同步脱氮除磷（Simultaneous Nitrogen and Phosphorus Removal）是以高效率同步脱氮、除磷为目的而开发的一项技术，要求该工艺具有较好的脱氮、除磷效果，可以在一个处理系统中同时去除氮和磷，因而开发出一系列的同步脱氮除磷的处理技术。主要工艺有A2O及倒置A2O、Bardenpho、UCT、Phoredox等工艺变种。

一、同步脱氮除磷原理

1、氮磷污染

氮磷污染会给环境带来的影响有：消耗水体溶解氧、水体富营养化。对人体和鱼类有毒害作用。

2、生物脱氮原理

3、氮化过程

很多细菌、真菌和放线菌都能分解蛋白质及其含氮衍生物，其中分解能力强并释放出氨的微生物称为氨化微生物，在氨化微生物的作用下，有机氮化合物分解、转化为氨态氮。

4、硝化过程

氧化1mg NH??为NO3-，需氧4.57mg，其中亚硝化反应3.43mg，硝化反应1.14mg，需消耗碱度7.14mg(以CaCO?计)。

硝化过程影响因素：

?好氧条件(DO不小于1mg/l),并能保持-定的碱度以维持稳

定的pH值(适宜的pH为8.0～8.4)；

?一般要求进水BOD5在15～20mg/I以下;

?适宜温度：20～30°C；＜15°C，速率下降；＜5°C，完全停

止；

?污泥龄，须大于其最小世代时间(一般为3～10天)； 

?抑制物质，高浓度的氨氮、(亚) 硝酸盐、有机物、重金属

离子等。

５、反硝化过程

还化1mg NO3-为N2，需COD 2.86mg，产生碱度3.57mg(以CaCO3计)。

反硝化过程影响因素：

?碳源:

①废水中有机物，若BOD5/TKN>3~5时，即可；

②外加碳源，如乙酸钠、葡萄糖；

③内源呼吸碳源一细菌体内的原生物质及其贮存的有机物。

?适宜pH：6.5～7.5；

?溶解氧应控制在0.5mg/I以下;

?适宜温度：20～40°C；

?有毒有害物质。

６、生物除磷

聚磷菌将体内聚磷分解，产生的能量一部分供聚磷菌生存，另一部分能量供聚磷菌主动吸收VFA转化为PHB的形态储藏于体内。

聚磷菌将储存于体内的PHB进行好氧分解并释出大量能量供聚磷菌增殖等生理活动，部分供其主动吸收污水中的磷酸盐，以聚磷的形式积聚于体内。

生物除磷影响因素：

?溶解氧：厌氧池内绝对的厌氧，即无分子态和化合态氧；好氧池保持充足的溶解氧。

?有机物：BOD/TP＞20；

?污泥龄：泥龄短的系统产生的剩余污泥多，可以取得较好的除磷效果；研究表明：污泥龄为30d，除磷率为40%；污泥龄为17d，除磷率为50%；而污泥龄为5d时，除磷率高达87%。

?温度: 5～30°C；

?PH：6～8。

二、同步脱氮除磷运行参数

以A2O工艺为例：

１、回流比：

污泥回流50%～100%

硝化液回流100%～300%

总氮去除率=内回流比+外回流比/1+内回流比+外回流比

２、溶解氧&氧化还原电位

?厌氧段ORP升高，外回流比过大，带入更多的硝酸盐;搅拌强度太大，产生复氧。

?缺氧段ORP升高，内回流比过大，带入更多的氧有关，搅拌强度太大，产生复氧。

?好氧段ORP降低,曝气不足，好氧段D0下降。

３、污泥浓度

曝气池单位容积混合液内所含的活性污泥固体的总重量。

过高的污泥浓度,将导致污泥老化,曝气能耗增加；过低的污泥浓度，则造成污泥活性过强不利于沉降，系统抗冲击能力弱。

A2O污泥浓度在2.5g/L-4.5g/L:

４、污泥沉降比

V30即30分钟活性污泥沉降比。

正规的做法是用1000mL量筒取曝气池末端样，静置30分钟后，观测沉淀污泥占整个混合液的体积比例，单位是%。SV30可较直观的反应目前的工艺效果。

稳定工艺的SV3o在15%～35%，过小说明污泥中无机物含量比较多或污泥老化；过高则可能是污泥活性过强或发生污泥膨胀。

５、污泥容积指数

SVI=SV30x 10/MLSS

SVI主要反映污泥的松散程度，当MLSS很高时，仅用SV判断污泥沉降性是不准确的，必须结合SVI。对SVI的调控主要通过对MLSS的调整。传统活性污泥法其值在70～150为正常值。

６、污泥负荷

污泥负荷是指单位质量的活性污泥在单位时间内所去除的污染物的量。城镇污水处理厂污泥负荷控制范围大概为0.1-0.2kgBODs/kgMLSS-d之间污泥负荷控制的过高时，微生物生长繁殖速率加快，尽管代谢分解有机物的能力很强，但由于细菌能量高，趋于游离生长状态，会导致污泥虚体的解絮，引起污泥膨胀；负污泥负荷过低时，细菌、微生物营养不够、细菌活性、浓度低，污泥负荷太低，保证不了微生物正常生长所需的营养物质时，一部分微生物只有通过消耗自身营养存活，即进行内源呼吸，过低的污泥负荷则导致污泥死亡。

