总氮和总磷的关系(值得你关注)

总氮和总磷的关系(值得你关注)
水体富营养化是水体衰老的现象,氮、磷元素的大量排放会造成水体的富营养化,因此我国将总氮和总磷作为评价污水厂处理效果的重要考核指标。随着"水十条"的颁布,总氮和总磷指标开始引起重视。
今天我们一起来了解下总氮和总磷。
一、总氮和总磷定义
总氮
水中各种形态无机和有机氮的总量,包括NO₃⁻、NO₂⁻和NH₄⁺等无机氮和蛋白质、氨基酸和有机胺等有机氮。
总磷
正磷酸盐、缩合硫酸盐、焦磷酸盐、偏磷酸盐和有机团结合的磷酸盐等形式的总称。其主要来源于生活污水、化肥、有机磷农药及近代洗涤剂所用的磷酸盐增洁剂等。水体中的磷是藻类生长需要的一种关键元素,过量磷是造成水体污秽异臭,使湖泊发生富营养化和海湾出现赤潮的主要原因。
二、总氮与总磷的关系
简单来说,总氮和总磷都是反映水体富营养化的主要指标,同种废水中,总氮和总磷都需要处理到一个比较低的浓度。防治水体富营养化首要控制指标就是总磷和总氮。
三、标准限值
我国《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)规定总磷总氮允许值如下(单位mg/L):
分类项目 | Ⅰ类 | Ⅱ类 | Ⅲ类 | Ⅳ类 | Ⅴ类 |
|---|---|---|---|---|---|
总磷(以P计) | 0.02 | 0.1 | 0.2 | 0.3 | 0.4 |
总氮(湖库,以N计) | 0.2 | 0.5 | 1.0 | 1.5 | 2.0 |
四、总氮总磷超标原因
污水总磷超标的原因
好氧段的聚磷菌,不能大量摄取溶解性磷;
排泥不畅,沉淀效果不理想;
因二沉池增大还原,电位增高,造成磷释放,就会产生总磷超标。
污水总氮超标的原因
内、外回流比——生物反硝化系统外回流比较单纯生物硝化系统要小。
反硝化系统污泥沉速较快。缺氧区溶解氧DO过高。
温度调控不当——当低于15℃时,反硝化速率将明显降低,至5℃时,反硝化将趋于停止。
BOD₅/TKN——因为反硝化细菌是在分解有机物的过程中进行反硝化脱氮的,所以进入缺氧区的污水中必须有充足的有机物,才能保证反硝化的顺利进行。
污泥负荷与污泥龄——由于生物硝化是生物反硝化的前提,只有良好的硝化,才能获得高效而稳定的反硝化。因而,脱氮系统也必须采用低负荷或超低负荷,并采用高污泥龄。
五、如何有效处理总氮和总磷
对于总磷:
1. 后端投加除磷剂解决。
经过生化后,磷一般都以正磷酸盐形态存在,铁盐、铝盐对磷都有很好的去除效果。(PS:除磷剂是针对总磷中的无机磷的,对有机磷无效,所以使用效果不一,需根据实际情况判断。)
2. 化学法除总磷。
向含磷污水中投加石灰,污水中的磷与石灰中的钙发生反应生成沉淀,反应式如下:
5Ca2++7OH−+3H2PO4−=Ca5(OH)(PO4)3+3H2O3. 活性炭吸附:
利用活性炭巨大的比表面积,充分吸附废水中残余的磷,处理效果更佳;或者在混凝剂的作用下,使废水中的胶体和细微悬浮物聚成絮凝体,然后予以分离除去的水处理方法。
4. 通过调节微生物营养比例、DO值、污泥浓度等因素,调整生化处理效果,提高生化去除率;
5. 添加污水处理工艺设备,进一步对总磷进行处理。
对于总氮:
目前有采用离子交换、膜渗透、吸附以及生物脱氮的方法。
1. 化学法去除总氮:
