及其携带的营养物质起到过滤净化作用,由于其在水分和化学循环中所表现出来的功能,被誉为“地球之肾”。 人工湿地是通过模拟自然湿地, 人为设计与建造的由基质、植物、微生物和水体组成的复合体,利用生态系统中基质－水生植物－微生物的物理、化学和生物的三种协同作用来实现对污水的净化。人工湿地对有机物、营养物质有较强的去除能力,在实现生态环境效益的同时可美化环境,实现废水资源化 [1]。 1人工湿地系统处理污水的原理 1.1人工湿地的构建 人工湿地一般由以下单元构成:由填料、土壤和植物根系组成的基质层;能在
水饱和厌氧状态基质层中生长的植物,如芦苇、香蒲、水葱等;可在基质层中及基质表面流动的水体;好氧和厌氧微生物(细菌、真菌、藻类和原生生物等);底部防渗层。 1.2人工湿地类型 传统的人工湿地主要有自由表面流人工湿地, 水平潜流人工湿地和垂直潜流人工湿地。随着对人工湿地研究的不断深入，一些组合工艺和一些新型人工湿地也不断产生。 1.3人工湿地去污机理与工艺流程 人工湿地对废水的净化处理包括了物理、化学和生物三种作用。湿地系统在运转时,填料表面和植物根系由于大量微生物的生长而形成生物膜[2]。废水流经生物膜会使大量的SS被填料和植物根系阻挡截留;有机污染物也通过生物膜的吸收、同化及异化作用而被去除。湿地床系统中因植物根系对溶解氧的传递释放,使其周围环境中依次呈现出好氧、缺氧和厌氧状态,保证了废水中氮、磷不仅能被植物和微生物作为营养成分而直接吸收,而且还可以通过硝化、反硝化作用及微生物对磷的过量积累作用将其从废水中去除。污染物最终通过湿地床填料的定期更换或收割栽种的植物从系统中去除,人工湿地中各种物质的迁移和转化过程(见图1.3)[3]。 1.3湿地中各种物质的迁移和转化过程
污水处理工艺脱氮除磷基本原理
污水处理生物脱氮除磷基本原理 国外从六十年代开始系统地进行了脱氮除磷的物理处理方法研究，结果认为物理法的缺点是耗药量大、污泥多、运行费用高等。因此，城市污水处理厂一般不推荐采用。从七十年代以来，国外开始研究并逐步采用活性污泥法生物脱氮除磷。我国从八十年代开始研究生物脱氮除磷技术，在八十年代后期逐步 实现工业化流程。目前，常用的生物脱氮除磷工艺有A2/O法、SBR法、氧化沟法等。 ?生物脱氮原理 生物脱氮是利用自然界氮的循环原理，采用人工方法予以控制，首先，污水中的含氮有机物转化成氨氮，而后在好氧条件下，由硝化菌左右变成硝酸盐氮，这阶段称为好氧硝化。随后在缺氧条件下，由反硝化菌作用，并有外加碳源提供能量，使硝酸盐氮变成氮气逸出，这阶段称为缺氧反硝化。整个生物脱氮过程就是氮的分解还原反应，反应能量从有机物中获取。在硝化和反硝化过程中，影响其脱氮效率的因素是温度、溶解氧、PH值以及碳源，生物脱氮系统中，硝化菌增长速度较缓慢，所以，要有足够的污泥泥龄。反硝化菌的生长主要是在缺氧条件下进行，并且要用充裕的碳源提供能量，才可促使反硝化作用顺利进行。 由此可见，生物脱氮系统中硝化与反硝化反应需要具备如下条件： 硝化阶段：足够的的溶解氧，DO值在2mg/L以上，合适的温度，最好在20℃，不能低于10℃，，足够长的污泥泥龄，合适的PH条件。 反硝化阶段：硝酸盐的存在，缺氧条件DO值在0.2mg/L左右，充足碳源（能源），合适的PH条件。 生物脱氮过程如图5—1所示。 反硝化细菌 +有机物（氨化作用）（硝化作用）（反硝化作用）
