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　　污水處理級別及工藝

　　污水處理級別

污水處理級別有一級處理（包括一級強化處理）、二級處理（包括二級強化處理） 和深度處理。

　　污水處理工藝離心式油分離器內部結構圖的組成

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　　物理處理工段

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　　生化處理工段

　　污水處理工藝選擇的

　　原則

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工藝選擇的主要技術經濟指標包括：處理單位水量投資 、 削減單位污染投資、 處理單位水量電耗和成本、 削減單位污染物電耗和成本、 占地面積、 運行性能可靠性、 管理維護難易程度、 總體環(huán)境效益等。

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城市污水處理工藝應根據處理規(guī)模、 水質特征、 受納水體的環(huán)境功能 及當地的實際情況和要求， 經全面技術經濟比較后優(yōu)選確定。

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應切合實際地確定污水進水水質， 優(yōu)化工藝設計參數， 對污水的現狀水質特征， 污染物構成必須進行詳細調查或測定， 作出合理的分析預測， 在水質構成復雜或特殊時， 應進行污水處理工藝的動態(tài)試驗， 必要時應開展中試研究。

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積極審慎地采用新工藝， 對在國內首次應用的新工藝， 必須經過中試 和生產性試驗， 提供可靠的設計參數后再進行應用。5同一個污水廠分期建設時， 各階段應盡量采用同一種工藝， 而且各階段的建設規(guī)模應盡量相同。

　　污水處理方法

現代污水處理方法主要分為物理處理法、 化學處理法、 物理化學處理法和生物處理法四類。

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　　物理處理法

物理處理法是通過物理作用， 以分離、 回收污水中不溶解的、 呈懸浮狀的污染物質（包括油膜和油珠）， 在處理過程中不改變其化學性質。 常用的有過濾法、 沉淀法、 浮選法等。

　　過濾法

利用過濾介質截流污水中的懸浮物。 過濾介質有篩網、紗布、 粒物， 常用的過濾設備有格柵、 篩網、 微濾機等。

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　　格柵與篩網

在排水工程中， 廢水通過下水道流人水處理廠， 首先應經過斜置在渠道內的一組金屬制的呈縱向平行的框條（格柵）、 穿孔板或過濾網（篩網）， 使漂浮物或懸浮物不能通過而被阻留在格柵、 細篩或濾料上。

格柵板

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　　粒狀介質過濾

廢水通過粒狀濾料（如石英砂）床層時，其中細小的懸浮物和肢體就被截留在濾料的表面和內部空隙中。 常用的過濾介質有石英砂、 無煙煤和石榴石等。 在過濾過程中濾料同時對懸浮物進行物理截留、 沉降和吸附等作用。 過濾的效果取決于濾料孔徑的大小、 濾料層的厚度、 過濾速度及污水的性質等因素。

當廢水自上而下流過粒狀濾料層時，位徑較大的懸浮顆粒首先被截留在表層濾料的空隙中，從而使此層濾料空隙越來越小，逐漸形成一層主要由被截留的團體顆粒構成的濾膜， 并由它起主要的過濾作用。 這種作用屬于阻力截留或篩濾作用。

廢水通過濾料層時，眾多的濾料表面提供離心式油分離器內部結構圖了巨大的可供懸浮物沉降的有效面積，形成無數的小 “沉淀池”，懸浮物極易在此沉降下來。這種作用屬于重力 沉降。

由于濾料具有巨大的表面積， 它與懸浮物之間有明顯的物理吸附作用。此外，砂粒在水中常常帶有表面負電荷，能吸附帶正電荷的鐵、 鋁等肢體，從而在濾料表面形成帶正電荷的薄膜，并進而吸附帶負電荷的膠土和多種有機物等膠體，在砂粒上發(fā)生接觸絮凝。

