氮和磷是生物的重要營(yíng)養源，隨著(zhù)化肥、洗滌劑和農藥普遍使用，天然水體中氮、磷含量急劇增加，水體中藍藻、綠藻大量繁殖，水體缺氧并產(chǎn)生毒素，使水質(zhì)惡化，對水生生物和人體健康產(chǎn)生很大的危害。然而,我國現有的城市污水處理廠(chǎng)主要集中于有機物的去除，污（廢）水一級處理只是除去水中的沙礫及懸浮固體；在好氧生物處理中，生活污水經(jīng)生物降解，大部分的可溶性含碳有機物被去除。
同時(shí)產(chǎn)生NH3-N 、
和
和
，其中25%的氮和19%左右的磷被微生物吸收合成細胞，通過(guò)排泥得到去除；二級生物處理則是去除水中的可溶性有機物，能有效地降低污水中的 和 ,但對N、P等營(yíng)養物只能去除10%～20%,其結果遠不能達到二級排放標準。因此研究開(kāi)發(fā)經(jīng)濟、高效的,適于現有污水處理廠(chǎng)改造的脫氮除磷工藝顯得尤為重要。
生物脫氮除磷機理
生物脫氮機理
污水生物脫氮的基本原理就是在將有機氮轉化為氨態(tài)氮的基礎上，先利用好氧段經(jīng)硝化作用，由硝化細菌和亞硝化細菌的協(xié)同作用，將氨氮通過(guò)硝化作用轉化為亞硝態(tài)氮、硝態(tài)氮，即，將 轉化為 和 。在缺氧條件下通過(guò)反硝化作用將硝氮轉化為氮氣，即，將 （經(jīng)反亞硝化）和 （經(jīng)反硝化）還原為氮氣，溢出水面釋放到大氣，參與自然界氮的循環(huán)。水中含氮物質(zhì)大量減少，降低出水的潛在危險性，達到從廢水中脫氮的目的。
○1硝化——短程硝化： 
硝化——全程硝化（亞硝化+硝化）： 
○2反硝化——反硝化脫氮： 
反硝化——厭氧氨氧化脫氮： 
反硝化——厭氧氨反硫化脫氮： 
廢水中氮的去除還包括靠微生物的同化作用將氮轉化為細胞原生質(zhì)成分。主要過(guò)程如下：氨化作用是有機氮在氨化菌的作用下轉化為氨氮。硝化作用是在硝化菌的作用下進(jìn)一步轉化為硝酸鹽氮。其中亞硝酸菌和硝酸菌為好氧自養菌，以無(wú)機碳化合物為碳源，從 或 的氧化反應中獲取能量。其中硝化的最佳溫度在純培養中為25-35℃，在土壤中為30-40℃，最佳pH值偏堿性。反硝化作用是反硝化菌（大多數是異養型兼性厭氧菌，DO<0.5mg/L）在缺氧的條件下，以硝酸鹽氮為電子受體，以有機物為電子供體進(jìn)行厭氧呼吸，將硝酸鹽氮還原為N2或NO2-同時(shí)降解有機物。
生物除磷原理
磷在自然界以2種狀態(tài)存在：可溶態(tài)或顆粒態(tài)。所謂的除磷就是把水中溶解性磷轉化為顆粒性磷，達到磷水分離。廢水在生物處理中,在厭氧條件下,聚磷菌的生長(cháng)受到抑制,為了自身的生長(cháng)便釋放出其細胞中的聚磷酸鹽,同時(shí)產(chǎn)生利用廢水中簡(jiǎn)單的溶解性有機基質(zhì)所需的能量,稱(chēng)該過(guò)程為磷的釋放。進(jìn)入好氧環(huán)境后,活力得到充分恢復,在充分利用基質(zhì)的同時(shí),從廢水中攝取大量溶解態(tài)的正磷酸鹽,從而完成聚磷的過(guò)程。將這些攝取大量磷的微生物從廢水中去除,即可達到除磷的目的。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
厭氧釋放磷的過(guò)程
聚磷菌在厭氧條件下，分解體內的多聚磷酸鹽產(chǎn)生ATP，利用ATP以主動(dòng)運輸方式吸收產(chǎn)酸菌提供的三類(lèi)基質(zhì)進(jìn)入細胞內合成PHB。與此同時(shí)釋放出于環(huán)境中。
好氧吸磷過(guò)程
聚磷菌在好氧條件下，分解機體內的PHB和外源基質(zhì)，產(chǎn)生質(zhì)子驅動(dòng)力將體外的輸送到體內合成ATP和核酸，將過(guò)剩的聚合成細胞貯存物：多聚磷酸鹽（異染顆粒）。
