水污染控制工程
第 10章 城市污水的深度处理
内蒙古科技大学环境工程教研室
城市污水经传统的二级处理以后，虽然绝大部
分悬浮固体和有机物被去除了，但还残留微量的悬
浮固体和溶解的有害物，如氮和磷等化合物。氮磷
为植物营养物质，能助长藻类和水生生物，引起水
体的富营养化，影响饮用水水源。
如二级污水处理厂出水进一步处理，当出流
标准是某种特定的污染物时，则处理工艺称为 深度
处理 。若是全面提高出水水质，则称为 三级处理 。
第一节 氮、磷的去除
一、氮的去除
废水中的氮以有机氮、氨氮、亚硝酸氮和硝酸氮
四种形式存在。生活污水中有机氮约占 60%，氨
氮约占 40%，硝态氮含量极低。
氮的去除方法有化学法和生物法，其中化学法主
要有吹脱法、折点加氯法、离子交换法。
1,化学法除氮
（ 1）吹脱法
废水中,NH3与 NH4以如下的平衡状态共存,
这一平衡受 pH值的影响,pH值为 10.5~11.5时，因废
水中的氮呈饱和状态而逸出，所以吹脱法常需加石灰。吹
脱过程包括将废水的 pH值提高至 10.5~11.5，然后曝气，
这一过程在吹脱塔中进行。
?? ??? OHNHOHNH 423
（ 2）折点加氯法
含氨氮的水加氯时，有下列反应,
通过适当的控制，可完全去除水中的氨氮。为减少氯的投
量，常与生物硝化联用，先硝化再除微量的残留氨氮。
(3) 离子交换法
常用天然的离子交换剂，如沸石等。与合成树脂相比，天
然离子交换剂价格便宜且可用石灰再生。
2、生物除氮
(1) 生物脱氮机理
生物脱氮是在微生物的作用下，将有机氮和氨态氮转化
为 N2和 NxO气体的过程。其中包括硝化和反硝化两个反应过
程。
a.氨化反应,
新鲜污水中，含氮化合物主要是以有机氮，如蛋白质、尿
素、胺类化合物、硝基化合物以及氨基酸等形式存在的，
此外也含有少数的氨态氮如 NH3及 NH4+等。
微生物分解有机氮化合物产生氨的过程称为 氨化作用,很
多细菌、真菌和放线菌都能分解蛋白质及其含氮衍生物，
其中分解能力强，并释放出氨的微生物称为氨化微生物，
在氨化微生物的作用下，有机氮化合物分解、转化为氨态
氮，以氨基酸为例,
b.硝化反应,
硝化反应是在好氧条件下，将 NH4+转化为 NO2-和 NO3-的过程。
总反应方程式
?硝化细菌是化能自养菌，生长率低，对环境条件变化较为敏感。
温度，溶解氧，污泥龄,pH，有机负荷等都会对它产生影响。
硝化过程的影响因素
硝化菌是自养菌，其世代周期长（约 3天）,污泥龄应大于 2
倍的时代周期长。
硝化菌生长率低，受环境条件影响大，适宜温度 20-30℃,低
于 15 ℃,反应速率下降,5 ℃ 几乎完全停止。
硝化菌是自养菌，当 BOD5值过高时，异养菌快速生长，抑制
了硝化菌的生长。
硝化过程需氧，在硝化反应的曝气池内，溶解氧含量不得低
于 1mg/L，多数学者建议溶解氧应保持在 1.2~2.0mg/l。
硝化产生 H+，为促进反应,PH值保持 7-8。
反硝化反应是指在无氧的条件下，反硝化菌将硝酸盐氮 (NO3-)
和亚硝酸盐氮 (NO2-)还原为氮气的过程。
c.反硝化反应,
总反应方程式
?反硝化菌属异养兼性厌氧菌，在有氧存在时，它会以 O2为电子
进行呼吸；在无氧而有 NO3-或 NO2-存在时，则以 NO3-或 NO2-为电
子受体，以有机碳为电子供体和营养源进行反硝化反应。
硝化池中,
OHCONOHCONHOHC 22275M23ZYX ??? ????
d.合成反应,
反硝化池中,
O1 9 HNOH3C3HCOOH1 4 C H3 N O 2275M233 ?? ????? ??
