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1、精品论文N、P 的投加对活性污泥法处理工业废水的影响孙少龙 1，张雁秋 1，师静 21 江苏省资源环境信息工程重点实验室（中国矿业大学），徐州(221008)2 西南林学院，云南昆明（650224）E-mail: 摘要： N、P 是活性污泥的主体-微生物的重要组成部分，但是成分单一的工业污水中 N、P 的含量不能够满足微生物生长的需要，因此，在处理污水时应该加入 N、P 营养元素；但 是，N、P 投加量的不合理对污水的处理产生的不利影响是非常大的，因此，如何确定 N、P 营养元素投加量成为了重点。本文就如何确定 N、P 的投加量以及投加量是否过量方面进行 研究，从而为活性污泥法处理工业污水实际
2、工程中 N、P 的投加提供一定的帮助。关键词： 营养元素；氮、磷；微生物；投加量氮、磷等营养元素是维持微生物生长、繁殖的重要因素，如果不能满足微生物对营养元 素(N、P)的需要，微生物就不能正常生长繁殖，那么活性污泥对废水的净化功能也将随着微 生物生命的结束而消失1，因此，对于成分单一，氮、磷营养元素比较缺乏的工业废水来说， 氮、磷营养元素的及时、适量投加就显得尤为重要了。1.N、P 对活性污泥的必要性N、P 是活性污泥的主体-微生物的重要组成部分，因此，了解微生物营养需要的基础是 了解细胞的化学组成。细胞的化学分析表明2：微生物细胞含有大量水分(约 80%)，其余为 干物质(约 20%)，干
3、物质由有机物质(约 90%)和无机物质(约 10%)组成。在有机物质中碳占 到了首位（约 53.1%），氮位居第三（约 12.4%）；在无机物质中磷居首位(50%)，其余为硫、 钠等。通常，微生物细胞可表示为 C60H87O23N12P3，由此可见，N、P 对微生物来说是必不 可少的。另一方面，大多数的废水成分庞杂，一般能提供微生物所需的各种营养成分，但是 对于那些成分比较单一的工业污水来说，废水中 N、P 的相对含量非常的少。根据最小因子 定律-微生物生长受相对含量最低而不是绝对含量最少的营养物质的限制-可以看出，用生物 法处理工业废水的时候，N、P 易成为限制性因子。因此，在活性污泥法处理
4、成分单一的工 业污水时，氮、磷的投加是必要的。2.N、P 的投加量对活性污泥法的影响营养元素(N、P)在活性污泥培菌和正常运行阶段都是非常重要的，因此，氮、磷的投加 量对活性污泥法处理成分单一的工业污水产生的影响：2.1 N、P 投加量的不足在活性污泥法处理污水的过程中，氮、磷的投加不足对污水处理的影响主要表现在以下 几个方面：(1)活性污泥絮凝性差 活性污泥在分解有机物时需要配合比例的氮、磷营养元素投加，当氮、磷出现不足的时候，就不能产生足量的微生物分解有机物了。在缺乏营养剂的状态下，活性污泥合成过程中 得不到氮磷的足量的配合，絮凝性随即转差。(2)活性污泥沉降性差 由于活性污泥絮凝性较差，
5、过量细小的活性污泥絮团就更不能发挥较好的沉降性了，丝- 1 -状菌膨胀就是氮、磷营养元素投加不足的一个表现，同样，由于没能合成足够的微生物来应对进流相对高浓度的有机物，活性污泥处于高负荷状态，在污泥负荷较高的状态下，出现活 性污泥沉降性差就成了必然现象了。活性污泥会发生解体或絮凝不佳，所导致的液面浮渣及 泡沫现象也就随之而来。(3)活性污泥处理效率下降 处理效率的下降还是因为合成细菌体的时候营养剂的不足而导致，不能有效和足量的合成。同时，活性污泥结构的松散和因沉降性差而流失是导致活性污泥处理效率差的另一个原 因。(4)二沉池放流出水带呈棕黄色 二沉池放流出水呈现棕黄色有多种原因，其中因为活性污
6、泥缺乏氮、磷营养元素的足够补充而导致活性污泥合成和代谢的故障，就会发生活性污泥的解体，当解体的活性污泥溶解 到水体中时便发现二沉池放流出水的异常了。(5)活性污泥浓度提升困难在活性污泥法处理污水的前期，对活性污泥的培养、驯化阶段，如果氮、磷营养元素投 加不足，就会严重的影响活性污泥的浓度的提升。表现为：活性污泥的浓度低，很长一段时 间后挂膜不成功。活性污泥的培菌阶段，营养元素(N、P)的投加要求和正常培菌一样，需要 严格掌握，但是相对于正常运行时投加营养元素的量而言，是需要略高一点的，基本上要高 过正常值的 15%左右，目的也是在于为活性污泥的快速培菌启动成功提供必要的外围条件， 同时也为活性