　　沉淀法

利用污水中的懸浮物和水的相對密度不同的原理， 借助重力沉降作用使懸浮物從水中分離出來。 根據水中懸浮顆粒的濃度及絮凝特性（即彼此帖結聚團的能力）可分為四種：

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　　分離沉降

在沉淀過程中，顆粒之間互不聚合，單獨進行沉降。 顆位只受到本身在水中的重力和水流阻力的作用，其形狀、 尺寸、 質量均不改變，下降速度也不改變。

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　　混凝沉淀

混凝沉降是指在混凝劑的作用下，使廢水中的膠體和細微懸浮物凝聚為具有可分離性的絮凝體，然后采用重力沉降予以分離去除。 混凝沉淀的特點是在沉淀過程中，顆粒接觸碰撞而互相聚集形成較大絮體，因此顆粒的尺寸和質量均會隨深度的增加而增大，其沉速也隨深度 而增加。

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　　區(qū)域沉降

當廢水中懸浮物含量較高時，顆粒間的距離較小，其間的聚合力能使其集合成為一個整體，并一同下沉，而顆粒相互間的位置不發(fā)生變動，因此澄清水和混水間有一明顯的分界面，逐漸向下移動，此類沉降稱為區(qū)域沉降。加高濁度水的沉淀池和二次沉淀池中的沉降（在沉降中后期）多屬此類。

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　　壓縮沉淀

當懸浮液中的懸浮固體濃度很高時，顆?；ハ嘟佑|、擠壓，在上層顆粒的重力作用下，下層顆粒間隙中的水被擠出，顆粒群體被壓縮。壓縮沉淀發(fā)生在沉淀池底部的污泥斗或污泥濃縮池中，進行得很緩慢。依據水中懸浮性物質的性質不同，設有沉砂池和沉淀池兩種設備。

　　沉砂池

沉砂池用于除去水中砂粒、煤渣等相對密度較大的元機顆粒物。沉砂池一般設在污水處理裝置前，以防止處理污水的其他機械設備受到磨損。

沉淀池

沉淀池是利用重力的作用使懸浮性雜質與水分離。它可以分離直徑為20～100μ,m以上的顆粒。根據沉淀池內的水流方向，可將其分為平流式、輻流式和豎流式三種。

①平流式沉淀池。廢水從池一端流人，按水平方向在池內流動，水中懸浮物逐漸沉向池底，澄清水從另一端溢出。

②輻流式沉淀池。池子多為圓形，直徑較大，一般在20～30m以上，適用于大型水處理廠。原水經進水管進入中心筒后，通過筒壁上的孔口和外圍的環(huán)形穿孔擋板，沿徑向呈輻射狀流向沉淀池周邊。由于過水斷面不斷增大，流速逐漸變小，顆粒沉降下來，澄清水從其周圍溢出匯入集水槽排出。

③豎流式沉淀池。截面多為圓形，也有方形和多角形的。水由中心管的下口流入池中，通過反射板的阻攔向四周分布于整個水平斷面上，緩緩向上流動。沉速超過上升流速的顆粒則沉到污泥斗，澄清后的水由四周的埋口溢出池外。

　　浮選法

將空氣通人污水中，并以微小氣泡形式從水中析出成為載體，污水中相對密度接近于水的微小顆粒狀的污染物質（如乳化油等）附在氣泡上，并隨氣泡上升到水面，然后用機械的方法撇除，從而使污水中的污染物質得以從污水中分離出來。疏水性的物質易氣浮，而親水性的物質不易氣浮。因此有時為了提高氣浮效率，需向污水中加入浮選劑改變污染物的表面特性，使某些親水性物質轉變?yōu)槭杷晕镔|，然后氣浮除去，這種方法稱為“浮選”。

氣浮時要求氣泡的分散度高，量多，有利于提高氣浮的效果。泡沫層的穩(wěn)定性要適當，既便于浮渣穩(wěn)定在水面上，又不影響浮渣的運送和脫水。產生氣 泡的方法有兩種：

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　　機械法

　　使空氣通過微孔管、微孔板、帶孔轉盤等生成微小氣泡。

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　　壓力溶氣法

將空氣在一定的壓力下溶于水中，并達到飽和狀態(tài)，然后突然減壓，過飽和的空氣便以微小氣泡的形式從水中逸出。目前廢水處理中的氣浮工藝多采用壓力溶氣法。

氣浮法的主要優(yōu)點有：設備運行能力優(yōu)于沉淀池，一般只需15～20min即可完成固液分離，因此它占地少，效率較高；氣浮法所產生的污泥較干燥，不易腐化，且系表面刮取，操作較便利；整個工作是向水中通人空氣，增加了水中的潛解氧量，對除去水中有機物、藻類表面活性劑及臭味等有明顯效果，其出水水質為后續(xù)處理及利用提供了有利條件。