先测试总氮的浓度,如果浓度差值不大,建议直接用氨氮去除剂处理,这样氨氮处理下来了,总氮也会随之降低。(PS:氨氮去除剂只适用于去除总氮中的氨氮,而总氮和氨氮的比例会根据水质不一样而有所不同,所以使用的处理效果不一,也根据实际情况判断。)
2. 污水厂内的生物脱氮反应是一个两段式反应过程,在每一段进行合理的工艺控制,从而使出水总氮合格达标。这也是总氮的控制难点,在污水厂中实现总氮的控制达标,首先要了解生物脱氮的反应机理,然后有选择地进行工艺管控。比较常见的就是AO工艺,还有增加了除磷的AAO工艺,也有SBR工艺及其变种,还有各类氧化沟工艺,利用时间和空间上的交替实现的总氮处理。
九江市美景水处理科技有限公司是集水处理药剂销售、环保咨询、设计、研发、设备生产、工程总包(EPC)、运营管理(O&M)及环保工程建造于一体的综合性环保高新技术企业……(企业简介略)
江西中跃环保科技有限公司(位于江西九江,主营一体化污水处理设备)在承接总氮总磷达标项目时,可根据原水TN/TP浓度、出水标准(地表水Ⅰ~Ⅴ类/一级A/一级B)及客户预算,灵活选用生物脱氮+生物除磷+化学除磷+深度处理的组合工艺,提供从工艺设计、设备成套到调试达标、运营维护的全流程解决方案:
一、总氮总磷排放标准速查表
标准/类别 | TN限值(mg/L) | TP限值(mg/L) | 适用场景 | 江西中跃推荐工艺 |
|---|---|---|---|---|
GB 3838-2002 Ⅰ类 | 0.2 | 0.02 | 源头水、国家自然保护区 | 多级AO+MBR+UF/RO+多级消毒 |
GB 3838-2002 Ⅱ类 | 0.5 | 0.1 | 集中式饮用水源一级保护区 | AO/A²/O+MBR+深度处理 |
GB 3838-2002 Ⅲ类 | 1.0 | 0.2 | 集中式饮用水源二级保护区、渔业水域 | A²/O+化学除磷+深度处理 |
GB 3838-2002 Ⅳ类 | 1.5 | 0.3 | 一般工业用水、非接触娱乐用水 | A/O+化学除磷+二沉池 |
GB 3838-2002 Ⅴ类 | 2.0 | 0.4 | 农业用水、一般景观 | 接触氧化+化学除磷 |
GB 18918-2002 一级A | ≤15(≤12℃) | ≤0.5(≤12℃) | 排入Ⅲ类水域 | A²/O+化学除磷+深度处理+消毒 |
GB 18918-2002 一级B | ≤20(≤12℃) | ≤1.0 | 排入Ⅳ、Ⅴ类水域 | A/O+化学除磷+二沉池+消毒 |
二、总磷达标设备配套(对应原文五大处理方法)
1. 生物除磷系统(原文"调节微生物营养比例、DO值、污泥浓度")
工艺段 | 江西中跃可提供的配置 |
|---|---|
厌氧池(释磷) | 碳钢防腐/钢筋混凝土池体,DO<0.2mg/L(严格厌氧),HRT=1~2h,低速搅拌机(功率8~12W/m³) |
缺氧池(反硝化除磷) | 碳钢防腐池体,DO<0.5mg/L,低速搅拌机,内回流泵(R=200%~400%) |
好氧池(吸磷+硝化) | 微孔刚玉/EPDM曝气器,DO=2~4mg/L,变频风机,填料可选(组合纤维/弹性填料) |
二沉池 | 竖流式/平流式/辐流式沉淀池,表面负荷0.6~1.0m³/m²·h,配套刮吸泥机 |
剩余污泥排放 | 聚磷菌在好氧段吸磷后,通过排放剩余污泥将磷移出系统 |
生物除磷关键控制参数(与原文超标原因一一对应):
原文超标原因 | 控制措施 | 江西中跃配套 |
|---|---|---|