?生物除磷原理 磷常以磷酸盐（H 2PO 4 -、HPO 4 2-和H 2 PO 4 3-)、聚磷酸盐和有机磷的形式存在于废水中，生物除 磷就是利用聚磷菌，在厌氧状态释放磷，在好氧状态从外部摄取磷，并将其以聚合形态储藏在体内，形成高磷污泥，排出系统，达到从废水中除磷的效果。 生物除磷主要是通过排出剩余污泥而去除磷的，因此，剩余污泥多少将对除磷效果产生影响，一般污泥龄短的系统产生的剩余污泥量较多，可以取得较高的除磷效果。有报道称，当泥龄为30d时，除磷率为40%，泥龄为17d时，除磷率为50%，而当泥龄降至5d时，除磷率达到87%。 大量的试验观测资料已经完全证实，再说横无除磷工艺中，经过厌氧释放磷酸盐的活性污泥，在好氧状态下有很强的吸磷能力，也就是说，磷的厌氧释放是好氧吸磷和除磷的前提，但并非所有磷的厌氧释放都能增强污泥的好氧吸磷，磷的厌氧释放可以分为两部分：有效释放和无效释放，有效释放是指磷被释放的同时，有机物被吸收到细胞内，并在细胞内储存，即磷的释放是有机物吸收转化这一耗能过程的偶联过程。无效释放则不伴随有机物的吸收和储存，内源损耗，PH变化，毒物作用引起的磷的释放均属无效释放。 在除磷系统的厌氧区中，含聚磷菌的会留污泥与污水混合后，在初始阶段出现磷的有效释放，随着时间的延长，污水中的易降解有机物被耗完以后，虽然吸收和储存有机物的过程基本上已经停止，但微生物为了维持基础生命活动，仍将不断分解聚磷，并把分解产物（磷）释放出来，虽然此时释磷总量不断提高，但单位释磷量所产生吸磷能力随无效释放量的加大而降低。一般来说，污水污泥混合液经过2小时厌氧后，磷的释放已经甚微，在有效释放过程中，磷的释放量与有机物的转化量之间存在着良好的相关性，磷的厌氧释放可使污泥的好氧吸磷能力大大提高，每厌氧释放1mgP，在好氧条件下可吸收2.0~2.24mgP，厌氧时间加长，无效释放逐渐增加，平均厌氧释放1mgP，所产生的好氧吸磷能力降至1mgP以下，甚至达到0.5mgP。因此，生物除磷并非厌氧时间越长越好，同时在运行管理中要尽量避免PH的冲击，否则除磷能
人工湿地除磷综述(一)
人工湿地除磷综述(一) 摘要：随着人类活动的不断增强，水环境氮、磷的污染日趋严重。人工湿地作为一种生态型的新型污水处理工艺，在实践中已得到成功应用。较之传统的磷的处理方法，人工湿地具有生态性、景观性、经济性等特点。本文在介绍人工湿地中磷的去除机理的基础上，探讨湿地中植物和填料，并指出影响系统除磷效果的影响因素。关键词：人工湿地除磷植物填料影响因素一、前言人工湿地作为一种集生态性、景观性、高效低耗的废水处理工艺，正在应用于多种类型的废水处理中，如生活污水、农业废水、城市暴雨、富营养化景观水、矿山排水等等。随着人类活动的不断增加，水体氮磷的污染日趋严重。大量研究已证实：氮和磷能刺激藻类和光合水生生物的生长，而且最终引起水体富营养化，而磷被认为是产生水体富营养化的最主要因素。由于传统的除磷技术都存在一定的局限性：化学沉淀法除磷，运行费用高，会产生大量的化学污泥；生物法除磷，工程投资高，工艺复杂，运行管理要求高。人工湿地除磷，是在一般的人工湿地系统的基础上，通过人为的控制措施，优化系统达到以除磷为主要目标的废水处理技术，其主要原理是通过湿地中的填料、植物和微生物来完成除磷。人工湿地除磷，具有投资少，运行维护方便，经过优化后处理效果好等特点，在保护水环境，以及进行有效的生态恢复等方面均具有十分重大的意义。二、人工湿地中植物对磷的去除植物是人工湿地处理系统的核心之一，它在人工湿地污水处理系统中发挥多种作用。植物主要通过自
身的光合作用吸收部分污染物，有些种类的植物可以吸收重金属或降解有机污染物。同时植物通过茎、叶中的气孔向系统中输送氧气，以形成根际特殊的环境来促进土壤中微生物的生长。人工湿地能否有效处理污水的一个重要因素是选择的植物种类是否合适。一般来说，人工湿地系统的植物种类应具备以下特征：耐污性能好，处理效果好，成活率高；根系发达，茎叶茂密，输氧能力强，生长周期长；抗冻，抗热，抗病虫能力强；易于维护管理；具有美化景观的作用。许多研究表明，植物的存在对于人工湿地系统净化功能的实现有极大的作用。吴振斌等通过实验，研究了人工湿地系统对污水磷的净化效果，结果发现3个有植物系统的去除率分别是61%、65%和59%，而无植物系统的去除率仅为28%。Peterson的研究发现，对于轻度氮磷负荷的人工湿地处理系统，在植物的生长阶段收割，可以占人工湿地氮总去除量的30%；而在重度氮磷负荷的处理系统中,虽然植物吸收氮的绝对量比轻度氮磷负荷的系统大，但其所占比例低，只有1%～4%。