氮、磷等營(yíng)養(yǎng)元素是維持微生物生長(zhǎng)、繁殖的重要因素，如果不能滿足微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素(N、P)的需要，微生物就不能正常生長(zhǎng)繁殖，那么活性污泥對(duì)廢水的凈化功能也將隨著微生物生命的結(jié)束而消失，因此，對(duì)于成分單一，氮、磷營(yíng)養(yǎng)元素比較缺乏的工業(yè)廢水來(lái)說(shuō)，氮、磷營(yíng)養(yǎng)元素的及時(shí)、適量投加就顯得尤為重要了。
1、 N、P 對(duì)活性污泥的必要性
N、P是活性污泥的主體-微生物的重要組成部分，因此，了解微生物營(yíng)養(yǎng)需要的基礎(chǔ)是了解細(xì)胞的化學(xué)組成。細(xì)胞的化學(xué)分析表明：微生物細(xì)胞含有大量水分(約 80%)，其余為干物質(zhì)(約 20%)，干物質(zhì)由有機(jī)物質(zhì)(約 90%)和無(wú)機(jī)物質(zhì)(約 10%)組成。在有機(jī)物質(zhì)中碳占到了首位（約 53.1%），氮位居第三（約 12.4%）；在無(wú)機(jī)物質(zhì)中磷居首位(50%)，其余為硫、鈉等。通常，微生物細(xì)胞可表示為 C60H87O23N12P，由此可見(jiàn)，N、P對(duì)微生物來(lái)說(shuō)是必不可少的。
另一方面，大多數(shù)的廢水成分龐雜，一般能提供微生物所需的各種營(yíng)養(yǎng)成分，但是對(duì)于那些成分比較單一的工業(yè)污水來(lái)說(shuō)，廢水中 N、P的相對(duì)含量非常的少。根據(jù)最小因子定律-微生物生長(zhǎng)受相對(duì)含量最低而不是絕對(duì)含量最少的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的限制-可以看出，用生物法處理工業(yè)廢水的時(shí)候，N、P 易成為限制性因子。因此，在活性污泥法處理成分單一的工業(yè)污水時(shí)，氮、磷的投加是必要的。
2、N、P 的投加量對(duì)活性污泥的影響
營(yíng)養(yǎng)元素(N、P)在活性污泥培菌和正常運(yùn)行階段都是非常重要的，因此，氮、磷的投加量對(duì)活性污泥法處理成分單一的工業(yè)污水產(chǎn)生的影響：
1. N、P 投加量的不足
在活性污泥法處理污水的過(guò)程中，氮、磷的投加不足對(duì)污水處理的影響主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
(1)活性污泥絮凝性差
活性污泥在分解有機(jī)物時(shí)需要配合比例的氮、磷營(yíng)養(yǎng)元素投加，當(dāng)?shù)?、磷出現(xiàn)不足的時(shí)候，就不能產(chǎn)生足量的微生物分解有機(jī)物了。在缺乏營(yíng)養(yǎng)劑的狀態(tài)下，活性污泥合成過(guò)程中得不到氮磷的足量的配合，絮凝性隨即轉(zhuǎn)差。
(2)活性污泥沉降性差
由于活性污泥絮凝性較差，過(guò)量細(xì)小的活性污泥絮團(tuán)就更不能發(fā)揮較好的沉降性了，絲狀菌膨脹就是氮、磷營(yíng)養(yǎng)元素投加不足的一個(gè)表現(xiàn)，同樣，由于沒(méi)能合成足夠的微生物來(lái)應(yīng)對(duì)進(jìn)流相對(duì)高濃度的有機(jī)物，活性污泥處于高負(fù)荷狀態(tài)，在污泥負(fù)荷較高的狀態(tài)下，出現(xiàn)活性污泥沉降性差就成了必然現(xiàn)象了。活性污泥會(huì)發(fā)生解體或絮凝不佳，所導(dǎo)致的液面浮渣及泡沫現(xiàn)象也就隨之而來(lái)。
(3)活性污泥處理效率下降
處理效率的下降還是因?yàn)楹铣杉?xì)菌體的時(shí)候營(yíng)養(yǎng)劑的不足而導(dǎo)致，不能有效和足量的合成。同時(shí)，活性污泥結(jié)構(gòu)的松散和因沉降性差而流失是導(dǎo)致活性污泥處理效率差的另一個(gè)原因。