氣浮法的主要缺點是：耗電量較大；設備維修及管理工作量增加，運轉部分常有堵塞的可能；浮渣露出水面，易受風、雨等氣候因素影響。

　　離心分離法

含有懸浮污染物質的污水在高速旋轉時，利用懸浮顆粒（如乳化油）和污水受到的離心力不同，從而達到分離目的的方法。常用的離心設備有旋流分離器和離心分離器等。

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　　化學處理法

向污水中投加化學試劑，利用化學反應來分離、回收污水中的污染物質，或將污染物質轉化為無害的物質。該法既可使污染物與水分離，回收某些有用物質，也能改變污染物的性質，如降低廢水的酸堿度、去除金屬離子、氧化某些有毒有害的物質等，因此可達到比物理法更高的凈化程度。常用的化學方法 有化學沉淀法、中和法、氧化還原法和混凝法。

　　化學沉淀法

化學沉淀法是指向廢水中投加某些化學藥劑，使其與廢水中的溶解性污染物發(fā)生五換反應，形成難榕于水的鹽類（沉淀物）從水中沉淀出來，從而降低或除去水中的污染物?；瘜W沉淀法多用于在水處理中去除鈣離子、鏡離子以及廢水中的重金屬離子， 如隸、 鍋、鉛、 缽等。按使用的沉淀劑不同，沉淀法可分為石灰法（又稱為氫氧化物沉淀法）、硫化物法和銀鹽法等。

水中Ca 2+、Mg2+含量的總和稱總硬度，可分為碳酸鹽硬度和非碳酸鹽硬度。碳酸鹽硬度可投加石灰使水中的Ca 2+和Mg2+形成CaC03和Mg (OH) 2沉淀而降低，如需同時去除非碳酸鹽硬度，可采用石灰－蘇打軟化法，使Ca 2+和Mg2＋ 形成CaC03 矛llMg ( OH) 2沉淀除去。因此，當原水硬度或堿度較高時，可先用化學沉淀法作為離子交換軟化的前處理，以節(jié)省離子交換的運行費用。

去除廢水中的重金屬離子時，一般采用投加碳酸鹽的方法，生成的金屬離子，碳酸鹽的溶度積很小，便于回收。如利用碳酸銷處理含鎊廢水。

　　ZnS04 + Na 2C03 一一→ZnC03 ↓＋ NazS04

此法優(yōu)點是經濟簡便，藥劑來源廣，因此在處理重金屬廢水時應用最廣。 存在的問題是勞動衛(wèi)生條件差，管道易結垢堵塞與腐蝕；沉淀體積大，脫水困難。

　　中和法

中和法處理是利用酸堿相互作用生成鹽和水的化學原理， 將廢水從酸性或堿性調整到中性附近的處理方法。 對于酸或堿的濃度大于3%的廢水， 首先應進 行酸堿的回收。 對于低濃度的酸堿廢水， 可采取中和法進行處理。

酸性污水的處理，通常采用投加石灰、苛性鍋、碳酸鍋或以石灰石、大理石作潔、料來中和酸性污水。 堿性污水的處理，通常采用投加硝酸、 鹽酸或利用二氧化碳氣體中和堿性污水。另外，對于酸、堿性污水也可以用二者相互中和的辦法來處理。

　　氧化還原法

氧化還原法是通過化學藥劑與水中污染物之間的氧化還原反應，將污水中的有毒有害污染物轉化為無毒或微毒物質的方法。這種方法主要處理無機污染物， 如重金屬和氧化物的污染。利用高健酸御、液氯、臭氧等強氧化劑或電極的陽極反應，將廢水中的有害物質氧化分解為元害物質；利用鐵粉等還原劑或電極的陰極反應，將廢水中的有害物質還原為無害物質；臭氧氧化法對污水進 行脫色、殺菌和除臭處理；空氣氧化法處理含硫廢水；還原法處理含錦電鍍廢水等都是氧化還原法處理廢水的實例。

