污水處理脫氮除磷基本原理

目前，常用的生物脫氮除磷工藝有A2/O法、SBR法、氧化溝法等。

1.生物除磷原理

2.傳統的厭氧-好氧除磷原理

在厭氧段，兼性細菌通過發(fā)酵作用，將污水中溶解性BOD轉化為低分子發(fā)酵產物揮發(fā)脂肪酸(VFA) 。聚磷菌此階段分解體內的聚磷酸鹽產生ATP，并利用ATP將水中的低分子發(fā)酵產物等有機物攝入細胞內，以聚-β-羥基丁酸 (PHB) 、聚-β-羥基鏈烷酸( PHA)及糖原等有機顆粒的形式貯存于體內，所需的能量來自聚磷酸鹽的水解及細胞內糖的酵解，同時還將分解聚磷酸鹽所產生的磷酸釋放到胞外，即厭氧放磷。在好氧段，聚磷菌又可以利用聚-β-羥基丁酸鹽氧化分解所釋放的能量來攝取污水中的磷，并把所攝取的磷合成聚磷酸鹽貯存于細胞內。一般來說，微生物增殖過程中，在好氧環(huán)境下所攝取的磷多于厭氧環(huán)境中所釋放的磷，即好氧聚磷。此原理的本質是通過聚磷菌過量攝取污水中的磷酸鹽，以不溶性的聚磷酸鹽的形式積累于胞內，通過排放富含磷的廢棄污泥來去除污水中的磷。

一體化污水處理設備圖（1）

3.反硝化除磷原理

反硝化除磷原理與傳統的除磷過程相似，但其在吸磷階段以硝酸鹽取代氧氣為電子受體進行缺氧攝磷，同時硝酸鹽被還原成氮氣而得以去除，達到同時脫氮除磷的目的，實現了“一碳兩用"。 反硝化除磷機理可以借用PAOs釋放和吸收無機磷酸鹽的Comeau - Wentzel模式來解釋。如圖1 所示。在厭氧段，乙酸(以乙酸分子形式)通過被動擴散穿過細胞膜。一旦進入到細胞內，即與ATP水解反應耦合，活化成為乙酰，同時產生ADP。細胞通過刺激多聚磷酸鹽( Poly -Pn )到ATP的再合成，對ATP /ADP比例的降低做出響應。部分乙酰經TCA循環(huán)被代謝，提供合成PHB所需的還原力(NADH + H+ ) 。其余的乙酰被轉化為PHB，約有90%的乙酸碳被儲存在這種多聚物中。在缺氧段，污水中的無機磷酸鹽豐富，而DPB 的多聚磷酸鹽含量低。因為在缺氧區(qū)NOx - 是電子受體，所以DPB為了生長，利用儲存的PHB作為碳源和能源，通過氧化磷酸化產生ATP，進行無氧呼吸。隨著ATP /ADP比例增加，多聚磷酸鹽的合成受到激勵，因而能夠從污水中去除磷酸根和相應的陽離子，在細胞內重新儲存多聚磷酸鹽。

一體化污水處理設備圖（2）

A/O工藝是的生物除磷工藝，反應池劃分為好氧區(qū)和厭氧區(qū)，進水與回流污泥在厭氧區(qū)進水端混合后流經多個反應格串聯組成的厭氧區(qū)，隨后是多個反應格串聯組成的好氧區(qū)，混合液最后進入二沉池，通過固液分離，污泥從二沉池回流到厭氧區(qū)。部分富磷的污泥以廢棄污泥的形式從系統中排出，實現磷的去除。其特征是負荷高、泥齡和水力停留時間短。

4.反硝化除磷工藝

比較傳統的專性好氧聚磷菌去除工藝，反硝化聚磷菌能分別節(jié)省約50%和30%的COD 和氧的消耗量，相應減少剩余污泥量50%，還可避免COD 單一氧化至CO2，使釋放到大氣中的CO2量明顯降低。目前，研究者在基于反硝化除磷的機理之上開發(fā)了許多新工藝。根據系統中微生物所處的環(huán)境可將反硝化除磷系統分為單污泥系統和雙污泥系統。

一體化污水處理設備圖（3）

A2O工藝是一種結構上簡單的同步脫氮除磷污水處理工藝。對A2O中的缺氧問題進行初步研究，結果表明，和傳統的A2O工藝相比，具有反硝化除磷功能的A2O工藝的污染物去除效率更高。采用52.5 L的A2O反應器處理實際污水，研究A2O工藝中的反硝化除磷現象及影響因素。