反硝化过程的影响因素
反硝化需要碳源，当废水中 BOD5/TN＞ 3～ 5时，认为碳源充
足，勿需另加碳源，当废水中 BOD5/TN＜ 3～ 5时，需另加碳
源，一般加甲醇。
PH值适宜值为 6.5～ 7.5。
温度：最适宜温度是 20-40℃,低于 15℃ 反硝化反应速率最
低。
溶解氧：反硝化菌是兼性菌，反硝化过程在无氧条件下，利
用 NO3-或 NO2-中的氧进行呼吸，另外，反硝化菌体内某些酶
系统合成又需要氧分子，所以反硝化反应在缺氧状态下进行，
溶解氧不能大，同又不能为零,SO ＜ 0.5mg/l。
（ 2）生物脱氮工艺
1969年由美国的 Barth提出，它将有机物氧化，硝化及反硝化段独立开来，
每一部分都有其自己的沉淀池和各自独立的污泥回流系统。
a,三段生物脱氮工艺
因前两段可合并，逐渐变为两段后置反硝化,
b,Bardenpho生物脱氮工艺
设立两个缺氧段，第一段利用原水中的有机物为碳源和第一
好氧池中回流的含有硝态氮的混合液进行反硝化反应。
为进一步提高脱氮效率，废水进入第二段反硝化反应器，利
用内源呼吸碳源进行反硝化。
曝气池用于吹脱废水中的氮气，提高污泥的沉降性能，防止
在二沉池发生污泥上浮现象。
缺氧段位于系统前面，从曝气池末端回流含有大量硝酸盐的
混合液，在缺氧池中进行反硝化脱氮，反硝化反应以原污水
中的有机物为碳源，这是目前通称的缺氧 -好氧（ AO）反硝
化生物脱氮工艺。
c,缺氧 -好氧生物脱氮工艺
A/O 工艺
二、磷的去除
磷也是有机物中的一种主要元素，是仅次于氮的微生物生
长的重要元素。
磷主要来自：人体排泄物以及合成洗涤剂、牲畜饲养场及
含磷工业废水。
危害：促进藻类等浮游生物的繁殖，破坏水体耗氧和复氧
平衡，水质迅速恶化，危害水产资源。
污水中的磷以正磷酸盐、聚磷酸盐和有机磷等形式溶解于
水中。
处理方法有化学法和生物法。
1.化学法除磷
通过投加铝盐、铁盐、石灰等化学药剂反应生成不溶的沉淀
物。
2.生物法（强化）除磷
普通活性污泥法剩余污泥中磷含量约占微生物干重的 1.5-2.0
％，通过同化作用可去除磷 12－ 20％。 生物法（强化）除磷
利用好氧微生物中聚磷菌在好氧条件下对污水中溶解性磷酸
盐过量吸收作用，然后沉淀分离而除磷。生物强化除磷工艺
可以使得系统排除的剩余污泥中磷含量占到干重 5％－ 6％。
生物除磷机理图
厌氧环境中：污水中的有机物在厌氧发酵产酸菌的作用下
转化为乙酸苷；而活性污泥中的聚磷菌在厌氧的不利状态
下，将体内积聚的聚磷分解，分解产生的能量一部分供聚
磷菌生存，另一部分能量供聚磷菌主动吸收乙酸苷转化为
PHB(聚 β羟基丁酸 )的形态储藏于体内。聚磷分解形成的
无机磷释放回污水中，这就是 厌氧释磷 。
好氧环境中：聚磷菌将储存于体内的 PHB进行好氧分解并
释出大量能量供聚磷菌增殖等生理活动，部分供其主动吸
收污水中的磷酸盐，以聚磷的形式积聚于体内，这就是 好
氧吸磷 。
生物除磷机理
三, 生物除磷及生物脱氮除磷工艺
A/O法是由厌氧池和好氧池组成的同时去除污水中有机污染
物及磷的处理系统。
1,A/O生物除磷工艺
图 18-7 厌氧 -好氧除磷工艺流程
2,A2/O生物脱氮除磷工艺
3,改进的 Bardenpho生物脱氮除磷工艺
4,UCT工艺
UCT工艺
5,SBR工艺
6,Phostrip去除磷工艺
第二节 城市污水的深度处理
一, 活性碳吸附
主要去除传统活性污泥法出流中的难降解化合物，残留的
无机化合物，如氮，硫化物和重金属。
二, 投加粉末活性炭的活性污泥工艺
该工艺是将活性炭直接加入曝气池中，使生物氧化与物理
吸附同时进行。
在废水的深度处理中，应用化学氧化法可去除氨氮，降低
