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和磷是生物的重要营养源，在废水中含量高，是引发水体富营养化的根本原因。废水中氮元素主要有无机形态如硝酸盐、亚硝酸盐、铵盐及有机氨氮等形态存在。随着各国对环境保护的重视，治理废水也取得了长足的进展，目前脱氮除磷的主流方法还是化学法和物理法，化学法脱氮除磷优点是效果稳定且效率高，但产生的污泥会对环境造成二次污染是其主要缺陷。物理法脱氮除磷对于基础投入高，机械的技术高构造复杂，适用于大型的废水处理。生物脱氮除磷技术因为涉及到微生物，微生物对所处的环境要求更加苛刻，往往在实验室条件下理论值较好，但是实际应用到工程效果不佳且处理成本较前两种更高，这严重制约了该技术的推广与应用。然而生物脱氮除磷是环保、副作用小的，发展生物脱氮除磷方法从长远来看，将成为解决水体富营养化问题的主流方案。

1、生物脱氮除磷原理

污水生物脱氮通过硝化作用和反硝化作用。

现行主流的废水

厌氧/缺氧/好氧（A2/O）工艺的流程是：污水依次进入厌氧池、缺氧池和好氧池。微生物在厌氧池中经三羧酸循环和乙醛酸循环代谢途径将易吸收的有机质转化为挥发性脂肪酸，回流污泥带入的聚磷菌将水解体内ATP释放能量，一部分供自身维持生存，另一部分供微生物吸收污水中的挥发性脂肪酸，并在NADH作用下合成聚β-羟基丁酸酯储存于体内。缺氧池中，反硝化菌利用硝化回流液中的硝酸盐中的氧作为电子受体，以有机物作为电子供体。到最后环节的好氧池中，聚磷菌主要依靠分解体内储存的聚β-羟基丁酸酯供能，以维持生长繁殖。此类工艺结构简单，运行费用较低，无需投加药剂。然而，硝化细菌和聚磷菌的最佳生存条件不一致，因此导致系统无法兼顾硝化菌的生长，效果不佳。

3、废水处理生物脱氮除磷的影响因素

游离氨（NH3）与离子状态的氨盐（NH4+），高氨氮废水排入水体，会使水体产生富营养化现象，严重威胁水环境的安全。因此，如何经济、高效地处理高氨氮废水是保障水环境安全的首要任务。本文从高氨氮废水的来源、水质特征、危害和处理技术等方面进行探究，以期促进高氨氮废水处理技术的发展。

1、高氨氮废水来源及水质特征

高氨氮废水具有来源广、水质多变等特点，包括化肥废水、味精废水、焦化废水、垃圾渗滤液、煤气废水、养殖废水等。

氮素是化肥的主要成分，生产化肥的过程中氮元素会大量进入废水中，以氨氮的形式存在于废水中，化肥废水的氨氮浓度为400～700mg/L、CODCr（化学需氧量）为400～600mg/L。

味精生产流程一般为：制糖-发酵-中和提取-精制，其中，发酵工艺中会产生大量的高氨氮废水，氨氮浓度高达5000～6000mg/L，此外味精废水也是典型的高浓度有机废水，废水中的CODCr为20000～30000mg/L。

原煤高温干馏、煤气净化等过程会产生大量焦化废水，焦化废水的水质成分与生产工艺有关，一般焦化废水中氨氮的浓度为200～700mg/L。城市化的快速发展使居民产生的生活垃圾越来越多，垃圾进入填埋场后，垃圾本身的水分进入土壤，会形成一种高浓度难降解的垃圾渗滤液，垃圾渗滤液中氨氮的浓度高达2000mg/L。煤气生产过程中产生的煤气废水含大量的氨氮以及CODCr，一般煤气废水中氨氮的浓度为200～250mg/L、CODCr为1200～1400mg/L。

养殖企业动物粪便、尿液的集中排放带来的环境问题不容忽视，养殖废水也是高氨氮废水之一。养殖企业废水中氨氮的浓度为800～2200mg/L、CODCr为3000～12000mg/L。

