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，兼性細菌通過發酵作用，將污水中溶解性BOD轉化為低分子發酵產物揮發脂肪酸(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，在好氧環境下所攝取的磷多于厭氧環境中所釋放的磷，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和厭氧區，進水與回流污泥在厭氧區進水端混合后流經多個反應格串聯組成的厭氧區，隨后是多個反應格串聯組成的好氧區，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。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了許多新工藝。根據系統中微生物所處的環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。