彭江燕等研究了黄昌蒲、美人蕉、水葱、芦苇、风车草5种水生植物净化污水的能力，结果表明，风车草去除磷效果最好，黄昌蒲和美人蕉次之水葱稍高于芦苇。三、人工湿地中填料对磷的去除人工湿地的填料是湿地的基质和载体，其去污过程主要包括基质的吸收和过滤等物理化学作用。填料的固磷作用主要包括化学沉淀、吸附作用、闭蓄作用等几个方面。化学沉淀受溶度积控制，可分为钙、镁或铁、铝控制的两种转化系统。可溶性磷酸盐与这些金属离子发生反应，形成自由能下降很多，可逆
水处理生物脱氮除磷工艺
生物脱氮除磷工艺 第一节 概述 一、营养元素的危害 氮素物质对水体环境和人类都具有很大的危害，主要表现在以下几个方面： 氨氮会消耗水体中的溶解氧； 氨氮会与氯反应生成氯胺或氮气，增加氯的用量； 含氮化合物对人和其它生物有毒害作用：① 氨氮对鱼类有毒害作用；② NO 3- 和NO 2-可被转化为亚硝胺——一种“三致”物质；③ 水中NO 3-高，可导致婴儿患变性血色蛋白症——“Bluebaby ”； 加速水体的“富营养化”过程；所谓“富营养化”就是指水中的藻类大量繁殖而引起水质恶化，其主要因子是N 和P （尤其是P ）；解决的办法主要就是要严格控制污染源，降低排入水环境的废水中的N 、P 含量；对于城市废水来说，利用传统的活性污泥法进行处理，对N 的去除率一般只有40%左右，对磷的去除率一般只有20~30%。 二、脱氮的物化法 1、氨氮的吹脱法： -++?+OH NH O H NH 423 2 2每 3 采用斜发沸石作为除氨的离子交换体。 出水 折点加氯法脱氯工艺流程
1、铝盐除磷 4343AlPO PO Al →++ + 一般用Al 2(SO 4)3，聚氯化铝（PAC ）和铝酸钠（NaAlO 2） 2、铁盐除磷：FePO 4 Fe(OH)3 一般用FeCl 2、FeSO 4 或 FeCl 3 Fe 2(SO 4)3 3、石灰混凝除磷 O H PO OH Ca HPO OH Ca 23452423))((345+→++--+ 向含磷的废水中投加石灰，由于形成OH -，污水的pH 值上升，磷与Ca 2+反应，生成羟磷灰石。 第二节 生物脱氮工艺与技术 一、活性污泥法脱氮传统工艺 1、Barth 提出的三级活性污泥法流程： 第一级曝气池的功能：① 碳化——去除BOD 5、COD ；② 氨化——使有机氮转化为氨氮； 第二级是硝化曝气池，投碱以维持pH 值； 第三级为反硝化反应器，可投加甲醇作为外加碳源或引入原废水。 该工艺流程的优点是氨化、硝化、反硝化分别在各自的反应器中进行，反应速率较快且较彻底；但七缺点是处理设备多，造价高，运行管理较为复杂。 2、两级活性污泥法脱氮工艺 与前一工艺相比，该工艺是将其中的前两级曝气池合并成一个曝气池，使废水在其中同时实现碳化、氨化和硝化反应，因此只是在形式上减少了一个曝气池，并无本质上的改变。 二、缺氧——好氧活性污泥法脱氮系统（A —O 工艺）
人工湿地沸石基质除磷机制
人工湿地沸石基质除磷机制 工业废水、农用化肥、生活污水及家畜禽类粪便排放导致的水体氮磷等营养物质过剩，是藻类等水生生物大量暴发生长繁殖产生水体富营养化的主要因素之一; 有研究表明，只有在磷含量充足的情况下，氮才有可能成为控制藻类生长的决定因素[1].人工湿地技术作为污水除磷廉价而有效的技术[2]，其基质在磷素污染物净化方面起着重要的作用.近十余年国内外学者开展了众多研究[3-12]以寻找高效净化磷素的天然基质，如沸石、无烟煤、陶粒、石灰石、废砖块、黄铁矿-石灰石、砾石、海蛎壳、火山岩、海沙、钢渣等.其中，沸石是一种具有硅铝酸盐骨架结构的物质，其内部含有可用于交换阳离子的通道以及空洞，因此沸石表现出良好的氨氮净化效果[13, 14]，但其除磷效果却难以得到进一步的提升. 