常见的六种高氨氮废水水质指标总结如表1所示，通过比较发现，不同企业产生的废水中氨氮的含量差别很大，呈现出高氨氮高COD、低氨氮低COD、低氨氮高COD三个特点。因此，高氨氮废水的差异性也导致高氨氮废水处理难度的增加。

废水处理生物脱氮除磷的关键因素在于微生物要发挥其最大的功效。影响微生物的主要因素包括碳源，氮源（废水），氧气浓度，pH，温度，反应时间。

(1)碳源

微生物生长必须具备合适的碳源，脱氮除磷的细菌常可用的碳源可以分为三类：易于生物降解的有机物，可慢速降解的有机物，体内储能物质。不同碳源可诱导硝化细菌、反硝化细菌或聚磷菌微生物在系统中占据优势地位，以实现最佳效果。其次，碳源的含量也会对微生物造成影响，碳氮比主要影响自养微生物硝化细菌的比例。因此，在工程应用中应注意调节进水碳源比例。

(2)氧气浓度

因为生物脱氮除磷涉及到好氧菌、兼性厌氧菌，因此氧气浓度对不同微生物的作用尤为明显，是生物脱氮除磷工艺的重要控制条件。如当溶氧量处于饱和时，氨氮全部转化为硝氮，而当溶氧量降为小于0.1mg/L-1时，利于反硝化细菌的生长繁殖，反应器中亚硝氮大量积累。

(3)pH值

微生物对pH值的变化敏感，研究表明，硝化细菌硝化反应最佳pH7.5～8.0，反硝化作用的最佳pH6.5～8.0。pH过高或过低都会对细菌的代谢造成影响，进而影响硝化作用或者反硝化作用。pH值对生物除磷性能的影响也较显著，如pH值在厌氧释磷阶段可影响污水中的挥发性脂肪酸进入细胞的过程。

(4)温度

真正为您省钱玻璃钢生活污水处理买买买微生物有其发挥活性的最适温度范围，生物脱氮除磷涉及到硝化细菌、反硝化细菌、聚磷菌参与反应。研究发现：硝化反应的最佳温度范围在27±7℃，反硝化作用最佳温度为40±5℃，而除磷温度为在20℃。

生物脱氮除磷工艺主要可以按时间和空间分为2大类，其一是属于按时间顺序分布的间歇式活性污泥法工艺，典型代表是序批式反应器。其二是属于按空间分布的典型代表有厌氧/缺氧/好氧工艺、南非开普敦大学UCT同步脱氮除磷工艺等。

(1)序批式反应器（SBR）

序批式反应器是一种运行按间歇曝气方式的活性污泥污水处理工艺技术，序批式反应器工艺技术的核心结构为集生物降解池、初沉池等多种功能于一体的反应池，通过曝气和搅拌交替运行，无污泥回流系统，在反应池生成缺氧/好氧/厌氧环境，在氧浓度变化的交替过程中，细菌完成富集氮、磷，释放氮气及储能的过程。此类装置具有占地面积小、结构简单和运行成本低等优点。实际使用能达到较好的脱氮除磷效果，目前已在国内外广泛应用。

硝化作用的细菌为好氧细菌，主要包括硝酸螺菌属、亚硝酸杆菌属、硝酸球菌属等。硝化作用是在好氧条件下，利用硝化菌经历复杂的生化反应，将氨氮化成亚硝酸盐氮，然后再氧化成硝酸盐氮。反硝化作用的反硝化菌在缺氧状态下将亚硝氮和硝氮还原成氮气，主要为兼性厌氧细菌。自然界具反硝化能力的细菌较多，如变形菌门的多个纲的细菌。

生物除磷是聚磷菌在厌氧环境中水解聚磷和糖原产生ATP，同时吸收污水中的挥发性脂肪酸。ATP是生物的能量载体，磷元素是ATP的组成之一，ATP储存于体内用于供能微生物生长代谢，从而使聚磷菌成为优势菌种，因此污水中的磷酸盐被微生物大量吸收，最终通过排放剩余污泥达到除磷的目的。