污水生物除磷-沃雨环保|正规实力

脱氮除磷生态滤料是一种广泛应用于人工湿地、生态滤池等水处理系统的功能性填料。其原理在于通过物理截留、生物作用（微生物代谢）和化学作用（吸附、沉淀）的协同效应，去除水体中的氮（N）和磷（P）污染物。具体原理如下：1.物理截留与载体作用：*滤料本身具有多孔结构和较大的比表面积，能够有效截留、吸附水中的悬浮颗粒物、胶体物质以及部分溶解性有机物（为后续生物处理提供碳源）。*更重要的是，这些孔隙和表面为微生物（细菌、真菌、原生动物等）提供了理想的附着、生长和繁殖场所，形成丰富的生物膜。这层生物膜是进行生物脱氮除磷的。2.生物脱氮作用：*硝化作用：在滤料表层或水流溶解氧充足区域（好氧环境），附着生长的硝化细菌将氨氮（NH??-N）氧化为亚盐（NO??-N），并进一步氧化为盐（NO??-N）。*反硝化作用：在滤料内部孔隙或水流溶解氧较低区域（缺氧/厌氧环境），附着生长的反硝化细菌利用水中有机物（或滤料缓慢释放的碳源）作为电子供体，将盐（NO??-N）或亚盐（NO??-N）还原为氮气（N?）或一氧化二氮（N?O），终释放到大气中，实现氮的去除。滤料的结构有助于在微观尺度上形成好氧/缺氧环境梯度，促进硝化与反硝化过程的耦合。3.生物除磷与化学除磷作用：*生物除磷：滤料生物膜中富集着一类特殊的微生物——聚磷菌（PAOs）。它们在厌氧条件下释放体内储存的磷，在好氧条件下过量吸收水中的溶解性磷酸盐（PO?3?-P），并将其以聚磷酸盐的形式储存在体内。通过定期排出含有富磷污泥的老化生物膜（系统维护时），实现磷的去除。*吸附作用：许多生态滤料（如沸石、某些改性陶粒、矿渣、含铁铝钙的天然材料等）对磷酸根离子（PO?3?）具有很强的化学吸附能力。通过离子交换、配位体交换或静电引力，将溶解性磷吸附固定在滤料表面。*化学沉淀作用：滤料中含有的钙（Ca2?）、铁（Fe3?）、铝（Al3?）等金属离子，能与水中的磷酸根离子反应生成难溶性的磷酸盐沉淀（如羟基磷灰石Ca??(PO?)?(OH)?、磷酸铁FePO?、磷酸铝AlPO?等），沉积在滤料表面或孔隙中。即使吸附饱和的滤料，长期运行中也可能通过表面形成的这些沉淀物继续除磷。总结来说，生态滤料通过其物理结构截留颗粒物并提供巨大的微生物附着表面；其上生长的生物膜通过硝化-反硝化实现脱氮，通过聚磷菌作用实现部分生物除磷；同时，滤料自身所含的特定化学成分（如钙、铁、铝等）通过吸附和化学沉淀作用去除溶解性磷。物理、生物、化学三种机制的协同作用，使得这类滤料成为脱氮除磷水处理系统中的关键组成部分。

脱氮除磷生态滤料工艺：污水净化的绿色脱氮除磷生态滤料工艺，是污水处理中一项、低碳的生态化技术。其在于利用特殊构造的滤料作为载体，为微生物群落提供理想的栖息场所，同步去除污水中氮、磷污染物。滤料：构筑微生物的“活性公寓”。此类滤料通常由天然矿物（如沸石、蛭石）、工业废料（如钢渣、粉煤灰）或人工合成多孔材料构成。其之处在于：*物理结构：具备巨大比表面积和丰富孔隙，强力吸附、截留污染物，并为微生物提供广阔的附着空间。*化学组成：富含钙、铁、铝等金属离子，能与磷酸盐发生化学沉淀反应（如生成羟基磷灰石、磷酸铁铝），实现化学除磷；同时，其离子交换能力（如沸石）可辅助吸附铵态氮。*生物载体：表面形成的生物膜，是硝化细菌（好氧区将氨氮氧化为硝态氮）与反硝化细菌（缺氧区将硝态氮还原为氮气）协同作用的“舞台”，实现深度生物脱氮。工艺运行：多效协同的净化之旅。污水在重力或压力驱动下流经滤料层，经历多重净化过程：1.物理截留与吸附：滤料首先通过孔隙截留悬浮物，其表面快速吸附溶解性磷及部分氨氮。2.生物硝化与反硝化：滤料表层好氧区进行硝化作用；内部及下层缺氧微环境则支撑反硝化作用，完成脱氮循环。3.化学沉淀除磷：滤料溶解释放的金属离子与磷酸盐持续反应生成稳定沉淀物，被截留于滤床中。4.生物同化除磷：聚磷菌在滤料生物膜内交替经历厌氧释磷和好氧超量吸磷过程，部分磷终随剩余污泥排出。优势显著，生态友好：*同步：物理、化学、生物作用协同，一“床”同步解决氮、磷难题。*低碳节能：无需复杂曝气设备（或仅需低强度曝气），依赖自然复氧或间歇运行即可，能耗显著低于传统活性污泥法。*生态材料：常利用天然矿物或固废资源，污水生物除磷，环境相容性好，成本较低。*维护简便：结构紧凑，流程简洁，易于管理维护。脱氮除磷生态滤料工艺以其、低耗、生态友好的特性，在城镇污水处理、河道治理及农村分散式污水净化中展现出广阔前景，是推动水环境治理向绿色可持续方向迈进的重要技术力量。