阴离子型层状双羟基氢氧化物(layered double hydroxides, LDHs)，是由带正电荷的金属氢氧化物层和层间填充可交换阴离子所构成的层柱状化合物，具有层间阴离子可交换性等特点[15-17]; 其较大的比表面积以及具有比阴离子交换树脂更高的离子交换能力，近年来已广泛应用于复合材料、催化、环境治理、污水处理等领域[18-24]，特别是针对主要以阴离子形态存在的水体污染物的净化.但由于LDHs单体粉末状的形态，将其应用于人工湿地吸附水体污染物，将面临颗粒小、比重低以及后期难以实现固液分离等问题，因此可考虑将其覆膜于沸石基质表面以发挥其功能，增强沸石基质对磷素的去除效果，提高沸石基质的除磷脱氮功能. 在前期研究成果的基础上[25, 26]，本实验筛选了Zn系LDHs，采用3种3价金属化合物与ZnCl2合成3种Zn-LDHs，以沸石基质为基体进行覆膜改性，利用模拟垂直流人工湿地基质实验柱进行磷素去除的净化实验，并对改性前后基质进行等温吸附实验、解吸实验以及动力学吸附实验，揭示了改性基质增强除磷效果的作用机制，通过有针对性和选择性的LDHs 覆膜改性方式，以期为强化垂直流人工湿地除磷效果的目的提供理论依据. 1 材料与方法 1.1 改性实验方法 1.1.1 原始沸石基质 进行改性实验、吸附实验及除磷净化实验的沸石基质均为球形颗粒状，经粗筛后的原始沸石基质粒径为1.0~3.0 mm; 基质主要特性参数如表 1所示. 表 1 原始沸石基质特性参数 1.1.2 改性药剂
MAP脱氮除磷
磷酸铵镁除磷脱氮技术 目前，生物脱氮除磷常采用A2O工艺，但其流程长且成本高，对进水氨氮浓度变化的适应性及抗负荷冲击的能力较差。本文介绍一种化学沉淀法，即MAP（Magnesium Ammonium Phosphate）脱氮除磷法。 1 MAP除磷脱氮的基本原理 向含NH4+和PO43-的废水中添加镁盐，发生的主要化学反应如下： Mg2++HPO42-+NH4++6H2O→MgNH4PO4·6H2O↓+H+（1） Mg2++PO43-+NH4++6H2O→MgNH4PO4·6H2O↓ （2） Mg2++H2PO4-+NH4++6H2O→MgNH4PO4·6H2O↓+2H+（3） 再经重力沉淀或过滤，就得到MAP。其化学分子式是MgNH4PO4·6H2O，俗称鸟粪石；它的溶度积为2.5×10-13。因为它的养分比其它可溶肥的释放速率慢，可以作缓释肥（SRFs）；肥效利用率高，施肥次数少；同时不会出现化肥灼烧的情况。 2 MAP除磷脱氮的影响因素和沉淀物组成分析 2.1 Mg2+，NH4+，PO43-三者在反应过程中的比例 在处理氨氮废水方面，将H3PO4加入到含有MgO的固体粉末中制成一种乳状液，对 2.47×10-3mol/L氨氮废水进行处理，得出H3PO4与MgO的物质的量之比大于1.5时，氨氮去除率最高（90％以上），当进水氨氮质量浓度为42mg/L，在最佳条件下，氨氮质量浓度可降到0.5mg/L 以下[1]。赵庆良[2]等人对5618mg/L氨氮的垃圾渗滤液进行处理，按n(Mg2+):(NH4+):n（PO43-)=1:1:1投加氯化镁和磷酸氢二钠，废水中氨氮质量浓度降为172mg/L，过量投加10％的镁盐或磷酸盐，氨氮质量浓度可分别降为112mg/L和158mg/L，继续提高镁盐或磷酸盐的量，废水中剩余氨氮质量浓度处在100mg/L左右，很难进一步降低。笔者对某一合金厂的质量浓度为1600mg/L的氨氮废水进行处理，按最佳配比n(Mg2+):(NH4+):n（PO43-)=1.3:1:1，加入硫酸镁和磷酸氢二钠，氨氮质量浓度可降到60mg/L，对某炼油厂的氨氮含量高（1231mg/L）的废水用此方法处理，氨氮质量浓度可降到112mg/L。 在除磷方面，国外有人证明，晶体纯度与初始氨氮质量浓度有关，最佳比例n(Mg2+):(NH4+):n （PO43-)=1:1.6:1，磷、镁去除率达95％以上[3]。