　　混凝法

混凝法是在含不易沉降的細顆粒及膠體顆粒的廢水中加入電解質以破壞肢體的穩(wěn)定性而使其聚沉。 常用的混凝劑有硫酸鋁、硫酸亞鐵、三氯化鐵、聚乙烯亞股或聚丙烯酷膠等。為加速混凝常伴隨加入助凝劑石灰、活性硅膠、骨膠等。

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　　物理化學處理法

物理化學法（簡稱物化法），是利用萃取、吸附、離子交換、膜分離技術、氣提等物理化學的原理，處理或回收工業(yè)廢水的方法。它主要用分離廢水中無機的或有機的（難以生物降解的）溶解態(tài)或膠態(tài)的污染物質， 回收有用組分，并使廢水得到深度凈化。 因此， 適合于處理雜質濃度很高的廢水（用作回收利用的方法）， 或是濃度很低的廢水（用作廢水深度處理）。利用物理化學法處理工業(yè)廢水前， 一般要經過預處理， 以減少廢水中的懸浮物、 油類、 有害氣體等雜質， 或調整廢水的pH值， 以提高回收效率、 減少損耗。同時，濃縮的殘渣要 經過后處理以避免二次污染。常用的方法有萃取法、吸附法、離子交換法、膜析法（包括滲析法、電滲析法、反滲透法、超濾法等）。

　　萃取法

萃取法是向污水中加人一種與水不相溶而密度小于水的有機溶劑，充分混合接觸后使污染物重新分配，由水相轉移到溶劑相中，利用溶劑與水的密度差別，將溶劑分離出來，從而使污水得到凈化的方法。再利用溶質與溶劑的沸點差將溶質蒸館回收，再生后的溶劑可循環(huán)使用。使用的溶劑叫萃取劑，提出的物質叫萃取物。萃取是一種液－液相間的傳質過程，是利用污染物（溶質）在水與有機溶劑兩相中的溶解度不同進行分離的。

在選擇萃取劑時，應注意萃取劑對被萃取物（污染物）的選擇性，即溶解能力的大小，通常溶解能力越大，萃取的效果越好；萃取劑與水的密度相差越大，萃取后與水分離就越容易。常用的萃取劑有含氧萃取劑、含磷萃取劑、含氮萃取劑等。常用的萃取設備有脈沖篩板塔、離心萃取機等。

　　吸附法

吸附法處理廢水是利用——種多孔性固體材料（吸附劑）的表面來吸附水中的一種或多種溶解污染物、 有機污染物等（稱為熔質或吸附質），以回收或去除它們，使廢水得以凈化。例如，利用活性炭可吸附廢白水中的盼、 隸、 錯、氧等劇毒物質， 且具有脫色、 除臭等作用。吸附法目前多用于污水的深度處理，可分為靜態(tài)吸附和動態(tài)吸附兩種方法，即在污水分別處于靜態(tài)和流動態(tài)時進行吸 附處理。常用的吸附設備有固定床、移動床和流動床等。

在廢水處理中常用的吸附劑有活性炭、磺化煤、木炭、焦炭、硅藻土、 木屑和吸附樹脂等。以活性炭和吸附樹脂應用較為普遍。一般吸附劑均呈松散多 孔結構，具有巨大的比表面積。其吸附力可分為分子引力（范德華力）、 化學鍵力和靜電引力三種。水處理中大多數吸附是上述三種吸附力共同作用的結果。

吸附劑吸附飽和后必須經過再生，把吸附質從吸附劑的細孔中除去，恢復其吸附能力。再生的方法有加熱再生法、蒸汽吹脫法、化學氧化再生法（濕式氧化、電解氧化和臭氧氧化等）、溶劑再生法和生物再生法等。

　　離子交換法

離子交換法是利用離子交換劑的離子交換作用置換污水中的離子態(tài)污染物質的方法。隨著離子交換樹脂的生產和離子交換技術的發(fā)展，由于效果良好， 操作方便，近年來在回收和處理工業(yè)污水中的有毒物質方面， 得到一定的應用。如用陽離子交換劑去除（回收） 污水中的銅、鎳、鎘、鋅、汞、金、銀、鉑等重金屬。