7、污泥的培菌过程中快速增殖的活性污泥浓度提供必要的保证。2.2N、P 投加量过多氮、磷营养元素投加过量同样对活性污泥沉降不利的，其在活性污泥法处理污水的过程 中对系统的不良影响主要表现在以下几个方面：(1) 二沉池滋长青苔或藻类 青苔和藻类一样，利用光合作用进行繁殖，需要营养元素(N、P)作为必要元素。当营养剂投加过量时，极易导致在二沉池出水堰口滋生青苔。在水质处理较好时也可发现藻类的踪 迹。其原因是由于投入生化系统的氮、磷过量，活性污泥不能全部利用，就会出现相对的富 营养化现象。由此也会降低生物滤池的处理效率，通常会降低 10%的去除效率，其原因在 于滋生的藻类并不具备降解废水中有机物的能力，
8、其只需要营养剂及阳光作为生长繁殖所需 的能量。(2)二沉池出现浮泥 二沉池发生污泥上浮的原因很多，但由于氮、磷营养元素投加过多导致的活性污泥上浮，多半是活性污泥中存在过量的氮而导致活性污泥在厌氧状态下发生了活性污泥的反硝化现 象。反硝化过程中产生的气体携活性污泥絮团上浮，其上浮状态常呈雪花样片状上浮。(3)活性污泥系统中生物相的变化 氮、磷营养元素投加过量还会导致活性污泥系统中生物相的变化。这些变化可以从观察原生动物种类中得到印证，主要表现在爬行类纤毛虫的数量变化上，如：累枝虫代替钟形虫 占优势等活性污泥原生动物的变化3。从这个方面可以发现氮、磷营养元素投加过多，在一 定时期内对活性污泥中的微
9、生物影响不大，但是长期过量投加，微生物种群将发生变化，对 处理的效果也会产生比较严重的影响。(4) 出水氮、磷含量过高- 5 -活性污泥中微生物的量是一定的，微生物生长所需要的营养元素(N、P)的量也是一定的。如果投加的营养元素(N、P)的量太多，就会有一部分的 N、P 未被利用，它们就会随着 处理过的污水一起排放出二沉池，造成二沉出水中的 N、P 含量过高，会使污水的处理效果 变差，在一定程度上会加剧水体的富营养化。3.N、P 投加量的确定氮、磷投加量的不合理对活性污泥带来的影响是非常严重的，为了避免这样的问题，确 认氮、磷投加量是否合适成了我们研究的重点。3.1 N、P 投加量的计算氮、磷
10、营养元素投加量的确定是合理投加营养剂的前提。在好氧过程中确认投加氮、磷 营养元素的量的时候，通常采用如下的经验比例进行计算，即有机物:氮:磷=100:5:1。比例 式中，有机物可以用 C 来表示，氮可以用 N 来表示，磷用 P 来表示，表达式可以转变为： C:N:P=100:5:1。此比值可以理解为每分解 100g 有机物，对应需要消耗 5g 氮和 1g 的磷，才 能保证活性污泥分解有机物时对营养剂的需求是平衡的。实践中通常用 BOD 值来代替有机 物的值。（1） 氮元素的投加量的计算 氮元素的投加量的计算公式N1 =Q C 5100 1000（1）式中N1 氮元素的需要量，Kg；Q每日处理水
11、量，m3/d；C表示每日所进的污水的有机物的浓度，mg/L；5 有机物：氮：磷=100：5：1 中氮的需求量的比例；100有机物：氮：磷=100：5：1 中有机物的需求量的比例；1000单位换算，转化为千克。通常，如果选用营养剂 A 作为氮的提供源的时候，那么 A 的需要量为:N = N12W=Q C 5W 100 1000（2）式中N2 每日投加的营养剂的量，Kg；W投加的营养剂 A 中氮的含量。（2） 磷元素的投加量的计算 磷元素的投加量的计算公式P1 =Q C 1100 1000（3）式中P1 氮元素的需要量，Kg；Q每日处理水量，m3/d；C表示每日所进的污水的有机物的浓度，mg/L；
12、1 有机物：氮：磷=100:5:1 中磷的需求量的比例；100有机物：氮：磷=100:5:1 中有机物的需求量的比例；1000单位换算，转化为千克。通常，如果选用营养剂 B 作为磷的提供源的时候，那么 B 的需要量为P = P12W=Q C 5W 100 1000（4）式中P2 每日投加的营养剂的量，Kg；W投加的营养剂 B 中磷的百分含量。3.2 N、P 实际投加量在实际的工程应用中往往发现，通过理论计算出的 N、P 投加量往往较实际需求量大， 分析其主要原因是：进流污水、废水中或多或少还是含有营养元素的，如果忽略了这部分营 养元素的含量，按理论投加量投加，就会出现排放水氮、磷超标了。因此，