Katsuura[4]认为n(Mg):n(P)为1.3:1时，除磷效果最好。 2.2 反应的pH值 MAP溶于酸不溶于碱，笔者对模拟氨氮废水进行重复验证，证明废水在pH值为7.0以上，才会出现小颗粒沉淀物，当用NaOH将pH值调至8.0以上时，会出现大量沉淀。pH值在7.0～10.5之间，主要的反应过程如式（1），（2），（3），当pH值上升到10.5～12之间，固定氨会从MgNH4PO4中游离出来，生成更难溶的Mg3(PO4)2（ksp=9.8×10-25）。 笔者在对无杂质氨氮废水与含杂质氨氮废水进行比较，发现前者pH值必须达到7.0以上，才会生成沉淀，而后者在pH值为6.3左右时，水中不断出现白色沉淀物，表明氨氮废水有比较大的悬浮颗粒时，沉淀物MAP可提前生成。 国内外的研究人员对MAP除磷脱氮最佳pH值进行了研究，结果见表1。
人工湿地脱氮除磷原理
人工湿地脱氮除磷原理 谈到污水处理，很多人都认为工艺先进、价格高的设备处理效果一定就好一些。其实我们毫不起眼的人工湿地其实也有很高的去污能力，在一定的条件下BOD、COD的去除率高达80%以上。虽然湿地存在一些缺点，但是瑕不掩瑜。人工湿地建造和运行费用便宜、技术要求不高、还有多项优点，可谓物美价廉。比较适合广大农村、中小城镇及旅游景区污水处理领域，湿地系统的脱氮除磷效果。今天专业的水环境治理这服务商力鼎环保将讲解湿地的脱氮除磷原理。 污水中含氮物质的表现形式主要为氨氮和有机氮，人工湿地对污水中各类含氮物质的去除途径包括以下三种形式: (1)污水中的氨氮可通过湿地植物以及湿地微生物同化作用，转化为生物机体的有机组成部分，最终通过对湿地植物定期收割的方式，实现对污水中氨氮的有效去除; (2)在污水的pH值较高(大于8.0)的情况下，污水中的氨氮可通过自由挥发的形式从污水中溢出，但通过自由挥发减少的氨氮，只占人工湿地氨氮去除总量的一小部分; (3)人工湿地对污水中含氮有机物质的主要去除途径为湿地微生物的硝化以及反硝化作 用，在好氧条件下，污水中的氨氮经过亚硝化细菌、硝化细菌的亚硝化以及硝化作用，先后转化为亚硝酸盐、硝酸盐，随后在缺氧以及有机碳存在的条件下，经过反硝化细菌的反硝化作用而被还原为氮气，从水中逸出、释放到大气中，最终实现人工湿地对污水中氨氮的有效去除。 污水中含磷污染物质的表现形式主要由颗粒磷、溶解性有机磷以及无机磷酸盐等三类，人工湿地对污水中含磷污染物质的去除可通过填料床的吸附、微生物以及湿地植物的同化吸收、有机物的吸附等多重作用得以去除: (1)污水中的部分无机磷可通过湿地植物的吸收、同化作用，转化成植物机体的组成成分(如ATP、DNA以及RNA等)，最终通过对湿地植物的定期收割使其得以去除，但是通过湿地植物吸收去除的磷污染物只占人工湿地去除总量的一小部分; (2)污水中的含磷污染物的主要去除途径依赖于湿地土壤的物理化学吸附作用，含磷污染物的去除能力取决于湿地土壤的环境容量，通常情况下，湿地填料的物理吸附以及化学沉淀作用对污水中TP的去除能力可达90%以上;
生物脱氮原理
水体中氮素过多所引起的危害—水体的富营养化:水体中含 氮量大于0.2～0.3m g/L就会引起水体的富营养化。 经富营养化污染的水体，治理关键是要脱氮除磷，而脱氮最常用的是生物脱氮。 生物脱氮原理：生物脱氮是在好氧条件下通过硝化反应先将氨氮氧化为硝酸盐，再通过缺氧条件下的反硝化反应将硝酸盐还原成气态氮从水中去除。生物脱氮通过氨化、硝化、反硝化三个步骤完成。 1、氨化反应：氨化作用是指将有机氮化合物转化为N H -N的过程，也称为 3 矿化作用。参与氨化作用的细菌称为氨化细菌。在自然界中，它们的种类很多，主要有好氧性的荧光假单胞菌和灵杆菌、兼性的变形杆菌和厌氧的腐败梭菌等。在好氧条件下，主要有两种降解方式，一是氧化酶催化下的氧化脱氨，另一是某些好氧菌，在水解酶的催化作用下能水解脱氮反应。在厌氧或缺氧的条件下，厌氧微生物和兼性厌氧微生物对有机氮化合物进行还原脱氨、水解脱氨和脱水脱氨三种途径的氨化反应。 