反硝化聚磷菌的脱氮除磷特性研究
反硝化聚磷菌的脱氮除磷特性研究
李相昆1, 张 杰1, 黄荣新1, 马 力2, 鲍林林1, 姜安玺
1
(1.哈尔滨工业大学市政环境工程学院,黑龙江哈尔滨150090;2.哈尔滨市供排水
集团,黑龙江哈尔滨150010)
摘 要: 为研究反硝化聚磷菌的脱氮除磷特性,对接触氧化、SB R 、A /O 、A 2
/O 和双污泥系统的活性污泥做了好氧吸磷和缺氧吸磷的静态烧杯试验,单独考察了双污泥系统的污泥在厌氧条件
下以不同碳源为底物和在缺氧条件下以NO -3为电子受体的释/吸磷特性。结果表明,SB R 、A 2
/O 、双污泥系统的污泥在好氧和缺氧条件下均有很好的吸磷效果,其中双污泥系统污泥的缺氧吸磷速率和反硝化速率最大。而且在缺氧条件下,当NO -3充足时其浓度对吸磷效果影响不大,吸磷速率为7.52m gPO 3-4-P /(g MLVSS h),反硝化速率为9.74m g NO -x -N /(g M L VSS h)。在厌氧条件下,以蔗糖为碳源的释磷量最小,释磷速率亦最低,而以C H 3COON a 为碳源的释磷量和释磷速率均最大,释磷速率为4.2m gPO 3-4-P /(g MLVSS h)。 关键词: 反硝化除磷; DPB ; 电子受体; 碳源
中图分类号:X703.1 文献标识码:A 文章编号:1000-4602(2006)03-0035-05
基金项目:黑龙江省科学技术计划项目(GA01C201-03)
Study on Characteristic of Denitrificati on Phosphorus Re moval Bacteri a
L I X iang kun 1
, Z HANG Jie 1
, HUANG Rong xin 1
, M A L i 2
,
BAO L in lin 1
, JI A NG An x i
1
(1.S chool of M unici p al and Environm entalE ng ineering,H arbin Institute of Technology,H arbin 150090,China;2.H arbin Wa ter Supp l y and Dra i n age Group,H arbin 150010,
Ch ina)
Abst ract : To study the characteristics of denitr ificati o n phospho r us re m ova l bacteria ,a series o f batch experi m en ts w ere carried ou,t i n wh ich the acti v ated sludge sa m ples depended on contact ox i d a ti o n ,SBR,A /O,A 2
/O and t w o sludge syste m.A t the sa m e ti m e ,t h e sludge on l y based on t w o sludge syste m w as used to study the effect o f different types of carbon source on P re lease under anaerobic condi ti o n and the e ffects o f d ifferent concentrati o ns o f nitra te on P uptake under anox ic condition .Results indi cate that the sl u dge based on SBR,A 2
/O and t w o sl u dge syste m has h i g h P uptake rates e ither under an ox ic condition or under aerob i c conditi o n .And t h e sludge based on t w o sludge syste m show s the h i g hest P uptake rate under anox ic conditi o n .Further m ore the concentration of NO -3has m inor e ffect on anox ic P uptake ,and the P uptake rate is 7.52m gPO 3-4-P /(g MLVSS h)w ith denitrificati o n rate of 9.74m g NO -x -N /(g MLVSS h).U nder anaerobic cond ition w it h C H 3COONa as carbon source ,the m ax i m a l P release rate is 4.2m gPO 3-4-P /(g MLVSS h),w hile it is lo w w ith cane sugar as carbon source .
第22卷 第3期2006年2月 中国给水排水CH I NA W ATER &WA STE WAT ER
V o.l 22No.3
Feb .2006
K ey w ords: den itrification phosphorus re m ova;l DPB; electron acceptor; car bon source
传统的生物脱氮除磷工艺存在自身难以解决的
矛盾:聚磷菌和反硝化菌对碳源的竞争始终存在;硝
化菌、反硝化菌、聚磷菌菌龄不同,各种菌群混合在
一起互相制约,难以使系统达到最优的运行条件。
为此各国水处理专家有针对性地进行了大量研究,
在工艺形式和工艺流程上进行了一系列的革新,尤
其是反硝化聚磷菌DPB(den itrification phosphorus
re m ova l bacteria)的发现使脱氮除磷工艺有了更为
广阔的发展前景[1~7]。以兼性厌氧反硝化聚磷菌的
特性研究为基础,开展以生物体内储存的聚羟基烷
酸(P HA)为碳源的新工艺和硝化菌与反硝化聚磷
菌相分离的双污泥系统的研究[8~12],逐渐得到学者
的重视。
DPB有着与完全好氧的聚磷菌(phosphorus ac
cum ulating organis m,PAO)相似的除磷机理和潜
力[13],所不同的是DPB利用NO-3而非O2作为电
子受体,并通过氧化内碳源(主要为聚- -羟基烷
酸,即P H B)过量吸磷,同时将NO-3还原成N2,使吸
磷和反硝化这两个原本对立的过程统一在了一
起[14]。
为了研究DPB的特性,对不同系统的污泥分别
做了厌氧/缺氧和厌氧/好氧交替条件的烧杯试验,
并对双污泥系统活性污泥的反硝化除磷特性做了深
入的研究。
1 试验材料和方法
1 1 污泥来源
所用污泥来源见表1(均取自各系统的终沉
池)。
表1 活性污泥来源
T ab.1 A ctivated s l udge source
系统规模处理对象
接触氧化(1#)实验室小试啤酒废水
SBR(2#)实验室小试生活污水
A/O(3#)哈尔滨文昌污水处理厂市政污水
A2/O(4#)实验室小试生活污水
双污泥系统(5#)实验室小试生活污水
1 2 配水水质及分析方法
试验1中配制了两种不同的污水,一种为含碳
源污水:每升水加1.5g的C H
3COON a 3H
2
O和
0.6mL营养液;另一种为含磷而无碳源污水:每升水加入100m g的KH2PO4和0.6m L营养液。营养液(1L):1.5g FeC l3 6H2O,0.15g H3B O3,0.03g
CuSO4 5H2O,0.18g K I,0.12g M nC l2 4H2O,
0.06g N a2M oO4 2H2O,0.12g ZnSO4 7H2O,0.15