残留有机物的浓度及减少水中细菌和病毒的数量。
三, 化学氧化法
第 10章 城市污水的深度处理
内蒙古科技大学环境工程教研室
城市污水经传统的二级处理以后，虽然绝大部
分悬浮固体和有机物被去除了，但还残留微量的悬
浮固体和溶解的有害物，如氮和磷等化合物。氮磷
为植物营养物质，能助长藻类和水生生物，引起水
体的富营养化，影响饮用水水源。
如二级污水处理厂出水进一步处理，当出流
标准是某种特定的污染物时，则处理工艺称为 深度
处理 。若是全面提高出水水质，则称为 三级处理 。
第一节 氮、磷的去除
一、氮的去除
废水中的氮以有机氮、氨氮、亚硝酸氮和硝酸氮
四种形式存在。生活污水中有机氮约占 60%，氨
氮约占 40%，硝态氮含量极低。
氮的去除方法有化学法和生物法，其中化学法主
要有吹脱法、折点加氯法、离子交换法。
1,化学法除氮
（ 1）吹脱法
废水中,NH3与 NH4以如下的平衡状态共存,
这一平衡受 pH值的影响,pH值为 10.5~11.5时，因废
水中的氮呈饱和状态而逸出，所以吹脱法常需加石灰。吹
脱过程包括将废水的 pH值提高至 10.5~11.5，然后曝气，
这一过程在吹脱塔中进行。
?? ??? OHNHOHNH 423
（ 2）折点加氯法
含氨氮的水加氯时，有下列反应,
通过适当的控制，可完全去除水中的氨氮。为减少氯的投
量，常与生物硝化联用，先硝化再除微量的残留氨氮。
(3) 离子交换法
常用天然的离子交换剂，如沸石等。与合成树脂相比，天
然离子交换剂价格便宜且可用石灰再生。
2、生物除氮
(1) 生物脱氮机理
生物脱氮是在微生物的作用下，将有机氮和氨态氮转化
为 N2和 NxO气体的过程。其中包括硝化和反硝化两个反应过
程。
a.氨化反应,
新鲜污水中，含氮化合物主要是以有机氮，如蛋白质、尿
素、胺类化合物、硝基化合物以及氨基酸等形式存在的，
此外也含有少数的氨态氮如 NH3及 NH4+等。
微生物分解有机氮化合物产生氨的过程称为 氨化作用,很
多细菌、真菌和放线菌都能分解蛋白质及其含氮衍生物，
其中分解能力强，并释放出氨的微生物称为氨化微生物，
在氨化微生物的作用下，有机氮化合物分解、转化为氨态
氮，以氨基酸为例,
b.硝化反应,
硝化反应是在好氧条件下，将 NH4+转化为 NO2-和 NO3-的过程。
总反应方程式
?硝化细菌是化能自养菌，生长率低，对环境条件变化较为敏感。
温度，溶解氧，污泥龄,pH，有机负荷等都会对它产生影响。
硝化过程的影响因素
硝化菌是自养菌，其世代周期长（约 3天）,污泥龄应大于 2
倍的时代周期长。
硝化菌生长率低，受环境条件影响大，适宜温度 20-30℃,低
于 15 ℃,反应速率下降,5 ℃ 几乎完全停止。
硝化菌是自养菌，当 BOD5值过高时，异养菌快速生长，抑制
了硝化菌的生长。
硝化过程需氧，在硝化反应的曝气池内，溶解氧含量不得低
于 1mg/L，多数学者建议溶解氧应保持在 1.2~2.0mg/l。
硝化产生 H+，为促进反应,PH值保持 7-8。
反硝化反应是指在无氧的条件下，反硝化菌将硝酸盐氮 (NO3-)
和亚硝酸盐氮 (NO2-)还原为氮气的过程。
c.反硝化反应,
总反应方程式
?反硝化菌属异养兼性厌氧菌，在有氧存在时，它会以 O2为电子
进行呼吸；在无氧而有 NO3-或 NO2-存在时，则以 NO3-或 NO2-为电
子受体，以有机碳为电子供体和营养源进行反硝化反应。
硝化池中,
OHCONOHCONHOHC 22275M23ZYX ??? ????
d.合成反应,
反硝化池中,
O1 9 HNOH3C3HCOOH1 4 C H3 N O 2275M233 ?? ????? ??