2、硝化反应：在硝化细菌的作用下,氨态氮进一步分解、氧化,就此分两个阶段进行。首先,在亚硝化细菌的作用下,使氨(N H4 + )转化为亚硝酸氮,亚硝酸氮在硝酸菌的作用下,进一步转化为硝酸氮。亚硝酸菌有亚硝酸单胞菌属、亚硝酸螺杆菌属和亚硝酸球菌属。硝酸菌有硝酸杆菌属、硝酸球菌属。 影响硝化反映的因素： 1、好样环境条件下，并保持一定的碱度：溶解氧在1.2～2.0m g/L。 2、pH：硝化反应的pH在8.0～8.4 3、温度：硝化反应的适宜温度在20～30℃ 4、尽量减少有毒有害物质的进入，且高浓度的氨氮和硝态氮对硝化作用有抑 制。 以上因素之所以会对硝化作用有影响，主要是因为他们对硝化细菌的生长环境造成了影响。 3、反硝化反应：反硝化反应是指硝酸氮和亚硝酸氮在反硝化菌的作用下,被还原为气态氮(N2 )的过程。进行这类反应的细菌主要有变形杆菌属、微球菌属、假单胞菌属、芽胞杆菌属、产碱杆菌属、黄杆菌属等兼性细菌，它们在自然界中广泛存在。 影响反硝化作用的因素: 1、要有充足的碳源 2、pH：反硝化反应的pH在6.5～7.5 3、溶解氧浓度：反硝化菌是异养兼性厌氧菌，溶解氧应控制在0.5mg/L以下 4、温度：反硝化反应的适宜温度在20～40℃ 生物脱氮工艺 主要有传统生物脱氮工艺（三级生物脱氮工艺）、A/O 工艺、A2/O 工艺（脱
脱氮除磷工艺原理及方法比较
1.水污染现状 自从我们进入和谐社会以来，随着科学和经济的发展，资源严重浪费、环境重度污染等一些问题逐渐突出。由于我国经济发展模式与环境承受能力不相融合，导致现在我国大部分水体造成严重污染。在我国坚持走可持续发展的道路上，水资源的污染和浪费已经成为我国推进现代化建设和可持续发展的绊脚石。防止水资源环境进一步被污染和治理被污染的水资源环境，早就成为我国目前最需要处理的棘手问题之一。水污染的现状也是触目惊心。 2.脱氮除磷工艺原理及方法比较 生物脱氮原理由同化作用、氨化作用、硝化作用、反硝化作用四个步骤组成。在污水生物处理过程中，一部分氮（氮氨或有机氮）被同化成微生物细胞的组分；氨化作用将有机氮化合物在氨化菌的作用下，分解、转化为氨氮；硝化作用实际上是由种类非常有限的自养微生物完成的，该过程分两步：氨氮首先由亚硝化单胞菌氧化为亚硝酸氮，继而亚硝酸氮再由硝化杆菌氧化为硝酸氮；反硝化作用是由一群异养型微生物在缺氧的条件下完成的生物化学过程。生物除磷原理过程中，在好氧条件下细菌吸收大量的磷酸盐，磷酸盐作为能量的储备；在厌氧状态下吸收有机底物并释放磷。 现在，广泛应用的生物脱氮除磷工艺方法有氧化沟法、SBR法、A2/O法等。 ①氧化沟又称连续循环反应器，是20世纪50年代由荷兰的公共卫生所（TNO）开发出来的。氧化沟是常规活性污泥法的一种改型和发展，是延时曝气法的一种特殊形式。其主要功能是供氧；保证其活性污泥呈悬浮状态，是污水、空气、和污泥三者充分混合与接触；推动水流以一定的流速（不低于0.25m/s）沿池长循环流动，这对保持氧化沟的净化功能具有重要的意义。 氧化沟具有出水水质好、抗冲击负荷能力强、除磷脱氮效率高、污泥易稳定、能耗省、便于自动化控制等优点。但是，在实际的运行过程中，仍存在一系列的问题，如污泥膨胀问题、泡沫问题、污泥上浮问题、流速不均及污泥沉积问题。 ②?间歇式活性污泥法简称SBR工艺，一个运行周期可分为五个阶段即：进水、反应、沉淀、排水、闲置。这种一体化工艺的特点是工艺简单，由于只有一个反应池，不需二沉池、回流污泥及设备，一般情况下不设调节池，多数情况下可省去初沉池。 SBR法?工艺流程：?污水?→?一级处理→?曝气池?→?处理水? 特点有：大多数情况下，无设置调节池的心要；SVI值较低，易于沉淀，一般情况下不会产生污泥膨胀；通过对运行方式的调节，进行除磷脱氮反应；自动化程度较高；得当时，处理效果优于连续式；单方投资较少；占地规模较大，处理水量较小。 ③?A2/O法即厌氧一缺氧一好氧活性污泥法。污水在流经厌氧、缺氧、好氧三个不同功能分区的过程中，在不同微生物菌群的作用下，使污水中的有机物、N、P得到去除。A2/O法是最简单的同步除磷脱氮工艺，总水力停留时问短，在厌?氧缺氧、好氧交替运行的条件下，可抑制丝状菌的繁殖，克服污泥膨胀，SVI一般小于100，有利于处理后的污水与污泥分离，
