生物脱氮除磷工艺核心要点

生物脱氮除磷工艺核心要点

一、生物脱氮

1. 关键过程

硝化：氨（NH?）氧化为硝酸盐（NO??）和亚硝酸盐（NO??）。

主要微生物：氨氧化细菌（AOB）和亚硝酸盐氧化细菌（NOB）。

反应条件：需氧、pH 6.8–7.4、温度 20–35℃（最佳 30℃）。

反硝化：硝酸盐（NO??）还原为氮气（N?）。

主要微生物：异养菌。

反应条件：缺氧（无游离氧）、需快速降解有机物（如挥发性脂肪酸，VFAs）。

2. 影响因素

温度：硝化速率随温度升高（20℃→30℃速率提升30%）；反硝化速率随温度降低（20℃→10℃速率降低75%）。

溶解氧（DO）：硝化需DO >2 mg/L；反硝化需缺氧条件（DO <0.5 mg/L）。

碱度与pH：硝化消耗碱度（7.1 mg CaCO?/mg NH??-N）；pH <6.8抑制硝化。

抑制物：重金属、污泥调理聚合物可能抑制硝化。

二、强化生物除磷（EBPR）

1. 核心机制

聚磷菌（PAOs）：

厌氧区：分解聚磷颗粒释放磷酸盐，吸收VFAs并储存为聚-β-羟基丁酸酯（PHB）。

好氧区：氧化PHB获取能量，过量吸收磷酸盐（磷含量可达细胞干重10%）。

2. 关键条件

严格厌氧区：避免DO和硝酸盐（NO??）进入，否则抑制PAOs活性。

挥发性脂肪酸（VFAs）：乙酸是首选碳源，混合VFAs可提高稳定性。

污泥停留时间（SRT）：EBPR需短SRT（2–4天）以抑制硝酸盐生成。

三、工艺配置与设计

1. 常用工艺

MLE（改良Ludzack-Ettinger）：前置缺氧区反硝化，总氮（TN）出水6–8 mg/L。

A?O（厌氧-缺氧-好氧）：集成脱氮除磷，适合高负荷污水。

SBR（序批式反应器）：灵活周期控制，无需二沉池，TN出水6–8 mg/L。

氧化沟：溶解氧梯度控制，同步硝化/反硝化（SND）。

2. 设计要点

温度：按最低月平均温度设计硝化系统（低温需增加污泥浓度）。

安全系数：硝化系统设计安全系数1.5–2.5，应对进水波动。

混合与分区：确保厌氧/缺氧区严格隔离，防止DO和硝酸盐干扰。

VFAs来源：优先利用初沉池或发酵工艺生成VFAs。

四、操作挑战与对策

1. 温度影响

低温：需增加污泥浓度或曝气量（如20℃→10℃需3倍MLSS）。

高温（>30℃）：EBPR效率下降，需控制VFAs供应。

2. 溶解氧（DO）控制

过量曝气危害：导致二次磷释放、反硝化抑制和能耗增加。

优化DO水平：好氧区末端DO维持在0.5–1.0 mg/L以平衡硝化与反硝化。

3. 丝状菌与污泥沉降

控制丝状菌：设置选择区（厌氧/缺氧）、氯化回流污泥（RAS）。

污泥沉降优化：添加絮凝剂（避免抑制硝化）、改善澄清池设计。

4. 循环负荷

污泥回流影响：可能引入额外氮磷负荷，需均衡流量和定时处理。

五、出水水质目标

总氮（TN）：常规技术可降至3 mg/L以下，深度处理需反渗透（RO）。

总磷（TP）：EBPR+化学除磷可将TP降至0.2–0.3 mg/L；膜过滤可进一步降至<0.05 mg/L。

六、结论

整合工艺：需平衡硝化、反硝化、EBPR的竞争需求，优先保证硝化条件。

灵活性设计：提供可变分区、流量控制和在线监测（如DO、VFAs）。

操作优化：定期分析污泥特性，调整曝气量和碳源供应，应对季节变化。

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