g CoC l2 6H2O,10g EDTA。
试验2中配制了3种不同碳源的污水:实际生活污水;C H3COON a溶液加入0.6mL营养液/L;蔗糖污水加入0.6mL营养液/L。营养液的配制同试验1。
所取水样经离心机离心后采用国家规定的标准方法测定相关指标。
2 试验步骤
试验1:将取自不同系统的5种污泥各均分成两份,其中一份控制为厌氧/缺氧条件,另一份控制为厌氧/好氧条件,计10个反应器同时运行。厌氧时段加入有碳源污水,考察释磷和碳源消耗情况,反应时间控制为180m i n,结束后静沉30m in换含磷而无碳源污水,进入缺氧或好氧吸磷时段。10个反应器在吸磷阶段的初始条件见表2,聚磷菌在厌氧/缺氧反应器内以NO-3为电子受体,其起始浓度为31.25m g/L(缺氧结束后NO-3-N均有剩余,说明电子受体充足);在厌氧/好氧反应器内以O2为电子受体,溶解氧控制在2~3m g/L。缺氧和好氧时段的反应时间均控制为195m in。反应结束后先静沉30m in,然后把上清液排掉,加入含碳源污水进入下一个循环。所有反应温度均为室温(20 ),p H 值通过滴加HC l和Na OH溶液控制在7 0.2。为避免溶解氧的干扰,在反应过程中通入氮气吹脱搅拌。
表2 试验1中吸磷阶段各反应器的初始条件
T ab.2 Starti ng cond itions of P up take stage in first
exper i m ent
项目
1#2#3#4#5#
缺氧好氧缺氧好氧缺氧好氧缺氧好氧缺氧好氧
NO-
3
-N/
(mg L-1)
31.2531.2531.2531.2531.25
M LV SS/
(g L-1)3.4763.2453.1092.9603.5873.7422.692.4372.2792.258
PO3-
4
-P/
(mg L-1)
28.4328.4322.8222.8220.7520.7519.819.827.5427.54时间/m i n195
试验2:将连续流双污泥系统的污泥平均分成3份,分别置于反应器a、b、c中,厌氧阶段加入不同碳
第3期 中国给水排水 第22卷
源,缺氧阶段加入NO -
3溶液,其他试验步骤同试验1,各反应器的初始条件见表3。
表3 试验2中厌氧释磷阶段各反应器的初始条件T ab .3 Starti ng conditions of anae robic stage in
second exper i m ent
反应器a
b c M LV SS /(m g L
-1
)
26592209
2545碳源
生活污水CH 3COON a 蔗糖
COD /(mg L -1)
129.39
220.8
284.8
3 试验结果与讨论
① 试验1
试验结果表明,接触氧化系统的污泥无论是以
氧为电子受体还是以NO -3为电子受体,吸磷量均很少,说明污泥中聚磷菌不占优势
;A /O 系统的污泥在好氧状态下吸磷量较大,吸磷速率也较快,但在缺氧状态下吸磷量相对较小,说明污泥中完全好氧聚磷菌占优势,而DPB 在聚磷菌中所占比例较小;SBR 、A 2
/O 、双污泥系统的活性污泥无论是在缺氧还是在好氧状态,均表现出良好的吸磷特性,而双污泥系统污泥的缺氧吸磷速率和吸磷量均是最大的(见图1),说明在SBR 、A 2
/O 、双污泥系统3种活性污泥中,DPB 所占比例较大,而双污泥系统中DPB 所占比例最大。综上所述,反硝化聚磷菌容易在厌氧/缺氧或者是厌氧/缺氧/好氧交替环境下富集。
图1 双污泥系统污泥的吸磷曲线F i g.1 P uptake curve o f sl udge taken fro m
t wo sl udge system
② 试验2
图2是以C
H 3COONa 为碳源时厌氧/缺氧过程中各物质的浓度变化曲线,图3为NO -3
浓度对缺氧段吸磷效果的影响曲线。
从图2可以看出,厌氧反应开始时的释磷速率最大,COD 消耗速率最高,在随后的反应中两速率逐渐降低,至第180m i n 左右时速率都趋近于零。缺氧反应开始时磷的吸收速率及反硝化速率均是最
大的,随着反应的进行则速率逐渐降低。图3表明,在NO -
3充足的条件下,其浓度对缺氧吸磷效果的影
响很小。另外在试验中发现,如果缺氧反应时间过长,则污泥呈褐色,较破碎且容易上浮。在厌氧反应结束后,如果残留的COD 过多,则污泥也会大量上
浮,而且吸磷速率降低。
图2 各物质的浓度变化
F ig .2 V ariati on of PO 3-4-P ,COD and NO -3-N concentrati ons under anaerob i c and anox ic cond iti ons
图3 不同NO -3浓度下的吸磷曲线
F i g .3 P uptake curve at d ifferent concentra tions of NO -3
表4列出了反应初始1h 内的平均吸磷/释磷速率(P UR /PRR )和反硝化速率(DNR )。
表4 初始1h 内的平均吸磷/释磷速率和反硝化速率T ab .4 R ates of P uptake ,P re lease and denitr ifi cation
电子受体
NO -3O 2PUR /(mgPO 3-4-P g -1M LVSS h -1)7.5215.84DNR /(mgNO -x -N g -1
M LV SS h -1
)9.74PRR /(mgPO 3-4
-P g -1M LVSS h -1)
4.2
4.5
碳源对释磷的影响如图4所示。可以看出,以CH 3COONa 、生活污水为碳源时,厌氧反应开始时的
释磷速率较大,反应进行了3h 左右后释磷速率变得很小。与之相对应,在反应的最初3h 内COD 降解速率较快,随着释磷速率的减小则C OD 的降解也趋于停滞。相反,在以蔗糖为碳源时,TP 一直以偏小的速率均匀释放,C OD 也一直保持较为均匀的降解速率直至消耗殆尽。
第3期
李相昆,等:反硝化聚磷菌的脱氮除磷特性研究第22卷
图4 不同碳源对厌氧释磷的影响
F i g.4 Effect of d ifferen t carbon sources on anaerob i c
P re lease
表5列出了3个反应器在厌氧反应阶段的几种特殊速率和碳源利用情况,其中CR代表厌氧反应最初1h的COD消耗速率,TRP和TCC分别代表厌氧反应0~3h的释磷总量和COD消耗总量,C/P 代表厌氧反应0~3h消耗的C OD/放磷量。可见,以C H3COON a为碳源时的释磷速率最大,以蔗糖为碳源时的释磷速率最小。
表5 厌氧时段各反应器中的几种特殊速率
T ab.5 Specific rates under anaerob i c cond ition
反应器a b c PRR/(mgPO3-
4
-P g-1M LVSS h-1)2.154.20.26 CR/(mgCOD g-1M LV SS h-1)15.478.2610.78
TR P/m g9.5315.992.98
T CC/m g61.0959.4277.71
C P/(m gCO
D m g-1P)6.413.7226.08 不同碳源对厌氧释磷的影响机理,目前看法仍不统一,比较合理的解释为:污泥中存在其他异养菌群,这些异养菌群能够以不同的方式利用污水中以不同形式存在的碳源,而且它们在吸收碳源时所需要的能量并不是来自于细菌体内储存的聚合磷酸盐的水解,因此在吸收碳源过程中不会释磷。而PAO/DPB利用聚磷水解提供的能量优先吸收小分子的碳源如乙酸、丙酸等,当污水中缺少这些小分子碳源时,聚磷菌厌氧释磷就会受到影响。这样,就存在着不同的异养菌群在厌氧反应阶段对污水中碳源的竞争。比如Carucci[15]提到的异养菌GAO(G lyco gen accumu lating organ is m),在厌氧阶段GAO可以直接吸收葡萄糖/蔗糖,并以糖苷(G lycogen)的形式储存在体内,在此过程中是不释磷的,G l y cogen吸收碳源所需要的能量来自于G lycogen转化成P HA过程中释放的能量,还有一部分能量来自蔗糖的厌氧水解。当然,蔗糖中有一部分也会水解为小分子物质(VFA),DPB会利用聚合磷酸盐水解提供的能量吸收这些小分子物质,释放少量的磷。