污水处理厂A-A-O生物脱氮除磷工艺简介
龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/9917876848.html, 污水处理厂Ａ－Ａ－Ｏ生物脱氮除磷工艺简介 作者：孟永进 来源：《硅谷》2009年第15期 中图分类号:X7文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)0810007-01 在城市生活污水处理厂,传统活性污泥工艺能有效去除污水中的BOD5和SS,但不能有效地去除污水中的氮和磷。如果含氮、磷较多的污水排放到湖泊或海湾等相对封闭的水体,则会产 生富营养化导致水体水质恶化或湖泊退化,影响其使用功能。因此,在对污水中的BOD5和SS进行有效去除的同时,还应根据需要,考虑污水的脱氮除磷。其中A-A-O(厌氧-缺氧-好氧)为同步生物脱氮除磷工艺的一种。 一、工艺原理及过程 A-A-O生物脱氮除磷工艺是活性污泥工艺,在进行去除BOD、COD、SS的同时可生物脱氮除磷,其工艺流程如图1所示。 在好氧段,硝化细菌将入流污水中的氨氮及由有机氮氨化成的氨氮,通过生物硝化作用,转化成硝酸盐;在缺氧段,反硝化细菌将内回流带入的硝酸盐通过生物反硝化作用,转化成氮气逸入大气中,从而达到脱氮的目的;在厌氧段,聚磷菌释放磷,并吸收低级脂肪酸等易降解的有机物;而在好氧段,聚磷菌超量吸收磷,并通过剩余污泥的排放,将磷去除。以上三类细菌均具有去除BOD5的作用,但BOD5的去除实际上以反硝化细菌为主。污水进入曝气池以后,随着聚磷菌的吸收、反硝化菌的利用及好氧段的好氧生物分解,BOD5浓度逐渐降低。在厌氧段,由于聚磷菌释放磷,TP浓度逐渐升高,至缺氧段升至最高。在缺氧段,一般认为聚磷菌既不吸收磷,也不释放磷,TP 保持稳定。在好氧段,由于聚磷菌的吸收,TP迅速降低。在厌氧段和缺氧段,NH3-N浓度稳中有
潜流型人工湿地除磷效果研究
潜流型人工湿地除磷效果研究 雒维国,王世和,钱卫一,黄 娟,刘 洋 (东南大学市政工程系,江苏南京210096) 摘 要:潜流型人工湿地对污水中磷有较好的去除效果,但除磷效率受到季节、植物种类、pH值、溶氧(DO)及水力条件等诸多因素影响。通过构建的湿地系统研究上述因素和除磷效率的关系,发现湿地除磷效率随季节变化较大,而且其与植物的生长旺盛程度密切相关,高的pH值可以促进磷的去除,填料中DO对磷形态分布和去除影响较大;当水力负荷为0.5～15c m d时,湿地出水的T P去除率可达到73%,试验结果一定程度上显示了潜流型湿地的除磷规律。 关键词:潜流;人工湿地;除磷;影响因素 中图分类号:X703 文献标识码:A 文章编号:167121556(2004)0420021205a 人工湿地被普遍认为是一种前景光明的新兴污水处理技术,由于其开发和维持费用少、低能耗、高稳定性以及能提供良好的二次或三次处理等优点,目前已被许多国家采用。但湿地对磷的去除效果受到多种因素影响,季节变化和填料吸附饱和等导致人工湿地除磷效率下降的问题仍未得到有效解决[1,2],导致湿地对高含磷污水的处理受到限制。目前认为湿地除磷机理主要为植物根部吸收,根区微生物分解利用和介质吸附沉降[3]。本研究结合试验研究湿地除磷机理,在此基础上提出湿地高效除磷的适用技术,对于推广湿地在处理富营养化污水方面的应用有着重要意义。潜流型人工湿地的特点是污水在处理过程中被表层土覆盖,更利于污水中磷的吸附沉降,而且因蒸发和流动造成的能量损失最小,因而相对于其他湿地形式,对季节变化造成的除磷效率波动有较好的适应能力。 