反硝化过程的影响因素
反硝化需要碳源，当废水中 BOD5/TN＞ 3～ 5时，认为碳源充
足，勿需另加碳源，当废水中 BOD5/TN＜ 3～ 5时，需另加碳
源，一般加甲醇。
PH值适宜值为 6.5～ 7.5。
温度：最适宜温度是 20-40℃,低于 15℃ 反硝化反应速率最
低。
溶解氧：反硝化菌是兼性菌，反硝化过程在无氧条件下，利
用 NO3-或 NO2-中的氧进行呼吸，另外，反硝化菌体内某些酶
系统合成又需要氧分子，所以反硝化反应在缺氧状态下进行，
溶解氧不能大，同又不能为零,SO ＜ 0.5mg/l。
（ 2）生物脱氮工艺
1969年由美国的 Barth提出，它将有机物氧化，硝化及反硝化段独立开来，
每一部分都有其自己的沉淀池和各自独立的污泥回流系统。
a,三段生物脱氮工艺
因前两段可合并，逐渐变为两段后置反硝化,
b,Bardenpho生物脱氮工艺
设立两个缺氧段，第一段利用原水中的有机物为碳源和第一
好氧池中回流的含有硝态氮的混合液进行反硝化反应。
为进一步提高脱氮效率，废水进入第二段反硝化反应器，利
用内源呼吸碳源进行反硝化。
曝气池用于吹脱废水中的氮气，提高污泥的沉降性能，防止
在二沉池发生污泥上浮现象。
缺氧段位于系统前面，从曝气池末端回流含有大量硝酸盐的
混合液，在缺氧池中进行反硝化脱氮，反硝化反应以原污水
中的有机物为碳源，这是目前通称的缺氧 -好氧（ AO）反硝
化生物脱氮工艺。
c,缺氧 -好氧生物脱氮工艺
A/O 工艺
二、磷的去除
磷也是有机物中的一种主要元素，是仅次于氮的微生物生
长的重要元素。
磷主要来自：人体排泄物以及合成洗涤剂、牲畜饲养场及
含磷工业废水。
危害：促进藻类等浮游生物的繁殖，破坏水体耗氧和复氧
平衡，水质迅速恶化，危害水产资源。
污水中的磷以正磷酸盐、聚磷酸盐和有机磷等形式溶解于
水中。
处理方法有化学法和生物法。
1.化学法除磷
通过投加铝盐、铁盐、石灰等化学药剂反应生成不溶的沉淀
物。
2.生物法（强化）除磷
普通活性污泥法剩余污泥中磷含量约占微生物干重的 1.5-2.0
％，通过同化作用可去除磷 12－ 20％。 生物法（强化）除磷
利用好氧微生物中聚磷菌在好氧条件下对污水中溶解性磷酸
盐过量吸收作用，然后沉淀分离而除磷。生物强化除磷工艺
可以使得系统排除的剩余污泥中磷含量占到干重 5％－ 6％。
生物除磷机理图
厌氧环境中：污水中的有机物在厌氧发酵产酸菌的作用下
转化为乙酸苷；而活性污泥中的聚磷菌在厌氧的不利状态
下，将体内积聚的聚磷分解，分解产生的能量一部分供聚
磷菌生存，另一部分能量供聚磷菌主动吸收乙酸苷转化为
PHB(聚 β羟基丁酸 )的形态储藏于体内。聚磷分解形成的
无机磷释放回污水中，这就是 厌氧释磷 。
好氧环境中：聚磷菌将储存于体内的 PHB进行好氧分解并
释出大量能量供聚磷菌增殖等生理活动，部分供其主动吸
收污水中的磷酸盐，以聚磷的形式积聚于体内，这就是 好
氧吸磷 。
生物除磷机理
三, 生物除磷及生物脱氮除磷工艺
A/O法是由厌氧池和好氧池组成的同时去除污水中有机污染
物及磷的处理系统。
1,A/O生物除磷工艺
图 18-7 厌氧 -好氧除磷工艺流程
2,A2/O生物脱氮除磷工艺
3,改进的 Bardenpho生物脱氮除磷工艺
4,UCT工艺
UCT工艺
5,SBR工艺
6,Phostrip去除磷工艺
第二节 城市污水的深度处理
一, 活性碳吸附
主要去除传统活性污泥法出流中的难降解化合物，残留的
无机化合物，如氮，硫化物和重金属。
二, 投加粉末活性炭的活性污泥工艺
该工艺是将活性炭直接加入曝气池中，使生物氧化与物理
吸附同时进行。
在废水的深度处理中，应用化学氧化法可去除氨氮，降低
残留有机物的浓度及减少水中细菌和病毒的数量。
三, 化学氧化法
