马鞍山反硝化除磷-渥雨

污水处理中的“氮循环”：硝化与反硝化在污水处理的战场上，硝化与反硝化这对“微生物搭档”扮演着至关重要的角色，它们协同作战，清除水体中的有害氮污染物，守护着水环境的健康。*硝化作用：需氧的氧化之战硝化作用如同道精密防线，在充足的氧气环境下，由化能自养菌（亚硝化菌与硝化菌）主导。它们首先将有毒的氨氮（NH?/NH??）氧化为亚（NO??），再进一步转化为（NO??）。这一过程消耗大量氧气（需氧），并产生氢离子（产酸），因此需要控制曝气量并适时补充碱度（如投加碳酸钠），以维持微生物活性与反应效率。*反硝化作用：缺氧的还原之舞硝化产物仍需清除，反硝化除磷，反硝化作用随之在缺氧（低溶解氧）环境中启动。由异养菌担纲主角，它们利用污水中的有机碳源（如、钠，或污水本身有机物）作为电子供体，将（NO??）逐步还原为氮气（N?）并释放到大气中。此过程不仅消耗了，还消耗了有机物（除碳），并产生碱度（产碱），有助于平衡硝化造成的酸性影响。|特性|硝化作用|反硝化作用||--------------|--------------------------------|--------------------------------||目标|氨氮→|→氮气||关键微生物|化能自养菌（硝化菌）|异养菌||溶解氧需求|高（严格需氧，>2mg/L）|低（缺氧环境，|碳源需求|无机碳（CO?/HCO??）|有机碳（需额外投加或利用原水BOD）||pH影响|消耗碱度（产酸），需补充|产生碱度（产碱），可中和酸度||产物|NO??/NO??|N?↑（气体）|协同作战与环境调控在实际污水处理厂（如A2/O、氧化沟工艺），硝化与反硝化被巧妙设计在串联或分区的反应池中。通过调控曝气（创造好氧/缺氧交替环境）、回流硝化液（提供NO??）、补充必要碳源与碱度，这对“微生物搭档”得以协同。成功运行时，总氮去除率可达80%以上，使出水总氮稳定达到国家排放标准（如一级A标≤15mg/L）。硝化与反硝化不仅是自然氮循环的工程化应用，更是现代污水脱氮技术无可替代的基石。它们通过微生物的“氧化-还原接力”，将污染物转化为无害气体，为水环境的可持续性提供了至关重要的保障。

