6NO3- + 5CH3OH + CO2
3N2 + 6 HCO3- + 7H2O
节省40% CH3OH
短程硝化－反硝化工艺的优点
短程生物脱氮的优点
与传统硝化反硝化相比，短程硝化反硝化不仅可以节省能耗 约25%（以氧计），节约碳源40%（以甲醇计），而且可以缩短反 应时间，大幅度降低产生的污泥量。
b.厌氧氨氧化原理的研究
5NH4++3NO3-→ 4N2+9H2O+2H+ ΔG0=-297kJ/molNH4+ NH4++2O2 → NO3- +2H+ +H2O ΔG0=-349kJ /molNH4+
比较反应式可知：在无氧条件氨 氧化与好氧氨氧化所释放的自由能相 当.既然硝化菌可以从好氧氨氧化中 取得能量而生长，于是Broda（1977） 预言自然界也应存在厌氧氨氧化菌, 它可以从厌氧氨氧化中取得能量而生 长。
生物脱氮
金属盐混凝沉淀 石灰混凝 沉淀晶析法 生物除磷
微量成分
溶解性无机物 无机盐类
微生物
电导度 Ca、Cl离子
细菌、病毒
Na、反渗透、电渗析、离子交换
臭氧氧化、消毒(氯气、次 氯酸钠、紫外线)
7.5.2 氮的吹脱去除
1、原理 （1）NH3+H2O
NH4++OHPH=7时，以NH4+存在 PH=11时，90%NH3存在 PH升高，去除NH3上升 T（上2）升脱，氮去塔除NH3上升
第七章污水的深度处理与回用
７.1 概述
1、深度处理——是进一步去除常规二级处理所不能完 全去除污水中杂质的净化过程
2 、深度处理目的：水资源短缺、污水回用 脱色 除臭 COD BOD SS
3、深度处理对象 营养型无机盐 重金属 细菌、病菌
4、深度处理水用途；排放、回用、回灌地下 。
表7—1 二级处理水深度处理的目的、去除对象和所 采用的处理技术与工艺流程
氨氮（NH4+-N）
脱氮原理与工艺技术
氨化 硝化
好氧条件下,有机氮化合物在氨化 菌的作用下，分解转化为氨态氮。
RCHNH 2 O2 氨化菌 RCOOH CO2 NH3
NH4

3 2
O2
亚硝化菌 NO2

H2O

2H

H
NO2

1 2
O2
硝酸菌 NO3
好氧:以O2为电子受 体进行好氧呼吸。
反硝化菌的种类很多，重要的有： 脱氮微球菌（Micrococcus denitrificans）、 脱氮假单胞菌（Pscudomonas denitrificans ）、 脱氮色杆菌（Chromobacterium denitrificans ）、 荧光假单胞菌（ Pscudomonas fluorescens）等
脱氮原理与工艺技术
氮在水体中的存在形态 总氮
有机氮（Org-N）
主要来源于生活污水、 农业指废蛋弃基白物酸质（和、牲尿多畜素肽粪等、便氨等） 和工业废水（如羊毛加工、
制革、印总染凯）。氏氮
（Total Kjelddly Nitrogen：TKN）
无机氮（Inorganic-N）
无亚机硝氮酸一氮部（分NO由2-有―机N）氮经微生物 分 施解 用硝转 氮酸化 肥氮后 的（形 农NO成田3-，排―还水N）有和一地部表分径来流自， 某些工业废水（焦化、化肥厂）。
水体富 营养化
含丰富营养盐类,使藻类等 浮游生物快速生长,而后引 起异养生物代谢旺盛,耗尽 水体中DO,使水体变质,破坏 水体中的生态平衡现象。
1998年我国海域监测到赤潮22起：其中南海 10起；东海5起；渤海和黄海7起。
表1 1998年我国三大湖泊污染状况
湖泊 太湖 滇池 巢湖
主要污染 N、P N、P N、P