4 结论
① 不同的系统中DPB所占比例不同,表现出来的反硝化吸磷特性也不同。厌氧/缺氧/好氧交替环境或厌氧/缺氧环境有利于DPB的生长富集。
② DPB的反硝化速率为9.74m g NO-x-N/
(g MLVSS h),吸磷速率为7.52m gPO3-4-P/(g M LVSS h),约为好氧吸磷速率的一半。
③ 在以蔗糖为碳源时,释磷速率仅为0.26 mgPO3-4-P/(g MLVSS h);而在以C H3COONa为碳源时,释磷速率为4.2mgPO3-4-P/(g MLVSS h)。
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作者简介:李相昆(1975- ), 男, 吉林省吉林市
人, 博士研究生, 研究方向为水污染控
制。
电话:(0451)86282767
传真:(0451)86282358
E-ma il:xkli312@https://www.wendangku.net/doc/e51786730.html,
收稿日期:2005-09-27
(上接第34页)
TOC和UV260的去除率分别为68.1%和51.7%。
化学生物絮凝工艺中微生物对溶解性有机物的去除主要表现为生物吸附作用,由于化学生物絮凝反应池反应时间较短,微生物的再生水平较低,因而对溶解性有机物的吸附能力有限。
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作者简介:张志斌(1975- ), 男, 山西运城人,
博士研究生, 研究方向为水污染控制。
电话:(021)65986123
E-ma il:zhazhb@163.co m
收稿日期:2005-09-13
加大污水处理和回用力度 推进污水资源化第3期李相昆,等:反硝化聚磷菌的脱氮除磷特性研究第22卷
UNITANK工艺提高氮、磷去除率的研究
吴牛嘴等＾ｊＮｌＴＡＮＫ工岂提高氮、磷去除率的研究７３ 整的运行周期由６个阶段组成，主体１一过渡ｌ一沉降１一丰体２一过渡２一沉降２阶段。后３个阶段的污水流向恰好与前３个阶段相反（如图２）、 罔２ｕＮＩＴＡＮＫ上艺的周期运钉过程 ２２试验用水及试验污泥 试验地点为南京市锁金村污水处理厂，试验水质为典型的城巾生活ｔ；水，污水水质如表ｌ。试验开始时，驯化污泥取自该厂曝气池的活性污泥。 表ｌ试验水质（曝气沉砂池出水 ３结果与讨论 ３ｌ主体阶段运行时间试验 本试验没置了３个主体阶段反应时间２１０ｍｉｎ、１２０ｍｉｎ和９０ｎｌｉｎ，过渡阶段和沉降阶段分别采用３０ｍｉｎ和６０ｍｉｎ。水力停留时间恒定为１２ｈ，水温在４９℃范围内变化，泥龄控制为２５—３０ｄ，容积负荷范同为０２９０．５２奴ＣｏＤ／ｍ３－ｄ。 主体阶段的时间对ｃｏＤ和ＴＰ处理效果的影响如图３。ｃＯＤ的去除率随主体段时间的变化不显著，但ＴＰ的去除率则与主体段时间设置有一定关系。随着主体段时间的延长，ＴＰ的去除旱升高的趋势。， 主体阶段的时间对ＴＰ去除率的影响可从微生物活性的角度进行解释，微牛物菌群的活性依赖于其有利的生存研＝境。上体阶段时间为２１０ｍ；ｎ、ｌ２【）ｍｉｎ和９（）ｍｍ时活性污泥处于厌氧状态与好氧状态的时间比例分别为０．６４、Ｏ５０和０４３。厌氧阶段对于除磷菌的蕈要性是不言而喻的。厌氧时段的缩短将会影响除磷茼的活性，使除磷菌不能充分释磷，进而导致曝气阶段的吸磷能力受到影响，致使除磷率降低¨。此外，ｕＮＩＴＡＮＫ采用连续进水，能保证厌氧池源源不断地产生挥发‘怍脂肪酸（ＶＦＡ），满足释磷。因此，适当延长厌氧阶段的时间冉利于活性污泥充分释磷，而小会因内源损耗引起无效释磷。同时，随着反应的进行，搅拌池中的污泥不断被椎流进入曝气池。搅拌池巾残留的污泥越来越少，相对可利用的碳源增多，这更有利于这部分污泥的充分释磷。 手体阶段的时同（ｍｍ） 盥３主体段时间试验 总的来说，主体阶段时间对于ｃＯＤ的降解无很大影响，适当延长主体段时问有利于ＴＰ的去除。但３个试验工况下ＮｆＥ—Ｎ去除率都不商。 ３２过渡阶段运行时间试验 前述试验中，ＮＨｉ—Ｎ去除率较低．分析其可能的原因如下：（１）过渡段曝气时间不足；（２）好氧泥龄低；（３）水温较低。 针对上述原困，本试验调整了过渡阶段的时间，并且延长污泥泥龄至４０—５０ｄ，试验水温在１８—２５℃范围内。中间曝气池的ＤＯ浓度控制在３０—４０ｍｇ／Ｌ范围内，ＨＲＴ控制在１２ｈ，ｕＮＩＴＡＮＫ反应器的平均ＭＬＳｓ浓度为３５００ｍｇ／Ｌ。试验中考察了过渡段时间为６０ｍｉｎ、９０ｍｉｎ、１２０ｍｌｎ和１５０一ｎ时的Ｎ｝“。Ｎ和ＴＰ去除的情况。主体段和沉降段时间分别设定为９０ｍｉｎ和６０ｍｉｎ。 图４足ＮＨ？一Ｎ和ＴＰ的去除率随过渡段时问
如何提高污泥脱氮除磷效果效率
如何提高污泥脱氮除磷效果效率 氮、磷污染已成为破坏水体环境的主要因素之一(如水体富营养化)，生物脱氮除磷越来越受到人们的重视[1, 2, 3]. 在常规污水生物处理系统中，由于脱氮与除磷之间存在矛盾，常采用化学法辅助除磷(通过投加铁盐和铝盐出水TP含量在0.02 mg ·L-1以下); 而脱氮由于受温度、 DO、 pH值等因素的影响难以达到稳定的脱氮效果[4, 5, 6, 7, 8]. 好氧颗粒污泥具有优异的沉降性能、较高的微生物浓度和良好的抗冲击负荷能力[9, 10, 11]. 有研究发现，颗粒污泥一定的粒径和紧密结构导致DO在污泥内部传质时形成好氧区/缺氧区/厌氧区从而有利于系统同步脱氮除磷[12, 13, 14]. Kerrn-Jespersen等[15]发现PAOs具有反硝化聚磷能力，它以NO-x(NO-2+NO-3)代替氧作为电子受体同步去除N和P，可以有效节约碳源和能源，反应器形成NO-x是反硝化聚磷的重要步骤. 如果系统中存在反硝化聚磷菌，反应器吸磷过程中可以减缓硝酸盐存在对聚磷菌活性的影响; 如果反硝化聚磷菌不存在，在脱氮除磷颗粒污泥中好氧段硝酸盐将对好氧吸磷产生影响[16, 17]. 同步硝化反硝化(simultaneous nitrification and denitrification, SND)作用是使在污泥外部好氧区形成的NO-x，通过内层缺氧区反硝化作用降低从而减少主体溶液中 NO-x(NO-2+NO-3)的积累(NO-x不积累可以降低其对聚磷菌活性的影响)[18]. 因此，污泥内部形成稳定性的好氧区/缺氧区是影响系统脱氮效果的关键. 在较低DO下硝化菌活性受到抑制，在较高DO下反硝化菌受到抑制，因此在好氧池中DO对脱氮影响很大. 文献[21, 20, 21]指出，当DO浓度为0.5 mg ·L-1时，系统可以获得良好的同步硝化反硝化脱氮效果. 利用好氧颗粒污泥进行脱氮除磷研究近年来取得了较大进展[12]，但少有人系统研究脱氮除磷颗粒污泥的硝化反硝化特性. 因此，笔者以好氧/厌氧交替运行的SBR反应器培养的脱氮除磷颗粒污泥为研究对象，采取一定的手段对颗粒污泥反应器的N、 P历时去除效果、硝化及反硝化反应特性等进行研究，并通过N的平衡细致分析脱氮除磷反应过程中N的去除走向，丰富了颗粒污泥进行脱氮除磷研究. 1 材料与方法 1.1 试验装置 试验用SBR反应器，材质为有机玻璃，有效容积4 L，内径16 cm，高径比为1.56(图1). 反应器每周期运行4.8 h，包括进水1 min、厌氧80 min、好氧196 min、沉淀4 min、出水4 min以及闲置4 min共6个阶段. 反应器每周期进水2 L，出水2 L. 反应器搅拌强度在80 r ·min-1左右，曝气强度在12 L ·(L ·h)-1左右，温度在22℃±2℃(由水浴控制)、 pH值在7.5左右. 每天从反应器中排出一定量混合液，维持系统污泥龄在23 d左右.