(4)二沉池放流出水帶呈棕黃色
二沉池放流出水呈現(xiàn)棕黃色有多種原因，其中因?yàn)榛钚晕勰嗳狈Φ⒘谞I(yíng)養(yǎng)元素的足夠補(bǔ)充而導(dǎo)致活性污泥合成和代謝的故障，就會(huì)發(fā)生活性污泥的解體，當(dāng)解體的活性污泥溶解到水體中時(shí)便發(fā)現(xiàn)二沉池放流出水的異常了。
(5)活性污泥濃度提升困難
在活性污泥法處理污水的前期，對(duì)活性污泥的培養(yǎng)、馴化階段，如果氮、磷營(yíng)養(yǎng)元素投加不足，就會(huì)嚴(yán)重的影響活性污泥的濃度的提升。表現(xiàn)為：活性污泥的濃度低，很長(zhǎng)一段時(shí)間后掛膜不成功?；钚晕勰嗟呐嗑A段，營(yíng)養(yǎng)元素(N、P)的投加要求和正常培菌一樣，需要嚴(yán)格掌握，但是相對(duì)于正常運(yùn)行時(shí)投加營(yíng)養(yǎng)元素的量而言，是需要略高一點(diǎn)的，基本上要高過(guò)正常值的 15%左右，目的也是在于為活性污泥的快速培菌啟動(dòng)成功提供必要的外圍條件，同時(shí)也為活性污泥的培菌過(guò)程中快速增殖的活性污泥濃度提供必要的保證。
2. N、P 投加量過(guò)多
氮、磷營(yíng)養(yǎng)元素投加過(guò)量同樣對(duì)活性污泥沉降不利的，其在活性污泥法處理污水的過(guò)程中對(duì)系統(tǒng)的不良影響主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
(1) 二沉池滋長(zhǎng)青苔或藻類
青苔和藻類一樣，利用光合作用進(jìn)行繁殖，需要營(yíng)養(yǎng)元素(N、P)作為必要元素。當(dāng)營(yíng)養(yǎng)劑投加過(guò)量時(shí)，極易導(dǎo)致在二沉池出水堰口滋生青苔。在水質(zhì)處理較好時(shí)也可發(fā)現(xiàn)藻類的蹤跡。其原因是由于投入生化系統(tǒng)的氮、磷過(guò)量，活性污泥不能全部利用，就會(huì)出現(xiàn)相對(duì)的富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象。由此也會(huì)降低生物濾池的處理效率，通常會(huì)降低 10%的去除效率，其原因在于滋生的藻類并不具備降解廢水中有機(jī)物的能力，其只需要營(yíng)養(yǎng)劑及陽(yáng)光作為生長(zhǎng)繁殖所需的能量。
(2)二沉池出現(xiàn)浮泥
二沉池發(fā)生污泥上浮的原因很多，但由于氮、磷營(yíng)養(yǎng)元素投加過(guò)多導(dǎo)致的活性污泥上浮，多半是活性污泥中存在過(guò)量的氮而導(dǎo)致活性污泥在厭氧狀態(tài)下發(fā)生了活性污泥的反硝化現(xiàn)象。反硝化過(guò)程中產(chǎn)生的氣體攜活性污泥絮團(tuán)上浮，其上浮狀態(tài)常呈雪花樣片狀上浮。
(3)活性污泥系統(tǒng)中生物相的變化
氮、磷營(yíng)養(yǎng)元素投加過(guò)量還會(huì)導(dǎo)致活性污泥系統(tǒng)中生物相的變化。這些變化可以從觀察原生動(dòng)物種類中得到印證，主要表現(xiàn)在爬行類纖毛蟲(chóng)的數(shù)量變化上，如：累枝蟲(chóng)代替鐘形蟲(chóng)占優(yōu)勢(shì)等活性污泥原生動(dòng)物的變化。從這個(gè)方面可以發(fā)現(xiàn)氮、磷營(yíng)養(yǎng)元素投加過(guò)多，在一定時(shí)期內(nèi)對(duì)活性污泥中的微生物影響不大，但是長(zhǎng)期過(guò)量投加，微生物種群將發(fā)生變化，對(duì)處理的效果也會(huì)產(chǎn)生比較嚴(yán)重的影響。
(4) 出水氮、磷含量過(guò)高