H
NH4 2O2 NO3 H2O 2H H
反硝化
缺氧条件下
NO3-
NO2NO2-
NH2OH N2O
Hale Waihona Puke 有机体（同化反硝化）N2（异化反硝化）
硝化作用段微生物
亚硝酸菌：氧化氨 的细菌;专性好氧, 化能自养,G-,最 适温度25-30℃, 最适pH值7.5-8.0, 世代时间8h-1d
度
沉淀池
出水
防 止
反硝化
无需加
污 泥
缺氧 碳源
膨
BOD去 除硝化 好氧
污泥产
沉好淀氧池出运水行， 不C效当O果D，去好易除产 生污泥上浮
胀为运提行高费脱用氮；流投率一程资须方短省增面大会回破流坏污量缺泥，氧回一状流方态量面影小增响加反了 硝化
剩余污泥
3. SBR法脱氮的典型运行方式
曝气， 去除有机 物，硝化
硝 酸 菌 ： 氧 化 NO2的细菌;专性好氧;
化 能 自 养 , 以 CO2 为 碳 源 ; 最 适 pH 值
7.5-8.0, 最 适 温 度
25-30℃, 世 代 时 间
8h-几天。
反硝化作用段微生物
反硝化菌：所有能
以NO3-为最终电子 受体,将HNO3还原 为N2的细菌总称， 化能异养菌。
兼性厌氧菌： 厌氧:以硝酸氮为 电子受体,以有机 底物为电子供体;
脱氮塔技术的特点 除氮的效果稳定 操作简便，容易控制 NH3二次污染（可回收） 使用CaO易结垢（改用NaOH） 水温下降时，效果差
活性污泥法的脱氮除磷原理及应用
§概述 §脱氮原理与工艺技术 §污水生物脱氮理论与技术的新进展 §除磷原理与工艺技术 §污水生物除磷理论与技术的新进展
概述
氮、磷的过量排放
3
污泥回流
污泥回流 剩余污泥
污泥回流
剩余污泥
剩余污泥
2.A/O脱氮工艺
N2
内循环(硝化液回流)
碱
进水
度
反硝化 缺氧
BOD去除 硝化
好氧
沉淀池 出水
污泥回流
A/O脱氮工艺
剩余污泥
A/O脱氮工艺的特点
内循环（硝化液回流）
反硝化能补充 一出些水碱中度含
为需硝要化双减 循
碱 一定的NO3-
进水
轻环了系负统担
缺氧搅拌， 反硝化
碳源
进水期 反应期 反应期 沉淀期
在好氧条件下通 过增大曝气量、反应 时间与污泥龄来强化 硝化反应
在缺氧条件下方便 地投加原污水〔或甲 醇等〕提供充足的有 机碳源作为电子供体
排水期
污水生物脱氮理论与技术的新进展
a. 短程生物脱氮技术的原理与优点
NH4
+
NO2-
NO3-
NO2-
N2
硝化反应的控制条件
充足的溶解氧 不能低于1mg/L 足够的曝气时间 pH值：7.5-8.0 适当补充碱度，最好是HCO3-
碱度 生物固体停留时间（污泥龄）：硝化菌增殖速
度慢，污泥龄至少应为硝化菌最小世代时间的 2倍以上。
反硝化的运行控制条件
碳源（电子供体）:有适量的碳源
外源反硝化:利用废水中的有机物或外加碳源 (甲醇)作为电子供体
内源反硝化:以机体内的有机物为碳源
C5H7 NO2

4.6NO
3

2.8N2

1.2H2O

5CO 2

4.6OH
pH值 7-8 溶解氧 0.5mg/L以下 温度 20-40℃
1.传统的三级活性污泥脱氮工艺
进水 曝气池 去除 BOD
沉淀池
甲
碱度
醇
沉淀池
1
硝化池
2
反硝化
N2
沉淀池 出水
处理 目的
排放水体 再用
防止富 营养化
再用
去除对象
有关指标 采用的主要处理
技术
有机物
植物 类营 养盐
悬浮状态 溶解状态
氮
磷
SS VSS
BOD5 COD TOC TOD
T—N K—N NH3—N NO2-—N NO3-—N
PO4—P T—P
快滤机、微滤机、混凝沉淀
混凝沉淀、活性炭吸附、臭 氧氧化 吹脱、折点氯化脱氨、生物 脱氮
富营养化 严重 非常严重 非常严重
水体水质 IV－劣V类 V或劣V类
劣V类
1999年四大海区近岸海域水质类别比较
氮、磷与水环境问题
一级处理:悬浮固体 二级处理:有机物
BOD:N:P=100:5:1 三级处理:脱氮除磷
新问题：如何能经济、有效地 从废水中去除氮、磷化合物， 来有效地保护受纳水体解决日 益严重的水体富营养现象。
理论预测10多年之后，荷兰人Mulder首先在用于反硝化的流化床中 发现了这一现象。ＡＮＡＭＭＯＸ微生物的增长速率与产率是非常低的, 但是氮的转换率与传统好氧硝化的转换率相当。ＡＮＡＭＭＯＸ无需有 机碳源存在,碳酸盐/二氧化碳是ＡＮＡＭＭＯＸ微生物生长所需的无机 碳源。因此具有耗氧量低、污泥产量少、不需外加碳源等优点。
a) 全程硝化反硝化生物脱氮途径
NH4+
NO2-
N2
b) 短程硝化反硝化生物脱氮途径
传统脱氮途径和亚硝酸型脱氮途径对比
aN. H短4+ +程生2O物2 脱硝氮化技术NO的3- +原H理2O 与+2 优H+ 点
NH4+ + 3/2O2
NO2- + H2O + 2H+
节省25%O2
6NO2- + 3CH3OH + 3CO2 反硝化3N2 + 6 HCO3- + 3H2O