如何提高A2O工艺的脱氮除磷效果
如何提高A2/O工艺的脱氮除磷效果 1.A2O池的检测与控制参数的确定 A2O生物除磷脱氮工艺处理污水效果与DO、内回流比r、外回流比R、泥龄SRT、污水温度及PH值等有关。一般厌氧池DO在0.2mg/l以下，缺氧池DO在0.5mg/l以下，而好氧池DO在2.0mg/l以上；污泥混合液的PH值大于7；SRT为8－15天。 然而A2O生物除磷脱氮过程，本质上是一系列生物氧化还原反应的综合，A2O生物池各段混合液中的ORP(氧化还原值)能够综合地反应生物池中各参数的变化。混合液中的DO越高，ORP值也越高；而当存在磷酸根离子和游离的磷时，ORP则随磷酸根离子和游离的浓度升高而降低。一般A－A－O生物除磷脱氮工艺处理过程中，厌氧段的ORP应小于－250mV，缺氧段控制在－100mV左右，好氧段控制在40mV以上。 如厌氧段ORP升高，表明DO值过大，可能与回流比过大带入更多的氧及回流污泥中带入太多的氮有关，还与搅拌强度太大产生空气复氧有关。 如缺氧段ORP升高，表明DO值过大，可能与回流比过大带入更多的氧有关，另外还与搅拌强度太大产生空气复氧有关。 根据以上说明的A2O池中各参数变化对污水除磷脱氮处理工艺的影响,合理选择检测仪表，对污水处理过程中各参数的变化情况进行检测，为污水处理厂的运行控制提供依据。一般A2O工艺中需要检测的数据为： 进水：进水量Q COD COD5 PH T A2O池厌氧段：溶解氧DO 氧化还原值ORP A2O池缺氧段：溶解氧DO 氧化还原值ORP A2O池好氧段：溶解氧DO 氧化还原值MLSS 出水：COD BOD5 根据以上推荐的典型仪表配置与工艺控制特点，我们提出以ORP和DO为主要控制参数，来对曝气系统、内回流系统、外回流系统、剩余污泥排放系统进行控制，以实现良好的除磷脱氮效果，有效地降低污水中的BOD5，同时最大限度地节约能源，使整个系统高效稳定地运行。 2.A2O污水处理工艺过程控制方法 A2O污水处理工艺A2O池传统的控制是：DO值的PID调节(进气量)、MLSS的PID调节(回流比)均为对单一参数的单一对象控制。然而污水处理过程是一个滞后量非常大的过程，影响过程的参数也很多，不可能依据某一具体参数来实现整个过程的控制。污水处理过程中，生物池的曝气系统控制、污流回流系统控制都是极其复杂的控制过程。采用独立的单一的闭环控制很难达到控制要求。随着控制技术的不断发展，同时在污水处理运行过程中不断积累了大量的运行数据，这就为控制过程的查表运算，实现模糊控制带来了可能。 (1) 曝气系统自动化控制 根据季节、进水水质、进水水温、进水水量、好氧池DO、出水COD、BOD5、NH3-N 、TOP、TKN、SS等情况不同，分别确定不同的供气量，即确定空气调节阀的开度和鼓风机的开启台数及其转速。自动对工艺过程控制进行自动修整，实现模糊控制。 A2/O工艺是将厌/好氧除磷系统和缺氧/好氧脱氮系统相结合而成，是生物脱氮除磷的基础工艺，可同时去除水中的BOD、氮和磷。 工艺为：原水与从沉淀池回流的污泥首先进入厌氧池，在此污泥中的聚磷菌利用原污水中的溶解态有机物进行厌氧释磷；然后与好氧末端回流的混合液一起进入缺氧池，在此污
反硝化小结
A2N反硝化除磷： A2N(Anaerobic /Anoxic /Nitrification) 连续流反硝化除磷脱氮工艺是基于特殊的反硝化聚磷菌(Denitrifying Phosphate Removal Bacteria, 简称DPB) 缺氧吸磷的理论而开发的新工艺, 是采用生物膜法和活性污泥法相结合的双污泥系统。与传统的生物除磷脱氮工艺相比较, A2N 工艺具有“一碳两用”、节省曝气和回流所耗费的能源、污泥产量低以及各种不同菌群各自分开培养的优点 1．基本原理： 厌氧区：DPB吸收VFA转化为PHA(PHB PHV影响)作为缺氧段反硝化吸磷的电子供体, 并将体内聚磷酸分解为磷酸盐。 挥发酸是通过主动运输进入细胞,且糖原经过ED？EMP途径提 供还原力,多聚磷酸盐水解提供ATP和释放磷酸盐于体外,最终产生PHA。
主要影响因素：硝酸盐影响？（硝酸盐存在，会使普通反硝化细菌优先使用COD作电子供体进行反硝化，影响DPB合成PHA）HRT长：充分吸收COD合成PHA，为缺氧段反硝化除磷提供电子供体；HRT 过长造成无效释磷（无有机物吸附也无PHA合成），造成总的吸磷效率下降。大部分COD进入硝化段被微生物好氧降解, 硝化段由于好氧异养菌的过量繁殖, 影响了硝化效果。硝化段去除的大量COD既不利于系统的脱氮, 也不利于除磷。尽量缩短HRT，提高处理效率。 丙酸为碳源时，PAO将吸收丙酸转化为聚3 - 羟基戊酸盐( PHV)和聚3 - 羟基- 2 - 甲基戊酸盐( PH2MV)。乙酸为碳源时,PAO 将吸收乙酸转化为PHB.(影响)
生物膜硝化段：（自养硝化细菌：厌氧段COD/N比不宜过高）氨氮的氧化，为缺氧吸磷提供电子受体。 主要影响因素：生物膜段存在微缺氧环境（DO:4 mg/L过高影响反硝化，脱氮效果降低；过低影响硝化，出水氨氮增加，甚至影响反硝化除磷），形成同步硝化反硝化，有利于脱氮，保持较长HRT，脱氮效率提高？（缺氧段反硝化除磷需要硝酸盐氮作电子受体） 缺氧区：厌氧合成的PHA 被降解并合成糖原,同时过量摄取污水中的磷合成聚磷酸盐。PHA作为电子供体，NO3-作为电子受体，过量吸磷。主要影响因素：电子供体（厌氧段吸收PHA）,电子受体（硝酸盐氮与亚硝酸盐氮作为电子受体？反硝化速率与硝酸盐氮的浓度无关），随HRT的延长而降低？ 后曝气：DPB 污泥不经好氧段直接回流到厌氧段后污泥解体（DO:1.5 ～2.0 mg/L过高：污泥解体）对反硝化气体的吹脱，有益于污泥浓缩；对剩余P的好氧吸收。 缺点：多设了二沉池；中间沉淀池流量分配比较大时系统脱氮效果
反硝化聚磷菌同步解决脱氮除磷两大问题
反硝化聚磷菌同步解决脱氮除磷两大问题 01 反硝化除磷机理 反硝化除磷就是在厌氧 /缺氧环境交替运行的条件下，易富集一类兼有反硝化作用和除磷作用的兼性厌氧微生物，该聚磷菌能利用 NO3-作为电子受体，通过它们的代谢作用同时完成过量吸磷和反硝化过程。最大限度地减少碳源需求量，实现了能源和资源的双重节约。反硝化除磷能节省 COD 约 50%，节省氧约 30%，剩余污泥量减少 50%左右。 大量实验室和生产性规模的生物除磷脱氮研究也表明，当微生物依次经过厌氧、缺氧和好氧 3个阶段后，约占 50%的聚磷菌既能利用氧气又能利用NO3-作为电子受体来聚磷，即反硝化聚磷菌（DPB的除磷效果相当于总聚磷菌的 50%左右）。这些发现一方面说明了硝酸盐亦可作为某些微生物氧化PHB 的电子受体，另一方面也证实了在污水的生物除磷系统中的确存在着 DPB 属微生物，而且通过驯化可得到富集 DPB 的活性污泥。 02 反硝化除磷工艺 该技术对城市污水特别是 C/N 比较低的污水有很好的处理效果。目前满足 DPB 所需环境和基质的工艺有单双两级。在单级工艺中，DPB 细菌、硝化细菌及非聚磷异养菌同时存在于悬浮增长的混合液中，顺序经历厌氧／缺氧／好氧 3种环境，最具代表性的是 BCFS 工艺。在双级工艺中，硝化细菌独立于DPB 而单独存在于某一反应器中，Dephanox 工艺和A2N 工艺是最具代表性的双级工艺。