污水生物除磷（BiologicalPhosphorusRemoval，BPR）的原理是利用一类特殊的微生物——聚磷菌（PAOs）或除磷菌（DPBs）——在特定环境条件下对磷的过量吸收和释放能力，终通过排放富含磷的剩余污泥来实现磷的去除。其基本流程主要包含两个关键阶段：1.厌氧释磷阶段：*污水与富含聚磷菌的活性污泥混合，进入严格厌氧环境（无溶解氧、无硝态氮）。*在此条件下，聚磷菌分解体内储存的聚磷酸盐（Poly-P），释放出正磷酸盐（PO?3?）到污水中。*释放磷酸盐产生的能量（ATP）和还原力（NADH?）被聚磷菌用来吸收污水中的易生物降解有机物（主要是短链挥发性脂肪酸VFAs），并将其转化为细胞内碳源储备物质——聚-β-羟基烷酸酯（PHA）（如PHB、PHV等）。*此阶段结束时，污水中溶解性磷浓度升高，而聚磷菌体内则储存了大量PHA。2.好氧（或缺氧）过量吸磷阶段：*混合液随后进入好氧（或有时为缺氧）环境。*聚磷菌利用体内储存的PHA作为碳源和能量来源进行生长繁殖。*分解PHA产生的能量（ATP）和还原力，驱动聚磷菌从污水中过量吸收溶解性正磷酸盐（PO?3?），并重新合成聚磷酸盐（Poly-P）储存在细胞内，其浓度远高于厌氧释放前的水平（通常可达细胞干重的6-8%甚至更高）。*同时，聚磷菌利用能量进行自身细胞合成（生长）。3.富磷污泥排放：*在好氧（或缺氧）阶段吸收了过量磷的聚磷菌，随着活性污泥进入二沉池进行泥水分离。*大部分污泥（富含高浓度聚磷菌及其细胞内聚磷）作为回流污泥返回厌氧区，维持系统内聚磷菌的浓度。*一部分污泥作为剩余污泥从系统中排出。这部分污泥含有大量体内储存了高浓度聚磷的聚磷菌细胞，磷因此被性地从污水处理系统中去除。关键要素：*严格厌氧环境：是驱动聚磷菌释磷并吸收VFAs合成PHA的前提，必须避免氧和硝态氮的干扰。*易生物降解有机物（VFAs）：厌氧段必须有足够的VFAs作为聚磷菌合成PHA的碳源，否则释磷和后续吸磷过程无法有效进行。*聚磷菌（PAOs/DPBs）：系统需要培养和维持足够数量的优势聚磷群。*污泥龄（SRT）：需要足够长的污泥龄以保证聚磷菌有足够的时间在好氧段完成过量吸磷和生长，但也不能过长导致污泥矿化而释放磷。总结：生物除磷本质上是利用聚磷菌在厌氧条件下“主动释放”磷以换取能量合成碳源储备（PHA），然后在好氧条件下“过量吸收”磷并储存（Poly-P）的能量代谢特性。通过巧妙设计厌氧-好氧（或缺氧）交替的运行环境（如A2/O，Phoredox，UCT，Bardenpho等工艺），并终排放富含高浓度磷的剩余污泥，实现污水中磷的去除。这种方法相比化学除磷更经济、可持续，且产生的污泥更易于后续处理。