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床底设粘土隔水层，并具有一定的坡度。污水从沿床宽度设置的布水装置进入，水平流动通过介质，与布满生物膜的介质表面和溶解氧充分的植物根区接触，在这一过程中得到净化。
第七章 污水的深度处理与回用
第一节 概述
一、污水处理的级别
预处理（物理法）：Preliminary treatment，去除粗大悬浮物； 一级处理（物理法）：Primary treatment，去除悬浮物； 二级处理（生物法）：Secondary treatment，去除胶体和溶解性有机物； 三级或深度处理（物化或生化）：Tertiary or advanced treatment，去除氮磷营养物和有机物，深度处理一般以污水回收、再用为目的。
二、污水二级处理的不足
在一般情况下，城市污水经二级处理后还含有相当数量的污染物，如BOD5 20～30mg/L；CODCr 60～100mg/L；SS 20～30mg/L；NH3-N 15~25mg/L；P 6～10mg/L，此外还含有致病细菌、病毒和重金属等有害物质。
含有以上污染物的处理水，如排放至河流、湖泊、水库等水体回导致水体的富营养化。而且在淡水缺乏地区，这种处理排放的方式是对水资源的极大浪费。
三、污水深度处理的目标
1) 2) 3) 4)
去除水中残存的悬浮物(包括活性污泥颗粒)；脱色、除臭，使水得到进一步澄清； 进一步降低BOD5 、CODCr 、TOC等指标，使水进一步稳定； 脱氮、除磷，消除能导致水体富营养化的因素； 消毒去菌，去除水中有毒有害物质；
四、经过深度处理后的水的应用
1) 2) 3) 4) 5)
排放包括具有较高经济价值水体及缓流水体在内的任何水体，补充地面水源。 回用于农田灌溉、市政杂用，如灌溉城市绿地、冲洗街道、车辆、景观用水等。 居民小区中水回用于冲洗厕所；
作为冷却水和工艺水的补充用水，回用于工业企业； 用于防止地面下沉或海水入侵，回灌地下。
第二节 生物脱氮技术
一、生物脱氮原理
1 氨化反应
以氨基酸为例，
RCHNH2COOH＋O2→RCOOH＋CO2＋NH3
2 硝化反应
第一步由亚硝酸菌将氨氮(NH4＋和NH3)转化成亚硝酸盐(NO2--N)；第二步再由硝酸菌将亚硝酸盐氧化成硝酸盐（NO3—N）。具体反应如下：
＋＋
NH4＋3/2O2→ NO2-＋H2O＋2H
NO2-＋1/2 O2→ NO3-
若考虑硝化细菌新细胞的合成，则反应式为：
＋
55NH4＋76O2＋109HCO3－→C5H7NO2＋54 NO2-＋57H2O＋104H2CO3
＋－
400NO2-＋NH4＋4H2CO3＋HCO3＋195O2→C5H7NO2＋3H2O＋400NO3-
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将两式合并，得：
＋－
NH4＋1.83O2＋1.98HCO3→0.02C5H7NO2＋1.04H2O＋0.98NO3-＋1.88H2CO3
硝化反应过程中氮元素的转化过程如下：
＋
NH4→NH2OH→NOH→(NO2. NHOH)→NO2-→NO3-
＋
NH4氧化为NO2-经历了3个步骤6个电子变化，这说明亚硝酸菌的酶系统十分复杂，而硝酸反应只经历了1步和2个电子变化，相对简单些。
影响生物硝化的因素有：温度、溶解氧、pH、有毒物质和C/N比。 3 硝化反应的条件与工艺参数
1) 微生物：硝化菌、亚硝化菌、光合细菌。
2) 碳氮比：C/N≤3或=2.86（不是书中所提的BOD<20mg/L.
