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生物除磷脫氮工藝是目前污水處理廠設計中廣泛采用的工藝，也是實際工程運行中較為經濟和常用的方法，故本文重點介紹生物除磷脫氮工藝
生物除磷脫氮機理
生物除磷機理
生物除磷理論基礎是“聚合磷酸鹽（Poly-P）累積微生物”的攝磷釋磷原理。聚磷菌在厭氧條件下受壓抑，消耗糖元，將細胞內的聚合磷酸鹽水解為磷酸鹽并釋放，產生的能量用來吸收降解環境中的有機物，轉化為胞內碳源儲存物PHB（聚β羥丁酸）貯存起來。當進入好氧環境內，聚磷菌以O2為電子受體，降解胞內貯存的PHB產生能量，過剩的能量從環境中攝磷，以聚磷酸高能鍵的形式貯存，形成高濃度含磷污泥，含磷污泥隨剩余污泥排出，水中的磷得到去除。
生物脫氮機理
生物脫氮理論基礎是“氨化-硝化-反硝化”三步脫氮原理。
氨化：污水中的含氮有機物在好氧條件下，被氨化菌分解、轉化為氨態氮。硝化：氨態氮在好氧條件下，被硝化菌分解氧化，首先在亞硝化菌的作用下，使氨（NH4）轉化為亞硝酸氨；然后，亞硝酸氨在硝酸菌的作用下，進一步轉化為硝酸氨。反硝化：硝酸氨和亞硝酸氨在缺氧條件下，被反硝化菌還原為氣態氮，水體中的氮得到去除。

除磷脫氮傳統工藝
根據上述機理，生物除磷脫氮工藝都包含厭氧、缺氧、好氧三個不同過程的交替循環，經過多年發展，目前污水廠采用較廣泛的工藝有：A2/O工藝、SBR工藝、氧化溝工藝。
A2/O工藝
A2/O法是同步除磷脫氮工藝，即Anaerobic-Anoxic-Oxic厭氧-缺氧-好氧工藝，A2/O工藝是在上世紀70年代由美國專家在A/O工藝的基礎上開發的，在原工藝中間加一缺氧池，將好氧池流出的一部分混合液回流至缺氧池前端，以達到硝化脫氮的目的。
厭氧區（A），主要功能是釋放磷，同時氨化；缺氧區（A），首要功能為脫氮，硝態氮是通過好氧反應器混合液回流（內循環）送來的；好氧區（O），本去需設置曝氣設備，為反應器充氧，反應器功能為：去除BOD，硝化反應，吸收磷，并內循環混合液至缺氧反應器。
A2/O工藝效果穩定，同步除磷脫氮，水力停留時間短，在厭（缺）氧、好氧交替運行的條件下，可抑制絲狀菌的繁殖，克服污泥膨脹(SVI<100），有利于后續泥水分離，運行費用低。在實際工程設計中還需設置二沉池和鼓風機房，回流設備和回流構筑物。占地大，對管理要求高，故本工藝一般用于大中型污水廠。
SBR工藝
SBR工藝即間歇式活性污泥處理系統。其工作原理是：流態上*混合，有機物降解是時間上的推流。反應器的間歇運行，是通過其主要反應器-曝氣池的運行操作而實現的。然而傳統的SBR工藝除磷脫氮效果一般，為提高處理效果，派生出一系列的改良工藝。如CAST工藝將反應階段設計成為缺氧-好氧-厭氧環境；而ICEAS工藝反應階段反復“曝氣好氧，閑置缺氧”；都能取得較好的去除效果。
氧化溝工藝
氧化溝是我國污水處理廠常用的工藝形式。氧化溝工藝是上世紀50年代由荷蘭的巴斯威爾（Pasveer）所開發的一種污水處理技術，通過不同溶解氧濃度梯度，實現厭氧、缺氧、好氧除磷脫氮。

