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水处理工程技术 情境4 城镇污水处理 单元1 城镇污水处理对象与方法 单元2 城镇污水处理工艺 单元3 城镇污水处理运行与管理 本 章 内 容 单元2 城镇污水处理工艺 任务1 污水的物理处理 任务2 污水的活性污泥法处理 任务3 污水的生物膜法处理 任务4 污水的厌氧生物处理 任务5 污水的脱氮除磷 任务6 污水的消毒处理 任务7 污水的回用处理 任务8 污水的自然生物处理 任务9 污泥的处理与处置 任务5 污水的脱氮除磷 任务5 污水的脱氮除磷 一、脱氮除磷 二、生物脱氮工艺 三、除磷原理 四、生物除磷工艺 五、同步脱氮除磷工艺 一、脱氮原理 在自然界中，氮以有机氮（Org-N）和无机氮（Inorganic-N）两种形态存在。 有机氮（Org-N）主要来源于生活污水、农业废弃物和某些工业废水。 无机氮又称为氨态氮（（NH3，NH4+），一般以NH3为主。无机氮一部分是由有机氮经微生物的分解转化后形成的，还有一部分是来自施用氮肥的农田排水和地表径流，以及某些工业废水。 有机氮和无机氮统称为总氮（TN）。 一、脱氮原理 污水脱氮技术可以分为物理化学脱氮和生物脱氮两种技术。 物理化学脱氮有吹脱法、折点加氯法、选择离子交换法、电渗析法、反渗透法、电解法等。 水中氨氮以氨离子(NH4+)和游离氨（NH3）两种形式保持平衡关系为： 在城镇污水处理工艺中，主要采取生物脱氮技术。 污水生物处理中氮的转化包括同化、氨化、硝化和反硝化作用。 （1）同化作用 污水生物处理过程中，一部分氮（氨氮或有机氮）被同化成微生物细胞的组分。 （2）氨化作用 有机氮化合物在氨化菌的作用下，分解、转化为氨态氮，这一过程称为氨化反应。以氨基酸为例，其反应如下： （3）硝化作用 硝化作用是由硝化细菌经过两个过程，将氨氮转化成亚硝酸氮和硝酸氮。 氨氮的细菌氧化过程为： 此时使氨转化成亚硝酸氮。 亚硝酸氮的细菌氧化过程为： 此时，亚硝酸氮在硝化菌的作用下，进一步转化为硝酸氮。 总反应为： 硝化菌对环境的变化很敏感，为了使硝化反应正常进行，必须保持硝化菌所需要的环境条件，影响硝化反应的主要因素有： ①溶解氧 ②温度 ③pH和碱度 ④有机物浓度 ⑤污泥龄 ⑥重金属及有害物质 （4）反硝化作用 反硝化作用是在缺氧（不存在分子态游离溶解氧）条件下，将亚硝酸氮和硝酸氮还原成气态氮(N2)或N2O、NO。参与这一生化反应的是反硝化细菌，这类细菌在无分子氧条件下，将硝酸根和亚硝酸根作为电子受体。 反硝化的简化生物化学反应式如下： 二、生物脱氮工艺 在城镇污水生物脱氮系统中，氮的转化过程如图4.5.1所示。颗粒性不可生物降解有机氮经生物絮凝作用成为活性污泥组分，通过剩余活性污泥将其从系统中去除；颗粒性可生物降解有机氮经水解转化为溶解性有机氮。溶解性不可生物降解有机氮随出水排出，溶解性可生降解有机氮在有氧条件下经异养细菌氨化为氨氮，由硝化菌将氨氮氧化为硝态氮，再在缺氧条件下由反硝化菌将硝态氮还原成气态氮从污水中逸出。 （1）传统活性污泥法脱氮工艺 传统活性污泥法脱氮是指污水连续经过三套生物处理装置，依次完成碳氧化、硝化、反硝化三个过程，分别在第一级的曝气池、第二级的硝化池、第三级的反硝化反应器内完成。其中每套系统都有各自的反应池、二沉池和污泥回流系统。 （2）二级生物脱氮系统 这种系统是在第一级中同时完成碳氧化和硝化等过程，经沉淀后在第二级中进行反硝化脱氮，然后混合液进入最终沉淀池，进行泥水分离。 （3）单级生物脱氮系统 此种系统的特点是没有中间沉淀池，仅有一个最终沉淀池。有机污染物的去除和氨化过程、硝化反应在同一反应器中进行，从该反应器流出的混合液不经沉淀，直接进入缺氧池，进行反硝化。所以该工艺流程简单，处理构筑物和设备较少，克服了上述多级生物脱氮系统的缺点。但是，存在着反硝化的有机碳源不足，难于控制，以及出水水质难于保证等缺点。 （4）前置反硝化脱氮(A/O)工艺 A /O工艺的工作过程为：原污水、回流污泥同时进入系统之首反硝化的缺氧池，