① 聚磷菌不能大量摄取溶解性磷 | 保证厌氧段DO<0.2mg/L、好氧段DO=2~4mg/L、BOD₅/TP≥20~30、SRT=3.5~7d | DO/pH/MLSS在线仪+PLC控制柜 |
② 排泥不畅,沉淀效果不理想 | 加大排泥量、提高沉淀效率 | 刮泥机检修/更换+污泥界面仪+电动排泥阀,泥层>1.0~1.5m自动排泥 |
③ 二沉池增大还原,电位增高,磷释放 | 防止二沉池厌氧:及时排泥、提高DO、污泥回流前曝气再生 | 污泥回流曝气再生槽+回流泵+DO在线监测 |
2. 化学除磷自动加药系统(原文"后端投加除磷剂"/"投加石灰化学法")
设备组成 | 江西中跃可提供的配置 |
|---|---|
除磷剂溶药/储药桶 | PE材质(200~2000L),耐腐蚀,带人孔及排污口 |
搅拌机 | 顶入式,转速60~120r/min,不锈钢304轴+PP桨叶 |
计量泵 | 机械隔膜/电磁隔膜计量泵,流量可调,带冲程调节及故障报警;可与出水TP在线仪或流量计PID联动 |
石灰(Ca(OH)₂)加药装置(对应原文"投加石灰") | PE储罐+螺旋给料机+石灰乳搅拌罐+计量泵,pH联动控制 |
铁盐/铝盐加药装置(对应原文"铁盐、铝盐效果好") | PAC(聚合氯化铝)/FeCl₃(三氯化铁)/PFS(聚合硫酸铁)PE储罐+搅拌机+计量泵 |
PAM(助凝剂)加药装置 | PE桶+低速搅拌机(30~60r/min)+计量泵,投加量0.5~2mg/L |
絮凝反应池 | 碳钢防腐/玻璃钢池体,机械/水力搅拌,反应时间10~20min |
斜管沉淀池 | PP/玻璃钢斜管(Φ50~80mm)+排泥系统 |
pH回调系统 | H₂SO₄加药装置+pH在线仪联动,将出水pH回调至6~9 |
除磷剂选型(与原文"铁盐、铝盐对磷都有很好的去除效果"对应):
除磷剂 | 反应原理 | 投加量参考 | 江西中跃建议 |
|---|---|---|---|
PAC(聚合氯化铝) | Al³⁺+PO₄³⁻→AlPO₄↓(Ksp≈9.84×10⁻²¹) | 15~40mg/L(以Al₂O₃计) | ★首选,适用性最广 |
FeCl₃(三氯化铁) | Fe³⁺+PO₄³⁻→FePO₄↓(Ksp≈1.3×10⁻²²) | 10~30mg/L(以Fe³⁺计) | ★效果好,但增加Cl⁻负荷和污泥量 |
PFS(聚合硫酸铁) | Fe³⁺+PO₄³⁻→FePO₄↓ | 10~25mg/L(以Fe³⁺计) | ★不含Cl⁻,污泥沉降性好 |
Ca(OH)₂(石灰乳)(对应原文"投加石灰") | 5Ca²⁺+7OH⁻+3H₂PO₄⁻→Ca₅(OH)(PO₄)₃+3H₂O | 按Ca:P=5:3摩尔比,pH需调至10~11 | 兼具除重金属效果;需回调pH |
复合除磷剂 | 铁-铝-钙复合配方 | 5~20mg/L | 用量少效果好,适合高标准排放 |
3. 活性炭吸附系统(原文"活性炭吸附残余磷")
设备组成 | 江西中跃可提供的配置 |
|---|---|
活性炭吸附柱 | 碳钢防腐/不锈钢/PP材质,装填颗粒活性炭(GAC,碘值≥1000mg/g)或活性炭纤维(ACF,比表面积1300~2500m²/g) |
反洗系统 | 反洗水泵+空气擦洗系统,定期反洗恢复吸附容量 |
活性炭再生系统(可选) | 热再生炉(600~800℃)或化学再生(NaOH溶液),恢复活性炭吸附能力 |



