池州脱氮滤料-沃雨|水环境生态治理(图)

钙基脱氮除磷填料是一种利用含钙化合物（如碳酸钙、氢氧化钙等）作为主要活性成分的多孔介质材料，通过物理化学和生物化学协同作用去除污水中的氮和磷。其原理如下：1.除磷原理（化学沉淀为主）：*钙离子释放：填料在水环境中缓慢溶解或水解，释放出钙离子（Ca2?）。*磷酸钙沉淀：溶解的钙离子与污水中的磷酸根离子（PO?3?）发生化学反应，生成难溶于水的磷酸钙类沉淀物。主要反应包括：*`5Ca2?+3PO?3?+OH?→Ca?(PO?)?OH(羟基磷灰石)`*`3Ca2?+2PO?3?→Ca?(PO?)?(磷酸三钙)`*pH作用：钙基填料（尤其是石灰石、氢氧化钙类）的溶解会提高局部微环境的pH值（偏碱性），这非常有利于磷酸钙沉淀的形成和稳定，因为磷酸钙在碱性条件下溶解度更低。*吸附：填料本身的多孔结构也具有一定的物理吸附能力，可以吸附部分磷酸盐。2.脱氮原理（生物作用为主）：*生物膜载体：填料巨大的比表面积和丰富的孔隙结构，为微生物（硝化菌和反硝化菌）提供了理想的附着生长表面，形成生物膜。*硝化作用：在填料外层及好氧区域，附着生长的硝化细菌（亚硝化菌、硝化菌）将污水中的氨氮（NH??/NH?）氧化为亚盐（NO??），并进一步氧化为盐（NO??）。*反硝化作用：在填料内部微孔或局部缺氧/厌氧区域，附着生长的反硝化细菌利用污水中的有机碳源（或内源碳）作为电子供体，将盐（NO??）或亚盐（NO??）还原为氮气（N?）释放到大气中，实现脱氮。*微环境调控：钙基填料的溶解会消耗部分CO?或产生OH?，可能对局部pH产生微调，间接影响硝化/反硝化菌的活性。钙离子也可能促进微生物絮凝和生物膜形成。3.协同作用：*化学除磷产生的沉淀物可能附着在填料表面或孔隙内，但填料的多孔结构有助于减缓堵塞。*生物膜的存在及其代谢活动也可能影响局部化学环境（如pH、溶解氧），进而影响钙盐溶解和磷酸盐沉淀效率。*钙离子对微生物絮凝和生物膜稳定性的促进作用，有助于维持的生物脱氮能力。总结来说，钙基脱氮除磷填料的原理是：利用钙离子的化学沉淀作用除磷（主要在高pH微环境下形成磷酸钙沉淀），同时利用其巨大的比表面积作为微生物载体，通过附着生长的硝化菌和反硝化菌完成生物脱氮过程。物理吸附也贡献部分除磷能力。化学沉淀、生物转化和物理吸附在填料微环境中协同作用，实现对氮磷污染物的同步去除。

