第十二讲污水脱氮除磷技术
李春杰
在自然界，氮化合物是以有机体(动物蛋白、植物蛋白)、氨态氮(NH4+、NH3)、亚硝酸氮(NO2-)、硝酸氮(NO3-)以及气态氮(N2)形式存在的。
废水中的氮以有机氮、氨氮、亚硝酸氮和硝酸氮四种形式存在。
二级处理水中，氮则是以氯态氮、亚硝酸氮和硝酸氮形式存在
活性污泥法理想的营养平衡式为BOD：N：P＝100：5：1。如原污水BOD值为150mg/L，通过一级处理BOD的去除率30％，则按营养平衡式计算，氮的需要量仅为5-
6mg／L。因此，在城市污水中，氮是过剩的
磷也是有机物中的一种主要元素，是仅次于氮的微生物生长的重要元素。
磷主要来自：人体排泄物以及合成洗涤剂、牲畜饲养场及含磷工业废水。
危害：促进藻类等浮游生物的繁殖，破坏水体耗
氧和复氧平衡；使水质迅速恶化，危害水产资源。
项目
进水水质/（mg·L-1）
国家排放标准/（mg·L-1）
一级A
一级B
CODcr
250~300
50
60
BOD
5
100~150
10
20
SS
150~200
10
20
TKN(NH3-N)
35（25）
5（8）
8（15）
TP
5~6
1
1.5
废水中，NH3与NH4+以如下的平衡状态共存：
NH3+H2O?NH+OH-
这一平衡受pH的影响，pH为10.5~11.5时，因废水中的氮呈饱和状态而逸出，所以吹脱法常需加石灰。
吹脱过程包括将废水的pH提高至10.5~11.5，然后曝气，这一过程在吹脱塔中进行。
4
+
含氨氮的水加氯时，有下列反应：
Cl2+H2O?HOCl+H++Cl-
NH+HOCl?NH2Cl+H++H2O
NH+2HOCl?NHCl2+H++2H2O
NH+3HOCl?NCl3+H++3H2O
2NH+3HOCl?N2↑+5H++3Cl-+3H2O
4
+
4
+
4
+
4
+
常用天然的离子交换剂，如沸石等。
与合成树脂相比，天然离子交换剂价格便宜且可用石灰再生。
同化作用去除的氮依运行条件和水质而定，如果微生物细胞中氮含量以12.5%计算，同化氮去除占原污水BOD的2%￣5%，氮去除率在
8%￣20%。
生物脱氮是在微生物的作用下，将有机氮和氨态氮转化为N2和NxO气体的过程。其中包括硝化和反硝化两个反应过程。
有机氮化合物，在氨化菌的作用下，分解、转化为氨态氮，这以氨基酸为例，其反应式为
RCHNH2COOH+H2O→RCOHCOOH+NH3
RCHNH2COOH+O2→RCOCOOH+CO2+NH3
在硝化菌的作用下，氨态氮进一步分解氧化，就此分两个阶段进行，首先在亚硝化菌的作用下，使氨(NH4+)转化为亚硝酸氮，反应式为：
总反应式为：
亚硝酸菌和硝酸菌统称为硝化菌
硝化菌是化能自养菌，革兰氏染色阴性，不生芽抱的短杆状细菌，广泛存活在土壤中，在自然界的氮循环中起着重要的作用。
这类细菌的生理活动不需要有机性营养物质，从CO2获取碳源，从无机物的氧化中获取能量。
生长率低，对环境条件变化较为敏感。温度、溶解氧、污泥龄、pH、有机负荷等都会对它产生影响。
温度
?硝化反应的适宜温度是20—30℃,15℃以下时，硝化速度下降，5℃时完全停止。
好氧条件，满足“硝化需氧量”的要求
?在硝化过程中，1mol原子氮(N)氧化成硝酸氮，需2mol分子氧
（O2），即lg氮完成硝化反应，需氧4.57g，这个需氧量称为“硝化需氧量”(NOD)。溶解氧含量不能低于1mg/L。
碱度
?在硝化反应过程中，释放出H＋离子，致使混合液中H＋浓度增高，从而使pH值下降。硝化菌对pH值的变化十分敏感，为了保持适宜的pH值，应当在污水中保持足够的碱度，以保证对在反应过程中pH值的变化，起到缓冲的作用。一般来说，1g氨态氮(以N计)完全硝化，需碱度(以CaCO3)7.1g。最佳pH值是8.0－8.4
有机物含量
?硝化菌是自养型细菌，有机物浓度并不是它的生长限制因素，故在硝化反应过程中，混合液中的含C有机物浓度不应过高，一般BOD值应在20mg／L以下。若BOD浓度过高，会使增殖速度较高的异养型细菌迅速增殖，从而使自养型的硝化菌得不到优势，不能成为优势
种属，硝化反应无法进行。
生物固体平均停留时间(污泥