1、BCFS 工艺 BCFS 工艺是在 UCT 工艺及原理的基础上开发的。 其工艺流程如图 1。改进在于增加了 2个反应池，接触池与混合池；增加了 2个混合液循环 Q1和Q3 。 接触池的功能为：回流污泥和来自厌氧池的混合液在池中充分混合，吸附剩余 COD；有效防止污泥膨胀。 混和池的功能为：最大程度地保证污泥再生而不影响反硝化或除磷；容易控制 SVI；最大程度地利用 DPB 以获得最少的污泥产量。 混合液循环Q1 的功能是为了增加硝化或同时反硝化的机会，从而获得良好的出水氮浓度。Q3则是起辅助回流污泥向缺氧池补充硝酸盐氮的作用。 BCFS 将生物、化学除磷工艺合并，是在线磷分离与离线磷沉淀的生物与化学除磷结合方式，充分利用反硝化聚磷菌的反硝化除磷和脱氮双重作用，来实现磷的完全去除和氮的最佳去除过程。由于充分利用BCFS 工艺中的污泥龄易满足硝化细菌增长所需的生长条件，污泥产
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。
污水处理中的脱氮除磷工艺
污水处理中的脱氮除磷工艺 摘要：在陈述城市污水生物脱氮除磷机理的基础下，简单分析生物脱氮除磷的处理工艺。 关键词：脱氮除磷；机理；工艺 1 前言 城市污水中的氮、磷主要来自生活污水和部分工业废水。氮、磷的主要危害:一是使受纳水体富营养化;二是影响水源水质, 增加给水处理成本;三是对人和生物产生毒害。上述 危害严重制约了城市水环境正常功能的发挥, 并使城市缺水状况加剧，而且随着人民生 活水体的提高和环境的恶化，对水质的要求也越来越高。为了达到较好的脱氮除磷效果，环境工作者对一些传统工艺进行了改进或设计出新工艺，本文简单介绍一些脱氮除磷工艺。 2 生物脱氮原理【1】 一般来说, 生物脱氮过程可分为三步: 第一步是氨化作用, 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。第二步是硝化作用, 即在供氧充足的条件下, 水中的氨氮首先在亚硝酸菌的作用下被氧化成亚硝酸盐, 然后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。第三步是反硝化作用, 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) 。反应方程式如下: ( 1) 硝化反应: 硝化反应总反应式为: ( 2) 反硝化反应:
另外, 由荷兰Delft 大学Kluyver 生物技术实验室试验确认了一种新途径, 称为厌氧氨( 氮) 氧化。即在厌氧条件下,以亚硝酸盐作为电子受体,由自养菌直接将氨转化为氮, 因而不必额外投加有机底物。反应式为:NH4+NO2→N2+2H2O 3 生物除磷原理【1】 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。 生物除磷过程可分为3 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。反应方程式如下: ( 1) 聚磷菌摄取磷: ADP+H3PO4+能量→ATP+H2O ( 2) 聚磷菌的放磷: ATP+H2O→ADP+H3PO4+能量 4.脱氮除磷工艺 4.1 AB法【2】 AB法污水处理工艺是一种新型两段生物处理工艺，是吸附生物降解法的简称。该工艺将高负荷法和两段活性污泥法充分结合起来，不设初沉池，A、B两段严格分开，形成各自的特征菌群，这样既充分利用了上述两种工艺的优点，同时也克服了两者的缺点。所以
两种藻类对水体氮磷去除效果
第52卷第4期 2006年8月武汉大学学报(理学版) J.Wuhan Univ.(Nat.Sci.Ed.)Vol.52No.4 Aug.2006,487～491 收稿日期:2006202228 通讯联系人 E 2mail :Huzy @https://www.wendangku.net/doc/e51786730.html, 基金项目:国家高技术研究发展计划(863)项目资助(2002AA601021);国家重点基础研究发展规划(973)项目资助(2002CB412309)作者简介:凌晓欢(19822),男,硕士生,现从事藻类水质净化研究. 文章编号:167128836(2006)0420487205 两种藻类对水体氮、磷去除效果 凌晓欢1,2,况琪军1,邱昌恩1,2,胡征宇1 (1.中国科学院水生生物研究所/淡水生态与生物技术国家重点实验室,湖北武汉430072; 2.中国科学院研究生院,北京100049) 摘 要:借助人工装置和露天水池,通过分析实验水体中氮、磷元素浓度的变化,研究了实验室条件下一种绿球藻(Chlorococcum sp.)和露天小型生态系统中寡枝刚毛藻(Cladophora oli goclona K ütz ).对污水中氮磷营养的去除效果.结果显示:绿球藻在高浓度氮和磷的污水中生长良好并维持较高的氮磷去除率,在6天处理期间,人工污水中总溶解性氮、硝酸盐氮、氨氮、总溶解性磷的去除率分别达到46.2%,37.8%,98.4%和79.3%;在对天然湖泊水的处理中,绿球藻对总溶解性磷的去除率在第5天为79.2%.室外条件下,该刚毛藻通过吸收水体中的氮、磷营养维持自身正常生长代谢,从而降低水体的电导率和改善水质.根据本次研究,结果两种被试藻类均可作为污水处理用藻类,其中Chlorococcum sp.适合用于静态水体的修复与改善,Cladop hora oli goclona 适合于流动水体的减负与治理. 关 键 词:绿球藻;刚毛藻;氮;磷;水质;净化中图分类号:X 171 文献标识码:A 0 引 言 应用藻类进行水质净化的研究,自20世纪50年代起,至今已有近60年的历史[1].早期主要是应用微型藻悬浮培养技术进行污水处理,相关技术有藻菌氧化塘、高效藻类塘、活性藻 [2] 等.由于微型藻 悬浮培养技术在实际应用中有诸如过量藻体不易收获、出水中仍有藻类细胞残留等问题,科学家们随之将研究的焦点更多地集中在固着藻类的研究与应用上,如:固定化藻类技术[3]和藻菌生物膜技术.Da Costa [4]的研究结果证明,固定化藻类不但能有效去 除污水中的氮磷营养,对去除镉和锌等重金属离子也效果显著.由于受限于固定藻类用载体的成本较高,以致该项技术仅停留在实验室规模的研究和探索阶段,至今未见大规模实际应用的报道.吴永红等[5]以高分子材料的人工水草作为藻菌生物膜载体,用于改善富营养化水体的水质,同样获得较为理想的水质净化效果.为了进一步挖掘和筛选能有效净化污水且藻细胞易于收获的藻种,拓展藻类在污水处理中的应用范围,本文研究了一种极为耐污的 绿球藻(Chlorococcum sp.)和寡枝刚毛藻 (Cl adop hora oli goclona K ütz )对氮磷的去除效果,对二者各自的应用前景作了简要分析,同时对藻类水质净化的优势进行了探讨. 1 材料和方法 1.1 室内实验藻种与培养条件 绿球藻(Chlorococcum sp.)采自美国亚里桑那州一家污水处理厂,应用微藻分离纯化的方法,用B G11琼脂培养基分离纯化后保种培养.在无菌条 件下,将琼脂培养基上的单个藻落转接到B G11液体培养基中,置L R H 22502G 光照培养箱中培养,培养温度(25±1)℃,光照强度35～40μmol/m -2?s -1,在获得足够生物量后用于污水处理试验. 实验污水分别为人工合成污水和天然富营养化湖泊水.人工合成污水配方为:NaNO 30.425g 、(N H 4)2SO 40.075g 、MgSO 4?7H 2O 0.025g 、Ca (H 2PO 4)20.03g 、Na HCO 30.30g 、FeCl 30.0015g ,用自来水定容至1L.天然富营养化湖泊水采自 武汉东湖茶港湖区,经25号浮游生物网过滤去除明