除磷脫氮新工藝發展
上述工藝隨廣泛應用，但也存在一些問題，如：投資大，運行費用高等。隨著污水處理技術的發展，出現了一批能耗低，投資省，管理簡單的處理工藝。下面介紹三種新型工藝：生物倍增工藝、MSBR工藝及分點進水工藝。
生物倍增（Bio-Dopp）工藝
生物倍增污水處理工藝是由德國恩格拜環保技術公司開發的一項*處理技術。該工藝由Bio-Dopp*的曝氣系統、固定床以及快速澄清池組成。在這一個反應器內同時實現：生物除磷脫氮、氧化去除有機物、污泥硝化穩定。
Bio-Dopp工藝集中污水生物處理工藝的優點，把微生物去除過程集中在一個反應器內同步進行，并實現水泥分離，省去傳統工藝中的二沉池。通過培養特殊菌種達到低氧高效除磷的效果。而且Bio-Dopp曝氣系統產生微小氣泡，曝氣效率高，反應器控制在低溶解氧水平（0.1-0.3mg/L），因此，曝氣量大大降低，降低了噸水處理成本。經試驗及實際運轉，本工藝出水水質優良，正常情況下能滿足一級A標準，在低溫情況下亦能滿足一級B標準，此外該工藝還有占地小，投資低，產泥少，操控簡單等優點。

一天處理10噸一體化污水處理設備分散式處理農村生活污水的技術
人工濕地處理技術
人工濕地處理技術是分散式處理技術中的一種，主要指的是利用人工，建立一個人工的濕地，對自然濕地進行模仿，其中有很多的植物、微生物、水和化學物質，通過與污水形成生物反應、物理反應與化學反應。對污水進行過濾處理，再經過沉淀、交換離子等方式對污水中的雜物進行處理，再利用濕地的性質，將污水進行凈化。有效地保證對污水進行處理，還能夠節約對污水進行處理的經濟成本，得到了大部分地區的廣泛使用。人工濕地主要的存在形式，有表面流、潛流和垂直流三種，農村處理生活廢水主要用的是前兩種方式。
穩定塘處理技術
穩定塘處理技術主要是利用菌藻類植物對污水中的雜質進行處理，通過吸附作用將有機物進行處理，再通過微生物降解，將生活污水進行過濾、沉淀，能夠有效地保證對生活污水的凈化。但是這種方式的需要占很大面積進行建設，而且處理的過程消耗的時間比較長。現階段，根據不斷地研究，已經有了很多種類型的穩定塘。通過一段時間的處理，能夠減少水資源中的有害物質，去除水中的污臭味。

生態濾池處理技術
生態濾池處理技術指的是由一些碎石與塑料物品相互結合，對自然環境的生態原理進行模仿。能夠通過濾池中的生物膜、微生物等對生活污水進行凈化，能夠有效地減少污水中的顆粒物。通過生態模擬，將污水中的可溶性污染物進行處理，凈化污水。現階段，農村針對生態濾池的處理技術，大多數使用的都是曝氣、塔式、高負荷等方式的生物濾池。
生態浮島處理技術
生態浮島技術主要指的是，利用氧元素，進行化學反應，能夠有效地去除污水中的有機物質。再利用微生物脫氧、植物吸收的方式對水中的氮進行去除。通過微生物降磷、化學作用、植物吸收的方式對水中的磷進行降解。能夠有效地保證水中的有害物質被吸收。
分散式處理農村生活污水的應用膜生物污水處理反應器
現階段，部分技術發達的農村地區，已經在使用膜生物污水的處理方式，對污水進行處理，能夠有效地保證對生活污水進行處理。
膜生物污水處理反應器主要使用的是*技術處理的方式。通過膜生物技術的使用，能夠將分離與處理有機的結合起來，是現階段廣泛使用的一種污水處理技術。
膜生物污水處理反應器的結構主要是由膜組件與生物反應器相互結合。主要的原理是將污水引進反應器，再通過微生物對污水中的物質進行分解，同時將污水中的微生物留在反應器當中，能夠達到一定的污水處理的效率，而且反應器的占地面積也不大，能夠自動對污水進行處理。
一般情況下，可以將污水進行就地處理，能夠將處理后的污水進行回收利用。