1 试验装置与方法 1.1 人工湿地的基本结构 试验在南京锁金村污水处理厂进行。采用潜流型人工湿地系统,包括七个推流式人工湿地和一个垂直流人工湿地模型,推流人工湿地构型如图1所示。其中七个人工湿地均为3m×1m×0.8m,另一个人工湿地为13m×3m×0.8m。推流型湿地底坡坡度为1%,垂直流湿地的底坡坡度为2%,湿地内面以混凝土和防渗材料处理。处理区填料由表层土与三层砾石层组成。在处理区前端的15c m处设置多孔隔板,以防出现表面流和布水均匀。在集水区的0.25m、0.45m和0.65m三个高度处设出水管,以调节湿地系统的水深。湿地分别栽种芦苇(L)、富贵竹(F)、美人蕉(M)等,其中一个湿地未栽种植物,作为空白对比试验。芦苇湿地采用推流和垂直流,其他湿地均为推流 。 图1 推流人工湿地构造 F ig.1 T he con structi on of ho rizon tal flow w etland 1.2 湿地运行 试验时间为2003年10月～2004年9月。其间经历春、夏、秋、冬四季,各种植物从茂盛生长进入休眠,再进入早春复苏期和旺盛生长期,大气温度为-10～38℃,水温0～26℃,除了垂直流和对比试验采用间歇和连续运行方式外,其他湿地均采用连续式 第11卷 第4期2004年 12月 安全与环境工程 Safety and Environm en tal Engineering V o l.11 N o.4 D ec. 2004
人工湿地脱氮除磷机理研究进展
人工湿地脱氮除磷机理研究进展 陆琳琳 河海大学环境科学与工程学院，江苏南京（200198） E-mail:lulinlin600@https://www.wendangku.net/doc/9917876848.html, 摘要：本文介绍了近年来人工湿地脱氮除磷机理的研究情况，脱氮过程中，微生物硝化反硝 化为主要的去除途径，除磷过程中，填料和磷之间的非生物作用是去除磷的主要机理之一。 同时，影响人工湿地脱氮除磷效率的主要因素为温度、pH值和溶解氧。 关键词：人工湿地；脱氮机理；除磷机理 中图分类号： 1概述 人工湿地是模拟自然湿地的人工生态系统，最早是由澳大利亚的Mackney于1904年提 出的，指人工建造和监督控制的、工程化的沼泽地，利用自然生态系统中的物理、化学和生 物三重协同作用来实现对污水的净化作用[1,2]。 早期的人工湿地主要用于处理城市生活污水或二级污水处理厂出水。由于人工湿地处理 污水具有效率高、投资、运行及维护费用低、适用面广、耐冲击负荷强等特点，目前，已被 国内外许多学者或工程技术人员经过工艺改进或者与其他系统进行组合后用于农业面源污 染[3,4]、城市或公路径流等[5]非点源污染的治理。美国、德国等的一些技术人员还将其推广 应用于处理小城镇、行政事业单位和垃圾场渗出液[6-8]。人工湿地也被用于处理工业废水， 主要集中在应用人工湿地处理矿山酸性废水、淀粉工业废水、制糖工业废水、褐煤热解废水、 炼油废水、油砂废水、油田采出水、造纸废水、食品加工和奶制品加工废水[9]，人工湿地处 理工业废水的典型实例如表1所示。近年来，人工湿地还被用来处理污染河水、湖泊水等地 表水水体[10-12]。 表1 人工湿地处理工业废水的典型实例 废水类别国别湿地类型运行时间 褐煤热解德国 SFW 1994-1996 炼油废水澳大利亚 FSW 1994-1996 油砂废水加拿大 FSW 1991-1994 1992-1994 矿山废水美国 SFW 奶品加工新西兰 SFW 1990-1992 1991-1993 油田采出水中国 SFW 食品加工斯洛文尼亚 SFW 1992-1994 1991-1992 造纸废水美国 FSW 含烃废水法国 SFW 1993-1994 目前，由于大量的污水直接排入江河、湖泊中，造成地表水体污染严重，水体富营养化