硝酸盐浓度及投加方式对反硝化除磷的影响
第一作者:李勇智,男,1971年出生,博士研究生,主要研究方向为环境生物技术和水污染控制工程。*国家自然科学基金重点资助项目(50138010) 硝酸盐浓度及投加方式对反硝化除磷的影响* 李勇智1 彭永臻1,2 张艳萍2 游伟民 2 (1.哈尔滨工业大学市政环境工程学院, 哈尔滨150001;2.北京工业大学环境与能源工程学院, 北京100022)摘要 采用SBR 反应器,详细研究了硝酸盐浓度及其投加方式对反硝化除磷过程的影响。结果表明,缺氧环境下的反硝化吸 磷速率与作为电子受体的硝酸盐浓度有很大的关系,硝酸盐浓度越高,吸磷速率越快。当硝酸盐浓度较低,不足以氧化反硝化聚磷菌细胞内的PHB 从而导致体系反硝化除磷效率的下降。相同浓度的硝酸盐,采用流加的方式可以获得比一次性投加更高的反硝化吸磷速率。缺氧环境下,反硝化脱氮量与磷的吸收量成良好的线性关系,借助于反硝化聚磷菌,反硝化脱氮与除磷可在一种环境中完成,有效解决了废水中C OD 不足的问题,同时达到了节省能源和降低污泥产量的目的。 关键词 反硝化除磷 缺氧吸磷 生物除磷 反硝化聚磷菌 硝酸盐 Eff ect of nitrate on denitrif ying dephosphatation L i Y ongz hi ,et al .College of M unicip al and E nv ir onmental Engi -neer ing ,H arbin I nstitute of T echnology ,H arbin 150001 Abstract :T he effect of nit rate o n denitr ify ing depho sphatat ion w as investig ated by using a la bo rat or y -scale Se-quencing Batch Reactor (SBR).T he results show ed t hat t he r ate of taking up phosphate in ano x ic co ndit ion wa s r e-lat ed to t he concentrat ion of nitr ate.T he hig her concentr ation of nitra te w as,the higher r ate of taking up phosphate w as obtained.W hen the co ncentr atio n o f nitr ate w as lim it facto r in r eact or ,the PHB st or ed in the cell of denitr ify -ing pho spho rus r emov al bacteria co uld not be o xidized fully ,which led t he decr ease o f efficiency of pho sphate r e-mov al.T he co nt inuo us and steady a ddition o f nit rate could obtain the hig her r ate o f t aking up pho sphate than the ni-tr ate w as added o nce.T her e w as a linea r r elatio nship betw een the nitr og en remo val and pho sphate taken up under anox ic co ndit ion .Based o n the activ ity o f denitrifying phospho rus r emo val bacteria ,the anox ic pho sphate remo val occurs simulta neo usly w ith denitr ifica tio n under same co nditio n so that the o rg anic subst rat e and ener gy co uld be saved and the aim of r educing sludg e pr o ductio n co uld be o btained . Keywords :D enitrifying depho sphatat ion A nox ic pho sphor us upt ake Bio lo gical pho sphor us r emov al D eni-tr ifying phosphat e remo val bact eria Nitr ate 废水中的磷和氮可以通过微生物的方法而被去除。然而,传统理论认为缺氧区对废水的强化生物除磷没有任何贡献,磷浓度在缺氧区基本稳定,同时硝酸盐被认为是对生物除磷过程带来不利影响的物质[1]。最近的研究表明,至少存在一部分聚磷菌可以在缺氧条件下利用硝酸盐作为电子受体进行吸磷,这一类微生物称为反硝化聚磷菌。反硝化聚磷菌被证实具有和好氧聚磷菌极为相似的代谢特征[2～6]。Kuba 等[5,6]从动力学性质上对这两类聚磷菌进行了比较,认为以硝酸盐作为电子受体的反硝化聚磷菌有着和好氧聚磷菌同样高的强化生物除磷性能。因为反硝化聚磷菌可以在缺氧环境摄磷,这就使得摄磷和反硝化脱氮这两个生物过程借助同一类微生物在同一种环境下一并完成。摄磷和脱氮过程的结合不仅节省了脱氮对碳源的需要,而且摄磷在缺氧内完成可节省曝气所需要的能源。由此带来的另外一个好处就是,产生的剩余污泥量大为降低[7]。 在传统好氧生物除磷过程中,聚磷菌以氧为电子受体,氧是以曝气的方式连续地加入到反应体系当中。在缺氧条件下,反硝化聚磷菌以硝酸盐作为电子受体,硝酸盐浓度及其投加方式对反硝化除磷和脱氮过程构成的影响必然与好氧 条件下不同,国内外的研究中对这种影响并没有详细的报道。本文正是针对这一问题做了细致的研究。 1 实验材料与方法1.1 试验设备与试验用水 试验采用SBR 反应器,高70cm ,直径20cm ,用有机玻璃制成,底部泥斗为圆台形,总有效容积为15L 。在反应器壁的垂直方向每隔10cm 设置一个取样口(兼有排水作用),反应器底部设有排泥放空管,以粘砂块作为微孔曝气头,采用鼓风曝气方式。反应器设有搅拌器,作用是在厌氧和缺氧阶段通过搅拌使活性污泥处于悬浮状态。试验采用人工合成模拟废水(见表1),进水COD 和磷浓度通过不同的乙酸钠和K 2HP O 4的投加量进行控制。缺氧段根据需要加入不同浓度的硝酸钾溶液作为反应所需的电子受体。 1.2 污泥的培养与驯化 试验所用污泥取自采用传统活性污泥法污水处理厂的曝气池。根据聚磷菌可以分为两类的理论,以硝酸盐作为电子受体的反硝化聚磷菌是聚磷菌中的一部分,所以对反硝化聚磷 ? 323?李勇智等 硝酸盐浓度及投加方式对反硝化除磷的影响