離子交換法多用于工業(yè)給水處理中的軟化和除鹽，主要去除廢水中的金屬離子。 離子交換軟化法采用Na＋交換樹脂。

　　膜析法

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　　電滲析法

電摻析法是在直流電場的作用下， 利用陰、 陽離子交換膜對溶液中陰陽離子的選擇透過性（即陽膜只允許陽離子通過， 陰膜只允許陰商子通過）， 使一部分溶液中的離子遷移到另一部分溶液中去，使得溶液中的電解質與水分離， 從而達到濃縮、純化、分離的一 種水處理方法。電滲析法是在離子交換技術基礎上發(fā)展起來的新方法， 除用于污水處理外， 還可用于海水除鹽、制備去離子水（純水）等。

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　　反滲透法

反滲透法巳用于含重金屬廢水的處理、污水的深度處理及海水淡化等。在世界淡水供應危機嚴重的今天，反滲透法結合蒸館法的海水淡化技術前景廣闊。 它的另一重要用途是與離子交換系統聯用，作為離子交換的預處理方法以制備去離子的超純水。在廢水處理中，反滲透法主要用于去除與回收重金屬離子，去除鹽、有機物、色度以及放射性元素等。

目前在水處理領域內廣泛應用的半透膜有醋酸纖維素 膜和聚酷膠膜磺化聚苯醋等高聚物。常用的反滲透裝置有管式、螺旋式、中空纖維式及板框式等。滲透水可重復利用。

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　　生物處理法

生物處理法是利用自然環(huán)境中微生物的生物化學作用，氧化分解溶解于污水中或肢體狀態(tài)的有機污染物和某些無機毒物（如氟化物、硫化物），并將其轉化為穩(wěn)定無害的無機物，從而使廢水得以凈化的方法。此法具有投資少、效果好、運行費用低等優(yōu)點，在城市廢水和工業(yè)廢水的處理中得到最廣泛的應用。

現代生物處理法根據微生物在生化反應中是否需要氧氣，分為好氧生物處理和厭氧生物處理兩類。

　　好氧生物處理法

在有氧的條件下，依賴好氧菌和兼氧菌的生化作用完成廢水處理的工藝稱為好氧生物處理法。該法需要有氧的供應。根據好氧微生物在處理系統中所呈現的狀態(tài)，可分為活性污泥法和生物膜法。

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　　活性污泥法

該方法是向曝氣池中富含有機污染物并有細菌的廢水中不斷地通人空氣（曝氣），在一定的時間后就會出現懸浮態(tài)絮狀的泥粒，這實際上是由好氧菌（及兼性好氧菌）所吸附的有機物和好氧菌代謝活動的產物所組成的聚集體， 具有很強的分解有機物的能力，稱之為 “活性污泥”。從曝氣池流出的污水和活性污泥混合液經沉淀池沉淀分離后， 澄清的水被排放，污泥作為種泥回流到曝氣池， 繼續(xù)運作。 這種以活性污泥為主體的生物處理法稱為 活性污泥法” 。廢水在曝氣池中停留4～6h，可除去廢水中的有機物（BOD6）約90%。 活性污泥法有多種池型及運行方式，通常有普通活性污泥法、完全混合式表面曝氣法、吸附再生法等。

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　　生物膜法

生物膜法是使污水連續(xù)流經固體填料（碎石、煤渣或塑料填料），微生物在填料上大量繁殖， 形成污泥狀的膠膜稱為生物膜，利用生物膜處理污水的方法，稱為生物膜法。生物膜主要由大量的菌膠團、真菌、藻類和原生動物組成。 生物膜上的微生物起到和活性污泥同樣的凈化作用， 吸附并降解水中的有機污 染物，從填料上脫落的衰老的生物膜隨處理后的污水流入沉淀池， 經過沉淀池沉淀分離后，使污水得以凈化。常用的生物膜法有生物濾池、生物接觸氧化池、生物轉盤等。