13、要对进流污水、 废水中氮、磷值引起足够重视，将此部分氮磷含量计算出来，从理论计算值中扣除掉，这样 投加的氮、磷含量就不会过量了。(1) 进流水中氮的含量的计算N = Q C131000（5）式中N3进入生化系统的污水的含氮量，Kg； Q 日处理水量，m3/d； C1进入生化系统的污水中氮的浓度，mg/L；1000单位换算，克转化为千克。 实际上 A 的投加量应为N = N1 N 3W(6)(2) 进流水中磷的含量的计算P = Q C131000（7）式中P3进入生化系统的污水的含磷量，Kg；Q 日处理水量，m3/d；C1进入生化系统的污水中磷的浓度，mg/L；1000单位换算，克转化为千克。
14、实际上 B 的投加量应为= P P(8)P13W4.如何确认 N、P 投加量是否过量要确认 N、P 营养元素投加量是否过量，通常有两种方法：一是通过理论计算并扣除进 流污水、废水在进入生化池后的氮磷含量，由此得出的氮、磷投加需求量，即由式(6)、式(8) 计算而得到的投加量即为需求量，按照此量进行投加；另一种方法为通过检测放流出水的氮、 磷含量。在实际的工程应用中，通常是两种方法结合使用来确认氮、磷营养元素投加量是否 过量。理论上，检测到放流出水的氮磷值越小越好，因为检测值越小，代表微生物对投加补充 的氮磷有效利用率越高，也越不浪费。但是，并不是检测到的氮、磷的含量越小越好，有资 料研究表明4
15、：当检测到的磷含量低于 0.1mg/L，氨氮低于 1mg/L 时，这样的氮、磷浓度是 不支持活性污泥浓度进一步提升的。通常氮磷排放满足国家排放标准即可，这个检测值在氮磷投加是否适量方面的指导作用是明显的。大量的研究表明5，控制出水磷 0.4mg/L，氨氮4mg/L 即可，这样的出水监测到的含量就可以保证活性污泥增长所需的营养剂需求了。5.结论（1）氮、磷营养元素的投加量应该是由理论的计算量去除进水中所含的那部分氮、磷 的量，这样才能够实现营养元素的合理的投加，以免造成营养元素的投加过量，对系统造成 不良影响，以及营养元素资源的浪费。(2) 氮、磷营养元素的不合理投加，对活性污泥法的影响是比较严
16、重的。氮、磷营养元 素不足会引起：活性污泥絮凝性差、活性污泥沉降性差、活性污泥处理效率下降、二沉池放 流出水带呈棕黄色、活性污泥浓度提升困难等现象；氮、磷营养元素投加过量会引起：二沉 池滋长青苔或藻类、二沉池出现浮泥、活性污泥系统中生物相的变化等现象。(3) 对于营养元素是否过量，通常采用投加量理论计算以及出水检测两种方法结合的方 法检测.参考文献(1) 任南琪,马放.污染控制微生物学原理与应用M.北京:化学工业出版社.2003.06. (2) 郑平,冯孝善.废物生物处理M.北京:高等教育出版社.2006.01.(3) 张建丰.活性污泥法工艺控制M.北京:中国电力出版社.2007.01 .(4
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18、ormation Engineering (ChinaUniversity of Mining Technology), Xu Zhou (221008)2 Southwest Forestry University ,Kun Ming (650224)AbstractNutrients (N, P) play an important part of micro-organisms ,that are the principal parts of activatedsludge. But the industrial sewage lacking N, P are not able to m
19、eet the needs of microbial growth. Therefore, we should add in N, P nutrients in the industrial sewage. But nutrient unreasonable dosage and the ways are the negative impacts to sewage depurated, so, how to determine N, P nutrient dosage becomes the emphases. This dissertation do some studies from the dosage, in order to offer some helps for us in the project.Key words: Nutrient; N、P; Microbial; Dosage