反硝化除磷技术概述
反硝化除磷技术概述 土建学院 季斌 摘 要：反硝化除磷技术是废水生物除磷的一个新方式，能够解决废水处理工艺运行中碳源不足、污泥产量大和好氧阶段曝气能耗大等问题，因而受到环境保护领域的关注。文章对反硝化除磷的机理、影响因素、现有工艺及研究现状做出综述。 关键词：废水处理；反硝化除磷；DPBs ；缺氧吸磷 Abstract ：As a new way to achieve waste water biological phosphorus removal, denitrifying phosphorus removal technology can resolve problems such as organic deficiency, large production of sludge and big energy consumption. It gets much attention from environmental protection domain. The mechanisms, effect factors, processes and research status of denitrifying phosphorus removal were reviewed and discussed in the paper. Key words ：wastewater treatment ；denitrifying dephosphatation ；DPBs ；anoxic phosphorus uptake 污水脱氮除磷技术因能有效控制水体富营养化，因而是现阶段污水生物处理技术研究的热点问题。传统的生物脱氮除磷是利用硝化菌和反硝化菌脱氮、聚磷菌PAOs(Phosphorus accumulating organism)除磷达到去除目的。由于释磷和反硝化菌反硝化都需要碳源，两种菌争夺进水中的碳源，当可用碳源量不足时，磷的去除效率将受到影响。1993年荷兰Delft 大学Kuba 等发现集反硝化与除磷于一身的一类兼性厌氧微生物——反硝化聚磷菌DPBs(Denitrifying phosphorus removal bacteria), 它能利用2O 或X - NO 作为电子受体在缺氧 环境下达到去除磷的作用。反硝化除磷有着广泛的应用前景，文章接着介绍了反硝化除磷的影响因素和相关常见的工艺。 1. 反硝化除磷的机理 如下图，厌氧条件下，乙酸分子扩散进入DPBs 的细胞后，与ATP 水解反应耦合，活化成CH 3CH 2～C O A ，其中所需能量由多聚磷酸盐（Poly-P n ）的水解提供；部分乙酰辅酶A 经TCA 循环代谢提供合成PHB(聚β-羟基丁酸盐，一种常见细菌内含物)所需的还原力，其余的乙酰辅酶A(约90%)被转化为PHB, 作为储备的营养物质。 缺氧条件下，DPBs 为了生长,利用储存的PHB 作为碳源和能源,通过氧化磷酸化产生ATP ， X -NO 作为电子受体被还原成2N ；由于A TP/ADP 增大，而外界污水中磷酸盐丰富， 多聚磷酸盐的合成受到促进,因而能够“过量吸磷”,在细胞内重新储存多聚磷酸盐。后经过剩余污泥的排放而达到最终的除磷的目的，当然剩余污泥需进一步的处理。 图1 反硝化除磷机理示意图
脱氮除磷工艺汇总
脱氮除磷工艺汇总 MBR工艺脱氮除磷 MBR是一种结合膜分离和微生物降解技术的高效污水处理工艺。在反应器内，一方面，膜组件将泥水高效分离，促使出水水质改善；另一方面，污泥停留时间（SRT）与水力停留时（HRT）在反应器内相互独立，可提高污泥浓度；此外，反应器内较长的SRT可使增殖缓慢的某些特殊菌（如自养硝化菌等）在活性污泥中出现，而膜组件又能将这些菌持留，从而使MBR处理效果得以改善。 MBR工艺具有一定局限性，对于生活污水，其仅依靠MBR本身其脱氮除磷能力只能达到40%至60%左右的去除率；对于工业废水，其对难降解有机物的去除率并没有得到太大改善。所以MBR工艺一般和SBR系列/AAO等工艺组合使用。五种常见组合工艺： SBR-MBR工艺 A2O-MBR工艺 3A-MBR工艺 A2O/A-MBR工艺 A(2A)O-MBR工艺 SBR-MBR工艺： 将SBR与MBR相结合形成的SBR-MBR工艺，除了具有一般MBR的优点外，对于膜组件本身和SBR工艺两种程序运行都互有帮助。由于膜组件的截留过滤作用，反应中的微生物能最大限度地增长，利于世代时间较长的硝化及亚硝化细菌的生长繁殖，因此，污泥的生物活性高，吸附和降解有机物的能力较强，同时也具有较好的硝化能力。此外，SBR式的工作方式为除磷菌的生长创造了条件，同时也满足了脱氮的需要，使得单一反应器内实现同时高效去除氮磷及有机物成为可能。与传统SBR系统相比，SBR-MBR在反应阶段利用膜分离排水，可以减少传统SBR的循环时间；同时，序批式的运行方式可以延缓膜污染。
A2O-MBR工艺： 由A2O工艺与MBR膜分离技术结合而成的具有同步脱氮除磷功能的A2O-MBR工艺，可进一步拓展MBR的应用范畴。在该工艺中设置有两段回流，一段是膜池的混合液回流至缺氧池实现反硝化脱氮，另一段是缺氧池的混合液回流至厌氧池，实现厌氧释磷。A2O-MBR工艺中高浓度的MLSS、独立控制的水力停留时间和污泥停留时间、回流比及污泥负荷率等都会产生与传统A2O工艺不同的影响，具有较好的脱氮除磷效率。 3A-MBR工艺： 3A-MBR是依据生物脱氮除磷机理，结合膜生物反应器技术特点而形成的具有高效脱氮除磷性能的新型污水处理工艺。其基本原理是，膜生物反应器内的高浓度硝化液和高浓度活性污泥经过回流系统形成良好的缺氧、厌氧条件，实现系统的高效脱氮除磷。该工艺的内部流程依次是第一缺氧池、厌氧池、第二缺氧池、好氧池和膜池，膜池混合液分别回流至第一缺氧池和第二缺氧池。第一缺氧池利用进水碳源和回流硝化液进行快速反硝化，接着混合液进入厌氧池进行厌氧释磷，减少了硝酸盐对释磷的影响，第二缺氧池再利用污水中剩余的碳源和回流的硝化液进一步反硝化脱氮，好氧池内同步发生有机物降解、好氧释磷和好氧硝化等多种反应，彻底去除污水中的污染物，混合液再a经膜过滤出水，实现了对污水中有机物和氮磷的去除。3A-MBR工艺合理地组合了有机物降解和脱氮除磷等各处理单元，协调了各种生物降解功能的发挥，达到了同步去除各污染指标的目的，具有较高的推广应用价值。 A2O/A-MBR工艺： A2O/A-MBR工艺是一种强化内源反硝化的新型工艺，该工艺利用MBR内高浓度活性污泥和生物多样性来强化脱氮除磷效果，工艺流程依次为厌氧、缺氧、好氧、缺氧和膜池。该工艺在普通A2O工艺后再设一级缺氧池，在利用进水快速碳源完成生物除磷和脱氮后，再利用第二缺氧池进行内源反硝化，进一步去除TN，之后，再利用膜池的好氧曝气作用保障出水。A2O/A-MBR工艺是针对进水碳源不足，而同时又有较高脱氮要求的污水处理项目所开发，也是强化脱氮的MBR脱氮处磷
污水处理脱氮、除磷的经验值汇总