　　厭氧生物處理法

在無氧的條件下，利用厭氧微生物的作用分解、污水中的有機物， 使污水凈化的方法稱為厭氧生物處理法。近年來，世界性的能源緊張， 使污水處理向節(jié)能和實現能源化的方向發(fā)展，從而促進了厭氧微生物處理方法的發(fā)展。 一大批高效新型厭氧生物反應器相繼出現，包括厭氧生物濾池、 升流式厭氧污泥床、 厭氧硫化床等。 它們的共同特點是反應器中生物團體濃度很高， 市泥齡很長， 因此處理能力大大提高， 從而使厭氧生物處理法所具有的能耗小、可以回收能源、 剩余的污泥量少、 生成的污泥穩(wěn)定而易處理、 對高濃度有機廢水處理效率高等優(yōu)點得到充分體現。厭氧生物處理法經過多年的發(fā)展，已經成為污水處理的主要方法之一。

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　　除磷、 脫氮

　　除磷

城市廢水中磷的主要來源是糞便、洗滌劑和某些工業(yè)廢水，以正磷酸鹽、聚磷酸鹽和有機磷的形式溶解于水中。常用的除磷方法有化學法和生物法。

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　　化學法除磷

利用磷酸鹽與鐵鹽、石灰、鋁鹽等反應生成磷酸鐵、磷酸鈣、磷酸鋁等沉淀，將磷從廢水中排除?；瘜W法的特點是磷的去除效率較高，處理結果穩(wěn)定，污泥在處理和處置過程中不會重新釋放磷造成二次污染，但污泥的產量比較大。

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　　生物法除磷

生物法除磷是利用微生物在好氧條件下，對廢水中溶解性 磷酸鹽的過量吸收，沉淀分離而除磷。整個處理過程分為厭氧放磷和好氧吸磷 兩個階段。

含有過量磷的廢水和含磷活性污泥進人厭氧狀態(tài)后，活性污泥中的聚磷商在厭氧狀態(tài)下， 將體內積聚的聚磷分解為無機磷釋放回廢水中。這就是 “ 厭氧放磷”。聚磷菌在分解聚磷時產生的能量除一部分供自己生存外，其余供聚磷菌吸收廢水中的有機物，并在厭氧發(fā)酵產酸菌的作用下轉化成乙酸背，再進一步轉化為PHB （聚自－短基丁酸）儲存于體內。

進入好氧狀態(tài)后，聚磷菌將儲存于體內的PHB進行好氧分解，并釋放出大量能量，一部分供自己增殖， 另一部分供其吸收廢水中的磷酸鹽，以聚磷的形式積聚于體內。這就是 “好氧吸磷”。在此階段， 活性污泥不斷增殖。 除了一部分含磷活性活泥回流到厭氧池外，其余的作為剩余污泥排出系統，達到除磷的目的。

　　脫氮

生活廢水中各種形式的氮占的比例比較恒定：有機氮 50%~60%，氨氮40%～ 50%，亞硝酸鹽與硝酸鹽中的氮占 0～ 5%。它們均來源于人們食物中的蛋白質。脫氮的方法有化學法和生物法兩大類。

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　　化學法脫氮

包括氨吸收法和加氯法。

①氨吸收法。先把廢水的pH值調整到10以上，然后在解吸塔內解吸氨。

②加氯法。在含氨氮的廢水中加氯。通過適當控制加氯量，可以完全除去水中的氨氮。為了減少氯的投加量， 此法常與生物硝化聯用，先硝化再除去微量的殘余氨氮。

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　　生物法脫氮

生物脫氮是在微生物作用下，將有機氮和氨態(tài)氮轉化為氮氣的過程，其中包括硝化和反硝化兩個反應過程。

硝化反應是在好氧條件下，廢水中的氨態(tài)氮被硝化細菌 （亞硝酸菌和硝酸菌）轉化為亞硝酸鹽和硝酸鹽。反硝化反應是在無氧條件下， 反硝化菌將硝酸鹽氮（N03－）和亞硝酸鹽氮（NH2－）還原為氮氣。因此整個脫氮過程需經歷好氧和缺氧兩個階段。

　　來源：水世界論壇水師 knifebluce 提供的資料《污水處理廠施工技術案例精選》

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