－
3) DO：根据反应方程式摩尔氮变成NO3，需2mol分子氧，即需要氧气24.57g(硝化需氧
量)，在曝气池中DO须维持在1.5~2.0mg/L。
4) pH：高硝化速度出现在pH=7.8~8.4，当pH＜6或＞9时，硝化反应将停止；生活污水
pH值稳定，要维持pH稳定，必须要有足够的碱度，每硝化1gN，需碱度7.1g。 5) 水温（t）：适应温度30~35℃，当t<10℃以下（准确应是8℃以下时），硝化作用迅速降
低。
6) 泥龄（θc）：θc＞15d，最好20~36d（若温度达40℃左右，减少泥龄，10~15d左右可实
现短程反硝化）。
7) 回流比(R)：R100~200%,否则能耗大，效果提高也不明显。 8) 水力停留时间（HRT）：3.5~6h。 4 反硝化作用(脱氮反应)
生物反硝化是指污水中的硝态氮NO3-－N和亚硝态氮NO2-－N，在无氧或低氧条件下被反硝化细菌还原成氮气的过程。具体反应如下：
－
NO2-＋3H→1/2N2＋H2O＋OH
－
NO3-＋5H→1/2N2＋H2O＋OH
反硝化过程中NO2-和NO3-的转化是通过反硝化细菌的同化作用和异化作用完成的。同化作用是NO2-和NO3-被还原成NH3-N，用于新细胞的合成。异化作用是NO2-和NO3-被还原成N2。具体生化反应过程见p310图7~14。
5 反硝化的影响因素
温度、溶解氧、pH、碳源有机物、C/N比和有毒物质。 1) 微生物：反硝化细菌（异养菌）。
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2) 3) 4) 5) 6)
BOD/N比：BOD/N>3。 DO＜0.5mg/L。
pH值：适宜pH为6.5－7.5，过高过低（＞8或＜6）都将受到影响。 温度：适宜20-38℃，当t＜15℃明显下降、＜3℃停止。
HRT：由于反硝化速度快，5－10min基本完成，30min能达到85-90%左右。故缺氧段或反硝化段HRT＝1－1.5h。
二 生物脱氮工艺
1 传统三级脱氮工艺
2 二级后置脱氮工艺（倒置反硝化）
3 前置反硝化（缺氧－好氧工艺）
该工艺不需设中沉池和投加C源，在反硝化段反硝化后回收部分碱度，同时降解部分有机物，对好氧段有利，减少供氧量，并有利于难降解有机物降解。
第三节 生物除磷技术
一、除磷方法概述
1) 使磷成为不溶性的固体沉淀物从污水中除去(化学法) 2) 使磷以溶解态被微生物同化，与微生物一起被分离出去，从而达到除磷的目的(生物法)。
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二、化学法除磷
1 铝盐除磷
Al3+ + PO43- →AlPO4
2 铁盐除磷
Fe3+ + PO43- →FePO4
3 石灰混凝除磷
5Ca2+ + OH- + 3PO43- →Ca5(OH)(PO4)3-
三、生物除磷方法的原理
生物除磷是利用聚磷菌一类微生物，能够过量地、在量上超过其正常细胞合成的需要，从外部环境摄取磷，并将磷以聚合的形态储存在菌体内，形成高磷污泥，通过排泥达到从污水中除磷的目的。
1 聚磷菌对磷的过量摄取 在好氧条件下，聚磷菌进行有氧呼吸，不断分解其细胞内储存的有机物，其释放的能量为ADP获得并结合正磷酸生成ATP，而利用的H3PO4基本上是通过主动运输从外部环境摄入细胞内的，除用于合成ATP外，其余被用于合成聚磷酸盐。从而出现磷过量摄取(luxury uptake)的现象。 2 聚磷菌释磷
在厌氧条件下，聚磷菌体内的ATP进行水解，放出H3PO4和能量，生成ADP。
四、生物除磷工艺
1 An/O工艺 （1）工艺特点
1) 工艺流程简单，无混合液回流，其基建费用和运行费用较低，同时厌氧池能保持
良好的厌氧状态。
2) 在反应池内水力停留时间较短，一般为3～6h，其中厌氧池1～2h，好氧池2～4h。 3) 沉淀污泥含磷率高，一般（2.5～4）％左右，故污泥 效好。 4) 混合液的SVI<100,易沉淀，不膨胀