污水处理脱氮、除磷的经验值汇总 1、脱氮除磷水质的要求 1、污水的五日生化需氧量与总凯氏氮之比是影响脱氮效果的重要因素之一。异养性反硝化菌在呼吸时，以有机基质作为电子供体，硝态氮作为电子受体，即反硝化时需消耗有机物。青岛等地污水厂运行实践表明，当污水中五日生化需氧量与总凯氏氮之比大于4时，可达理想脱氮效果；五日生化需氧量与总凯氏氮之比小于4时，脱氮效果不好。五日生化需氧量与总凯氏氮之比过小时，需外加碳源才能达到理想的脱氮效果。外加碳源可采用甲醇，它被分解后产生二氧化碳和水，不会留下任何难以分解的中间产物。由于城市污水水量大，外加甲醇的费用较大，有些污水厂将淀粉厂、制糖厂、酿造厂等排出的高浓度有机废水作为外加碳源，取得了良好效果。当五日生化需氧量与总凯氏氮之比为4或略小于4时，可不设初次沉淀池或缩短污水在初次沉淀池中的停留时间，以增大进生物反应池污水中五日生化需氧量与氮的比值。 2、生物除磷由吸磷和放磷两个过程组成，积磷菌在厌氧放磷时，伴随着溶解性可快速生物降解的有机物在菌体内储存。若放磷时无溶解性可快速生物降解的有机物在菌体内储存，则积磷菌在进入好氧环境中并不吸磷，此类放磷为无效放磷。生物脱氮和除磷都需有机碳，在有机碳不足，尤其是溶解性可快速生物降解的有机碳不足时，反硝化菌与积磷菌争夺碳源，会竞争性地抑制放磷。 污水的五日生化需氧量与总磷之比是影响除磷效果的重要因素
之一。若比值过低，积磷菌在厌氧池放磷时释放的能量不能很好地被用来吸收和贮藏溶解性有机物，影响该类细菌在好氧池的吸磷，从而使出水磷浓度升高。广州地区的一些污水厂，在五日生化需氧量与总磷之比为17及以上时，取得了良好的除磷效果。 3、若五日生化需氧量与总凯氏氮之比小于4，难以完全脱氮而导致系统中存在一定的硝态氮的残余量，这样即使污水中五日生化需氧量与总磷之比大于17，其生物除磷的效果也将受到影响。 4、一般地说，积磷菌、反硝化菌和硝化细菌生长的最佳pH在中性或弱碱性，当pH偏离最佳值时，反应速度逐渐下降，碱度起着缓冲作用。污水厂生产实践表明，为使好氧池的pH维持在中性附近，池中剩余总碱度宜大于70mg/L。每克氨氮氧化成硝态氮需消耗7.14g 碱度，大大消耗了混合液的碱度。反硝化时，还原1g硝态氮成氮气，理论上可回收3.57g碱度，此外，去除1g五日生化需氧量可以产生0.3g碱度。出水剩余总碱度可按下式计算，剩余总碱度=进水总碱度+0.3×五日生化需氧量去除量+3×反硝化脱氮量-7.14×硝化氮量，式中3为美国EPA推荐的还原1g硝态氮可回收3g碱度。当进水碱度较小，硝化消耗碱度后，好氧池剩余碱度小于70mg/L，可增加缺氧池容积，以增加回收碱度量。在要求硝化的氨氮量较多时，可布置成多段缺氧/好氧形式。在该形式下，第一个好氧池仅氧化部分氨氮，消耗部分碱度，经第二个缺氧池回收碱度后再进入第二个好氧池消耗部分碱度，这样可减少对进水碱度的需要量。 2、生物脱氮的经验值
环境微生物作业,硝化,反硝化细菌
反硝化细菌和反硝化聚磷菌在污水处理中的运用 摘要：微生物法在污水处理过程中起到十分重要的作用。其中反硝化细菌与反硝化聚磷菌在污水处理中运用更为广泛，本文就对这两种细菌的研究情况作一些简单概述。 关键词：反硝化细菌；反硝化聚磷菌；自养反硝化；好氧反硝化 随着人类生活水平的不断提高和工业生产的快速发展，带来越来越严重的水质污染问题。寻求新的高效污水处理办法也是现在的一大研究方向，微生物处理法在污水处理中有着广泛的运用。本文着重介绍两种细菌：反硝化细菌和反硝化聚磷菌在污水处理中的一些运用。 一．反硝化细菌 反硝化细菌(Denitrifying bacteria) 是一类兼性厌氧微生物,当处于缺氧环境时,反硝化细菌可用硝酸盐、氮化物等作为末端电子受体。有些反硝化细菌能还原硝酸盐和亚硝酸盐,有些反硝化细菌只能将硝酸盐还原为亚硝酸盐。 反硝化细菌与污水除氮原理：污水中的含氮有机物经过异养菌的氨化作用转变为氨氮,再经过硝化细菌的硝化作用将氨氮转变为亚硝酸盐和硝酸盐态氮,最后经过反硝化细菌的反硝化作用将亚硝酸盐和硝酸盐还原为NO、N 2 O ,并最终变 为N 2 ,从而将含氮物质从污水处理系统中排出。当环境中有分子态氧存在时,反硝化细菌氧化分解有机物,利用分子态氧作为最终电子受体。在无分子态氧存在下,反硝化细菌利用硝酸盐和亚硝酸盐作为电子受体,有机物则作为碳源及电子供体提供能量。在污水处理中,当溶解氧(DO) 小于或等于0.15mgPL 情况下,反硝化细菌利用污水中的有机碳源(污水中的BOD) 作为氢供体,以硝酸态盐作为电子 受体,将硝酸盐还原为NO、N 2O 或N 2 ,这既可消除污水中的氮,又可恢复环境的pH 稳定性,对污水处理系统的正常运行起重要作用。在污水处理中反硝化细菌种类很多。 影响污水脱氮过程中反硝化反应的因素： 1.有机碳源：一般认为,当污水中的BOD 5 PT2N 值> 3～5 时,即可认为碳源是充足的,此时不需要补充外加碳源。甲醇作为碳源时反硝化速率高,被分解后的产物为 CO 2和 H 2 O ,但处理费用较高。污水处理系统中碳源的种类不同可导致反硝化细 菌的类群及反硝化活性不同。
生物脱氮除磷
生物脱氮除磷工艺及研究 随着水体富营养化问题的日渐突出，污水综合排放标准日趋严格，污水处理技术逐渐从以单一去除有机物为目的的阶段进入既要去除有机物又要脱氮除磷的深度处理阶段。生物脱氮除磷技术是经济、高效的脱氮除磷技术，在污水处理领域已得到广泛的应用。 1 反硝化除磷机理 生物脱氮除磷主要是利用反硝化达到除磷的目的。生物脱氮除磷是在厌氧/缺氧环境的交替运行的条件下，易富集一类兼有反硝化作用和除磷作用的兼性厌氧微生物，该微生物能利用氧气或硝酸根作为电子受体，通过他们的代谢作用同时完成过量吸磷和反硝化过程而达到除磷脱氮的目的。对于反硝化除磷现象研究者们提出了两种假说来进行解释：（1）两类菌属学说，即生物除磷系统中的聚磷菌（PAO）可分为两类菌属，其中一类PAO只能一氧气作为电子受体，而另一类则既能以氧气又能以硝酸盐作为电子受体，因此他们在吸磷的同时能进行反硝化；（2）一类菌属学说，即在生物除磷系统中只存在一类PAO，他们在一定的程度上都具有反硝化能力，该能力能否表现出来关键在于厌氧/缺氧这种交替运行的环境条件是否得到了强化。而J.Y.Hu等通过试验发现厌氧/缺氧SBR系统中存在一类能以氧气、硝态氮、和亚硝态氮作为电子受体的聚磷微生物，因此他将厌氧/缺氧型反硝化聚磷污泥系统的两类微生物的两类微生物菌属假说扩增到
三类微生物菌属；第三类就是既能够以氧气和硝酸盐氮，也能以亚硝酸盐氮作为电子受体的类聚磷微生物。 通过总结可以确立的反硝化除磷机理：反硝化除磷菌作为兼性厌氧细菌可以通过厌氧/缺氧条件的驯化培养大量富集；在缺氧条件下能产生分别或同时利用氧气，亚硝酸盐、硝酸盐作为电子受体的DPB。并且通过胞内PHB和糖原质的生物代谢作用来过量吸收磷，其代谢作用与传统PAO相似。DPB体内包含3类内聚物：PHB、糖原和聚磷颗粒。首先在厌氧条件下，DPB通过厌氧释放磷获取能量体内合成PHB；在缺氧条件下DPB可利用3种物质作为电子受体完成磷的摄取，同时完成反硝化过程，PHB消耗和聚磷颗粒的生长同时进行。糖原在这个过程中维持细胞内的氧化还原平衡；在厌氧段糖原消耗用于有机物的降解和磷的释放，在缺氧段又重新生成，从而调节细胞内物质和能量平衡。 2 反硝化脱氮除磷工艺 从生物脱氮除磷的机理分析来看，生物脱氮除磷工艺基本上包括厌氧、缺氧、好氧三种状态。而脱氮除磷组合工艺也是前人在不断深入研究脱氮工艺中意外发现的。从早期的SBR工艺到后来的Dephanox 工艺，反硝化除磷已经成为人们关注的热点。从工艺研究角度，反硝化除磷工艺主要分为两大类：一类是单污泥系统，代表工艺是单污泥SBR及改进工艺、好氧颗粒污泥工艺和UCT改进工艺(BCFS)；另一类是双污泥系统，代表工艺是A2N和Dephanox工艺。