７、污泥龄

活性污泥在曝气池中的平均停留时间。

SRT=曝气池中的活性污泥量/每天从曝气池系统排出的剩余污泥量

泥龄长，排泥少，生物除磷就是靠排泥来去除磷的。硝化细菌的世代周期较长，排泥少硝化细菌可以在生化系统中保留，脱氮作用明显；泥龄短，排泥多，硝化细菌增长速率慢，随排泥占比逐步降低，硝化细菌在生化系统的浓度就减少，脱氮作用就减弱了。

A2O泥龄控制在10-20天左右。

三、同步脱氮除磷工艺汇总

１、A2O工艺

◆厌氧、缺氧、好氧不同环境条件通过多种微生物种群结合，在去除有机物同时，能够获得良好的脱氮除磷效果。

◆厌氧、缺氧、好氧交替运行，能够较好抑制丝状菌膨胀，SVI一般小于100。

◆排放污泥中含磷率高，一般2.5%以上。

固有缺陷一：聚磷菌和反硝化菌对碳源的竞争问题。

在脱氮除磷A20工艺中，释磷和反硝化的反应速率与进入各自反应池中的易降解碳源，尤其是挥发性有机脂肪酸(VFA)的数量关系很大。

聚磷菌优先利用进水中的碳源进行厌氧释磷，使得在后续缺氧反硝化过程中碳源不足，从而影响脱氮效果，因此在A20工艺中存在释磷和反硝化因碳源不足而引发的竞争问题

固有缺陷二：回流污泥中硝酸盐对厌氧释磷的影响。

回流污泥中含有大量的硝酸盐，回流到厌氧区后优先利用进水中的VFA等易降解碳源进行反硝化，从而使厌氧释磷所需碳源不足，影响了系统充分释磷,从而影响聚磷菌在好氧池中的吸磷量，最终使除磷量减少，使系统的除磷效率降低。

固有缺陷三：反硝化菌、聚磷菌和硝化菌的泥龄矛盾。

反硝化细菌和聚磷细菌为短污泥龄细菌，污泥龄越短则反硝化速率越快，而除磷的效果也越好。而硝化细菌繁殖速度慢，世代周期较长，属长污泥龄细菌，过短的污泥龄会使系统中硝化细菌过量外排而影响其硝化功能。因此在统一的污泥系统中，为了同时获得较好的释磷、反硝化和硝化效果，势必会造成系统运行上的泥龄矛盾。

2、倒置A20工艺

 

传统A2/0工艺的厌氧、缺氧环境倒置过来形成倒置A2/O工艺，回流污泥和混合液在缺氧池内优先获得碳源进行反硝化，硝态氧去除后再进入厌氧段,保证了厌氧池的厌氧状态，强化除磷效果。厌氧区ORP较低，有利于微生物形成更强的吸磷动力。微生物厌氧释磷后直接进人生化效率较高的好氧环境，其在厌氧条件下形成吸磷动力可以得到更充分利用。

３、改良A20工艺

 

回流活性污泥直接进入预缺氧区，微生物利用部分进水中的有机物和内源反硝化去除回流硝态氮，消除硝态氮对厌氧池的不利影响，从而保证厌氧池的稳定性，有利于聚磷菌的释磷从而为好氧区的吸磷提供更大的潜力。增加了污泥反硝化，有助于进水中总氮的去除效率。

４、UCT工艺

 

污泥回流至缺氧池，污泥经过反硝化后回流至厌氧区，减少了回流中NOx和D0含量。在适当的COD/TKN比例下，缺氧区的反硝化可使厌氧区回流混合液中硝酸盐含量接近于零。当进水TKN/COD较高时 缺氧区无法实现完全的脱氮，仍有部分硝酸盐进入厌氧区。

５、改良UCT工艺

MUCT工艺有两个缺氧池，前一个接受二沉池回流污泥，后一个接受好氧区硝化混合液，使污泥的脱氮与混合液的脱氮完全分开，进一步减少硝酸盐进入厌氧区的可能

６、Bardenpho工艺

 

后缺氧段利用好氧段产生的硝酸盐作为电子受体，利用剩余的碳源或内碳源作为电子供体进一步提高反硝化效果，TN去除率可达90～95%，突破了A20总氮去除基于回流比的限制。系统的脱氮效果好，通过回流污泥进入厌氧池的硝酸盐量较少，对污泥的释磷反应影响小，从而使整个系统达到较好的脱氮除磷效果。

７、Dephanox工艺

 

厌氧池出水进行泥水分离，富含NH3-N的上清液进入生物膜反应器进行硝化反应，为后续反应提供充足的电子受体，厌氧释磷后的污泥则超越至缺氧池，以硝酸盐氮作为电子受体进行反硝化吸磷反应，一碳两用，节约曝气和COD,同时自养菌和异养菌实现了泥龄分离，解决脱氮除磷污泥龄矛盾。

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知识点：同步脱氮除磷的原理及工艺