碳基脱氮除磷填料工艺：污水处理的低碳新路径在污水处理领域，传统生物脱氮除磷常面临碳源不足的困境，尤其对于低碳氮比（C/N）废水。碳基脱氮除磷填料工艺应运而生，通过将特定缓释碳源（如淀粉、纤维素、聚己内酯PCL、聚丁二酸酯PBS等）与功能性载体（如聚乙烯、聚、陶粒、火山岩）结合，脱氮滤料，形成兼具物理截留与生物化学功能的复合填料，有效解决了这一瓶颈问题。技术与优势：1.缓释碳源驱动：填料中的碳源材料在微生物作用下缓慢释放，为反硝化菌和聚磷菌提供稳定、持续的有机碳源。这显著强化了缺氧区的反硝化脱氮能力，同时优化了厌氧/缺氧释磷过程，为后续好氧吸磷奠定基础，实现深度脱氮除磷。2.生物膜载体功能：填料巨大的比表面积和适宜的孔隙结构为微生物（包括硝化菌、反硝化菌、聚磷菌等）提供了理想的附着生长环境，形成高活性、高生物量的生物膜系统。这不仅大幅提升了单位容积的处理效率，还增强了系统对水质水量波动的抗冲击能力。3.协同增效：填料的结构设计（如孔隙率、表面特性）优化了水流状态和传质效率，促进微生物与污染物的充分接触。同时，填料表面对污染物的物理吸附和截留作用，延长了污染物在系统内的停留时间，与生物降解过程形成协同增效。4.运行经济性：该工艺显著减少甚至无需额外投加液态碳源（如、钠），降低了运行成本。同时，微生物利用缓释碳源进行内源代谢，有助于减少剩余污泥产量。应用场景与设计要点：该工艺特别适用于市政污水处理厂提标改造（尤其是一级A及以上标准）、低碳氮比工业废水（如食品加工、部分化工废水）处理，以及分散式污水处理设施。关键设计参数包括填料类型与配比（碳源种类、载体材质、比例）、填充率（通常为反应池容积的20%-50%）、水力停留时间（需结合水质目标优化）以及曝气控制策略（好氧区）。挑战与展望：尽管优势显著，该工艺仍面临填料成本相对较高、长期运行中可能存在的板结风险、以及优缓释碳源与载体组合的持续筛选等挑战。未来研究将聚焦于开发更高的填料材料、优化填料结构设计以提升传质效率与抗堵塞性能，并深入探索微生物群落结构及其代谢调控机制，进一步提升工艺效能与稳定性。碳基脱氮除磷填料工艺以其的缓释碳源供给与生物膜载体特性，为低碳氮比污水的深度净化提供了经济的解决方案，是当前污水处理技术升级的重要方向之一。

污水处理厂脱氮除磷原理污水处理中的氮（以氨氮、有机氮、等形式存在）和磷（磷酸盐为主）是导致水体富营养化的关键污染物。现代污水处理厂主要通过生物法结合化学法实现去除。脱氮：硝化与反硝化脱氮是一个两步生物过程：1.硝化：在好氧条件下，自养型硝化细菌（如亚硝化单胞菌、硝化）将氨氮（NH?/NH??）逐步氧化为亚（NO??），终转化为（NO??）。此过程需充足氧气和较长污泥龄。2.反硝化：在缺氧（存在但溶解氧极低）条件下，异养型反硝化细菌利用有机物（BOD）作为碳源和电子供体，将（NO??）或亚（NO??）逐步还原为氮气（N?），释放到大气中。此步骤需有易降解碳源（如或原污水中的有机物）。除磷：聚磷菌代谢与化学沉淀除磷主要依赖：1.生物除磷（强化生物除磷-EBPR）：利用一类特殊细菌——聚磷菌（PAOs）。它们在厌氧环境中释放细胞储存的磷酸盐（正磷酸盐形式），同时摄取污水中的挥发性脂肪酸（VFAs）并转化为胞内储存物（如PHB）。随后在好氧环境中，PAOs分解储存物获取能量，超量吸收污水中的磷酸盐，合成新的细胞物质并以聚磷酸盐形式储存，吸收量远超释放量。通过排放富含聚磷菌的剩余污泥（高含磷量），实现磷的去除。此过程需严格交替的厌氧/好氧环境和足够的VFAs。2.化学除磷：作为生物除磷的补充或保障，向水中投加金属盐混凝剂（如三氯化铁、硫酸铁、硫酸铝或石灰）。这些药剂中的金属离子（Fe3?、Al3?、Ca2?）与污水中的溶解性磷酸盐反应，生成不溶性的磷酸盐沉淀（如FePO?、AlPO?、羟基磷灰石），再通过沉淀分离去除。工艺实现为创造适宜的环境（好氧、缺氧、厌氧），污水处理厂采用如A2/O（厌氧-缺氧-好氧）、氧化沟、SBR（序批式反应器）及其改良工艺等。这些工艺在空间或时间上分隔出不同反应区，优化硝化菌、反硝化菌和聚磷菌的生长条件，协同实现氮磷的去除。化学除磷则常在生物处理后的沉淀池前投加。综上，污水处理厂通过精心设计的生物反应环境（好氧、缺氧、厌氧）培育特定微生物群落，利用硝化/反硝化实现脱氮，利用聚磷菌的厌氧释磷/好氧超量吸磷特性结合污泥排放实现生物除磷，并辅以化学沉淀强化除磷效果，终达到净化水质、防止水体富营养化的目标。