活性污泥中微生物的量是一定的，微生物生長(zhǎng)所需要的營(yíng)養(yǎng)元素(N、P)的量也是一定的。如果投加的營(yíng)養(yǎng)元素(N、P)的量太多，就會(huì)有一部分的 N、P未被利用，它們就會(huì)隨著處理過(guò)的污水一起排放出二沉池，造成二沉出水中的 N、P 含量過(guò)高，會(huì)使污水的處理效果變差，在一定程度上會(huì)加劇水體的富營(yíng)養(yǎng)化。
3、N、P 投加量的計(jì)算
氮、磷營(yíng)養(yǎng)元素投加量的確定是合理投加營(yíng)養(yǎng)劑的前提。在好氧過(guò)程中確認(rèn)投加氮、磷營(yíng)養(yǎng)元素的量的時(shí)候，通常采用如下的經(jīng)驗(yàn)比例進(jìn)行計(jì)算，即有機(jī)物:氮:磷=100:5:1。比例式中，有機(jī)物可以用 C 來(lái)表示，氮可以用 N 來(lái)表示，磷用 P 來(lái)表示，表達(dá)式可以轉(zhuǎn)變?yōu)椋篊:N:P=100:5:1。此比值可以理解為每分解 100g 有機(jī)物，對(duì)應(yīng)需要消耗 5g氮和 1g 的磷，才能保證活性污泥分解有機(jī)物時(shí)對(duì)營(yíng)養(yǎng)劑的需求是平衡的。
在實(shí)際的工程應(yīng)用中往往發(fā)現(xiàn)，通過(guò)理論計(jì)算出的N、P投加量往往較實(shí)際需求量大，分析其主要原因是：進(jìn)流污水、廢水中或多或少還是含有營(yíng)養(yǎng)元素的，如果忽略了這部分營(yíng)養(yǎng)元素的含量，按理論投加量投加，就會(huì)出現(xiàn)排放水氮、磷超標(biāo)了。因此，要對(duì)進(jìn)流污水、廢水中氮、磷值引起足夠重視，將此部分氮磷含量計(jì)算出來(lái)，從理論計(jì)算值中扣除掉，這樣投加的氮、磷含量就不會(huì)過(guò)量了。
1、氮源添加量計(jì)算方法
目前對(duì)N的爭(zhēng)議比較少，一般認(rèn)同為T(mén)KN，除了特定的工業(yè)污水，實(shí)際進(jìn)水中有機(jī)氮很少，所以投加中按氨氮投加計(jì)算居多，N源的投加量為：
N=V*G/Y
式中：
N—N源投加量
V—池內(nèi)水量
G—需要補(bǔ)充N的差值
Y—N源換算成的N量
1、尿素作為添加N源（CH4N2O 分子量：60.06 g/mol）
尿素含N量46.7%，若需添加1g N源，則需添加尿素 Y=1/0.467=2.14 g
2、硫酸銨做為添加N源（(NH4)2·SO4 分子量：132.14）
硫酸銨含N量 21.2%，若需添加1g N 源，則需添加硫酸銨 Y=1/0.212=4.72 g
3、硝酸銨做為添加N源（NH4NO3 分子量80g/mol）
硝酸銨含N量 35%，若需添加1g N 源，則需添加硝酸銨 Y=1/0.35= 2.86 g
2、 磷酸鹽添加量計(jì)算
普通污泥培養(yǎng)一般按CNP比100：5：1計(jì)算，目前對(duì)TP是沒(méi)有爭(zhēng)議的一般認(rèn)同為磷酸鹽，除了特定的有機(jī)磷與次磷的工業(yè)污水，實(shí)際投加中按磷酸鹽計(jì)算，P源的投加量為：
P=V*G/Z
式中：
P—P源投加量
V—池內(nèi)水量
G—需要補(bǔ)充N的差值
Z—P源換算成的磷酸鹽的量
1、磷酸二氫鈉作為添加P源（Na2HPO4.7H2O，分子量268.07 g/mol）
磷酸二氫鈉含P量 11.57%，若需添加1g P 源，則需添加磷酸二氫鈉 Z=1/ 0.1157= 8.64 g
2、磷酸二氫鉀做為添加P源（K2HPO4-3H2O，分子量 228.22
g/mol）
磷酸二氫鉀含P量13.6%，若需添加1g P源，則需添加磷酸二氫鉀 Z=1/ 0.136 = 7.35 g
3、磷肥過(guò)磷酸鈣做為添加P源
磷肥中有效磷為可溶性的五氧化二磷(P?O5，分子量141.94g/mol)
磷肥中有效磷含量為12%，P?O5 的含P 量為 43.66%，若需添加1g P源，則需添加磷肥 Z=1/(0.12×0.4366)=19.09 g
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