反硝化聚磷菌（DenitrifyingPolyphosphateAccumulatingOrganisms，DPAOs）是一类具有特殊代谢能力的微生物，在污水处理领域具有重要的应用价值。其主要用途集中在、节能地同步去除污水中的氮和磷污染物，是现代污水处理工艺（如A2/O、UCT、BCFS等）的功能菌群。其用途体现在：1.同步脱氮除磷，简化工艺流程：*传统污水处理中，脱氮（硝化-反硝化）和除磷（强化生物除磷，EBPR）通常需要不同的环境条件（好氧、缺氧、厌氧）和相对独立的流程，导致工艺复杂、占地大、能耗高。*DPAOs的之处在于，它们能在缺氧条件下，利用（NO??）或亚（NO??）作为电子受体，同时完成反硝化脱氮和过量吸磷。这打破了传统观念中除磷只能在好氧条件下进行的限制，实现了在同一个反应器（缺氧区）内同步去除氮和磷，大大简化了工艺流程，降低了建设和运行成本。2.节省碳源，降低运行成本：*在传统脱氮过程中，反硝化细菌需要大量的有机碳源（如、等）作为电子供体来还原。这部分碳源的投加是污水处理厂的主要运行成本之一。*DPAOs在缺氧吸磷时，同样需要利用碳源（主要是挥发性脂肪酸，VFAs）。关键在于，DPAOs利用细胞内储存的聚羟基烷酸酯（PHA）作为还原反硝化过程和吸磷过程的能量来源。而PHA是在前端的厌氧区，由DPAOs摄取污水中的VFAs并储存转化而来。*因此，同一份进水中的有机碳源（VFAs），先被用于厌氧区合成PHA，然后在缺氧区被DPAOs用于驱动反硝化和吸磷。这实现了碳源的“一碳两用”，显著减少甚至无需额外投加外碳源用于反硝化，大幅降低了运行费用。3.减少污泥产量：*由于DPAOs利用内储物质（PHA和聚磷）作为能量来源进行生长和维持，其细胞产率通常低于依赖外部碳源快速生长的普通异养菌。*同步脱氮除磷工艺中，DPAOs是优势菌群，因此整个系统的剩余污泥产量通常低于需要分别脱氮除磷的传统工艺。4.降低曝气能耗：*在传统工艺中，硝化过程需要大量曝气维持好氧环境，是好氧段能耗的主要来源。*在基于DPAOs的同步脱氮除磷工艺（如A2/O）中，虽然硝化过程仍需在好氧区进行，但缺氧区承担了主要的反硝化脱氮任务和吸磷任务，减轻了好氧区的负荷（主要进行硝化和少量吸磷），从而在一定程度上降低了整体的曝气需求。5.提高系统稳定性和处理效率：*集成化的工艺设计减少了构筑物数量和流程切换，降低了操作复杂性。*对进水碳源的竞争利用更（厌氧释磷摄碳、缺氧反硝化吸磷），理论上能更稳定地实现深度脱氮除磷。总结来说，反硝化聚磷菌的用途是作为“生物引擎”，驱动污水处理厂在缺氧环境下实现氮（）和磷的同步去除。其优势在于“一碳两用”（同一碳源驱动反硝化和吸磷），显著节省了碳源投加成本，并简化了工艺流程、降低了曝气能耗和污泥产量，是实现污水、节能、可持续处理的关键技术之一，尤其适用于处理低碳氮比的城市污水。

硝化反硝化除磷工艺：同步脱氮除磷的之路在污水深度处理领域，硝化反硝化除磷（NDPR）工艺以其同步去除氮、磷的优势脱颖而出，成为传统生物脱氮除磷技术的重大革新。其精妙之处在于巧妙地利用聚磷菌（PAOs）和反硝化聚磷菌（DPAOs）的生理特性，在单一系统内实现污染物的协同去除。该工艺的流程通常包含厌氧、缺氧、好氧三个关键阶段：1.厌氧释磷：聚磷菌吸收污水中易降解有机物（如VFAs），将其储存为胞内聚合物（如PHB），同时释放磷酸盐。2.缺氧吸磷（反硝化除磷）：创新阶段。DPAOs利用体内储存的PHB作为能量来源，以（NO??）作为电子受体，在缺氧条件下过量吸收磷酸盐，同时将还原为氮气（N?）实现脱氮。3.好氧硝化：在好氧环境中，氨氧化细菌（AOB）和亚氧化细菌（NOB）将氨氮（NH??）逐步氧化为（NO??），为缺氧段的反硝化除磷提供电子受体。NDPR工艺的显著优势在于：*节能降耗：缺氧段利用代替氧气作为电子受体进行吸磷，大幅降低了曝气能耗（约30%）。*碳源利用：同一份有机碳源（VFAs）先后驱动释磷和反硝化吸磷/脱氮，显著减少对外加碳源的需求（可节约20-30%）。*污泥产量低：微生物代谢路径更，污泥产率低于传统工艺。*简化流程：在一个系统内同步深度脱氮除磷，减少构筑物数量和占地面积。该工艺尤其适用于处理低碳氮比（C/N较低）的城市污水或工业废水。其关键在于培养并维持系统中具有反硝化除磷能力的DPAOs菌群优势，控制厌氧/缺氧/好氧环境的切换时间、溶解氧（DO）浓度及回流比。硝化反硝化除磷工艺代表了污水生物处理技术向资源节约、能源回收和过程强化方向发展的前沿趋势，为实现污水处理的可持续发展提供了重要的技术路径。