5) ηBOD≥90％；ηP＝（70～80）％；当P/BOD5比值高，剩余污泥产量小，使ηP
难以提高。
6) 沉淀池应及时排泥和污泥回流，否则聚磷菌在厌氧状态下，产生磷的释放，降低
ηP。
7) 反应池内X=2700～3000 mg/L （2）影响因素
－
1) DO：厌氧池DO（0.2～0.3 mg/L）→0,NOX→0,以保证严格的厌氧状态，好氧池：
DO≥2mg/L。
2) 厌氧池BOD5 /T-P>（20～30），否则ηP下降。
－－
3) 厌氧池NOX：因为NOX会消耗水中有机物而抑制聚磷菌对磷的释放，继而影响
－
在好氧条件下对磷的吸收。所以NOX－N<1.5～2 mg/L，不会影响除磷效果。
－
4) 当污水中COD/TKN≥10时，则NOX－N对生物除磷影响较小。 5) 污泥龄θs：因为A2/O工艺主要是通过排除富磷剩余污泥而去除磷的，所以除磷效
果与排放剩余污泥量多少直接有关。
6) NS：NS较高，ηP较好，一般NS>0.1KgBOD5/KgMLSS?d，其ηP较高。
7) 温度：5~30℃其除磷效果较好，>13℃时，聚磷菌对磷的释放和摄取与温度无关。 8) pH＝6~8，聚磷菌对磷的释放和摄取都比较稳定。
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2 Phostrip除磷工艺 （1）工艺特点
该工艺将An/O工艺的厌氧段改造成类似于普通重力浓缩池的磷解吸池，部分回流污泥在磷解吸池内厌氧放磷，污泥停留时间一般为5~12h，水力表面负荷应小于20m3/（m2·d）。经浓缩后污泥进入缺氧池，解磷池上清液含有高浓度磷（可高达100mg/L以上），将此上清液排入石灰混凝沉淀池进行化学处理生成磷酸钙沉淀，该含磷污泥可作为农业肥料，而混凝沉淀池出水应流入初沉池再进行处理。Phostrip工艺不仅通过高磷剩余污泥除磷，而且还通过化学沉淀除磷。该工艺具有生物除磷和化学除磷双重作用，所以Phostrip工艺具有高效脱氮除磷功能。 （2）工艺流程
废水经曝气好氧池，去除BOD5和COD，并在好氧状态下过量地摄取磷。在二沉池中，含磷污泥与水分离，回流污泥一部分回流至缺氧池，另一部分回流至厌氧除磷池。而高磷剩余污泥被排出系统。在厌氧除磷池中，回流污泥在好氧状态时过量摄取的磷在此得到充分释放，释放磷的回流污泥回流到缺氧池。而除磷池流出的富磷上清液进入混凝沉淀池，投回石灰形成Ca3（PO4）2沉淀，通过排放含磷污泥去除磷。
混合液回流（400%）污水缺氧好氧二沉池出水（）回流污泥（50%）石灰（解磷池）高磷上清液剩余污泥混凝沉淀出水至初沉池含磷污泥（）图 24-5 phostrip 工艺流程图 （3）工艺特点
Phostrip工艺比较适合于对现有工艺的改造，只需在污泥回流管线上增设少量小规模的处理单元即可，且在改造过程中不必中断处理系统的正常运行。总之，Phostrip工艺受外界条件影响小，工艺操作灵活，脱氮除磷效果好且稳定。但该工艺流程复杂、运行管理麻烦、处理成本较高等缺点。
第四节 同步脱氮除磷技术
一、A2/O工艺原理
1) 在首段厌氧池进行磷的释放使污水中P的浓度升高，溶解性有机物被细胞吸收而使污
水中BOD浓度下降，另外NH3-N因细胞合成而被去除一部分，使污水中NH3-N浓度下降，但NH3-N浓度没有变化。 2) 在缺氧池中，反硝化菌利用污水中的有机物作碳源，将回流混合液中带入的大量NO3--N
和NO2--N还原为N2释放至空气，因此BOD5浓度继续下降， NO3--N浓度大幅度下降，但磷的变化很小。
3) 在好氧池中，有机物被微生物生化降解，其浓度继续下降；有机氮被氨化继而被硝化，
使NH4-N浓度显著下降， NO3--N浓度显著增加，而磷随着聚磷菌的过量摄取也以较
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