本研究拟定对厌氧释磷污泥在反硝化脱氮过程中存在的除磷现象进行研究，探索释磷污泥的复合生物菌群利用厌氧/缺氧代谢膜式进行反硝化队磷的机理，从根本上消除生物除磷脱氨系统硝酸盐对厌氧释磷的抑制作用 ；同时利用厌氧阶段聚磷菌以PHB或糖原形式贮存的COD作为反硝化过程的电子授体，改变反硝化过程直接消耗低分子有机物的脱氮模式，缓解生物除磷脱氮系统反硝化和厌氧释磷对低分子有机物的竞争；利用反硝化同时除磷系统实现城市污水低碳耗，低能耗条件下的生物除磷脱氮。 2100433B

城市污水中磷酸盐按物理特性可以划分为溶解态磷和颗粒态磷，按化学特性可以划分为正磷酸盐、聚合磷酸盐和有机磷酸盐。城市污水中磷酸盐的主要来源为人类活动的排泄物、废弃物和工业废水。污水除磷包括两个必要的过程，首先将污水中溶解性含磷物质转化成不溶性颗粒形态，然后通过将颗粒固体去除从而达到污水除磷的目的。能够结合磷酸盐实现除磷的固体包括难溶性金属磷酸盐化学沉淀物和富磷的生物固体。根据产生固体颗粒的不同，除磷技术分为化学除磷和生物除磷。

污水生物除磷主要是利用聚磷菌（属于不动杆菌属、气单胞菌属和假单胞菌属等）在厌氧条件下释放磷和在好氧条件下蓄积磷的作用。根据Holmers提出的活性污泥化学组成经验式C₁₁₈H₁₇₀O₅₁N₁₇P和Sherrard提出的经验式C₆₀H₈₇O₂₃N₁₂P估算，磷在活性污泥中的含量为2%左右，但在厌氧—好氧活性污泥中，污泥含磷量达3%~8%。

从生物学角度对聚磷菌过量吸收磷的解释如下：在厌氧条件下，聚磷菌在分解体内聚磷酸盐的同时产生三磷酸腺苷（ATP），聚磷菌利用ATP以主动运输方式将细胞外的有机物摄入细胞内，以聚β—羟基丁酸（PHB）及糖原等有机颗粒的形式储存在细胞内。聚磷菌在厌氧条件下释放出的磷是ATP的水解产物，反应式如下：

应当说明，这里所谓的厌氧条件是指既无分子氧也无氮氧化物氧（NO_X），以区别于只无分子氧的缺氧条件。在好氧条件下，储存有有机物的聚磷菌在有溶解氧和氧化氮的条件下进行有机物代谢，同时产生大量的ATP，产生的ATP大部分供给细菌合成和维持生命活动，一部分则用于合成磷酸盐蓄积在细菌细胞内。上述释放和过量吸收磷的过程，可通过《图1：聚磷菌释放和吸收磷的代谢过程》形象地描述。图中ΔE_a为主动运输能量，ΔE_m为维持生命活动的能量，ΔE_s为合成能量，ΔE_p为合成聚合磷的能量。

一种高效脱氮除磷污水处理工艺及其装置专利目的

《一种高效脱氮除磷污水处理工艺及其装置》目的是提供一种高效脱氮除磷污水处理工艺及其装置，该工艺及其装置成功解决了传统曝气生物滤池工艺中存在原水中碳源利用不充分、除磷药剂投加量过大、生物滤池反冲洗周期频繁、构筑物处理效能较低、硝化效果不好、额外补充反硝化碳源等问题，具有净化污水效率高、处理出水水质好的特点，且装置结构简单、成本低廉。

一种高效脱氮除磷污水处理工艺及其装置技术方案

《一种高效脱氮除磷污水处理工艺及其装置》提供一种高效脱氮除磷污水处理装置，它是由膜泥耦合池、化学除磷池、好氧硝化生物滤池、清水池依次串联而成，膜泥耦合池与清水池间设有回流泵和回流管道组成的硝化液回流系统，进而依次构成生物强化的水解、除碳、脱氮—物化强化的除磷、除碳、除悬浮物（SS）—生物强化的硝化、除碳三步骤的高效脱氮除磷污水处理装置。

膜泥耦合池包括流动式膜泥耦合池或固定式膜-泥耦合池，可为膜泥耦合缺氧池或膜泥耦合厌氧池。

化学除磷池包括除磷药剂投加系统、搅拌装置、化学除磷池本体、排泥管，化学除磷池本体为高效混凝沉淀池或磁混凝沉淀池。

所述膜泥耦合池为流动式膜泥耦合池，其周边出水设有分离生物载体的网孔隔离装置，其池内包括搅拌装置、布水系统、悬浮状生物膜载体、生物膜和悬浮状污泥。

所述膜泥耦合池为固定式膜-泥耦合池，固定式膜-泥耦合池内包括布水系统、固定式生物膜载体、生物膜和悬浮状污泥。

所述搅拌装置为水下搅拌器或水下推流装置，且设置数量至少为1组。

所述悬浮状生物膜载体填充率为5％～70％，

《一种高效脱氮除磷污水处理工艺及其装置》步骤如下：

（1）生物强化的水解、脱氮、除碳反应：待处理的污水与清水池回流的硝化液混合后从底部的布水系统流入膜泥耦合池，膜泥耦合池内的生物膜载体、悬浮状污泥的表面及内部生长着水解酸化微生物和专性反硝化微生物。膜泥耦合池与清水池间的硝化液回流比为10％～400％，废水在膜泥耦合池中反应1小时～12小时。当膜泥耦合池为流动式膜泥耦合池时，其周边出水设有分离生物载体的网孔隔离装置，膜泥耦合池的搅拌装置使悬浮生物膜载体呈流化状态，加速污染物的传质速率。水解酸化微生物的胞外粘膜可将原水自带的有机物和悬浮物吸附，细胞内胞外酶将其水解成小分子后在进入细胞内代谢，不完全的代谢的悬浮物（SS）可以成为小分子易于降解的有机物，专性反硝化微生物则利用原污水中的有机物和转化后的溶解性有机物作为碳源，将来自于清水池的回流硝化液中的硝酸盐氮还原为氮气，从而实现脱氮和去除大部分有机物的目的。

（2）物化强化的除磷、除碳、除悬浮物反应：经膜泥耦合池净化后出水进入化学除磷池。通过投加化学除磷药剂，去除污水中的总磷、有机物和悬浮物，产生化学污泥则通过排泥管定期排出，经过泥水分离的出水中的悬浮物浓度小于70毫克/升，经过泥水分离净化后的出水作为好氧硝化生物滤池的进水。

（3）生物强化的硝化、除碳反应：经化学除磷池处理后的出水进入好氧硝化生物滤池，溶解氧为3.0～8.0毫克/升，水力停留时间为0.5小时～12小时。附着生长在生物填料层上的专性好氧硝化菌将氨氮氧化为硝酸盐氮，附着生长在生物填料层上的好氧异养菌将少量剩余的有机物去除，经好氧硝化生物滤池处理后的污水流入清水池，清水池的部分出水作为硝化液回流用水，部分出水作为达标外排出水。

一种高效脱氮除磷污水处理工艺及其装置改善效果

《一种高效脱氮除磷污水处理工艺及其装置》有效解决了对原水碳源利用不充分、常规曝气生物滤池预处理复杂、反冲洗频繁和的问题，同时能使污废水达到同步脱氮除碳和除磷目的，兼具成本低、污泥沉积少、生物倍增等特点，具有极大的推广应用价值。