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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)廢水來說，氮、磷營(yíng)養(yǎng)元素的及時(shí)、適量投加就顯得尤為重要了。
一、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，N、P對(duì)微生物來說是必不可少的。
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)污水來說，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。
二、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)⒘壮霈F(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，由于沒能合成足夠的微生物來應(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。
(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 投加量過多
氮、磷營(yíng)養(yǎng)元素投加過量同樣對(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)元素投加過多導(dǎo)致的活性污泥上浮，多半是活性污泥中存在過量的氮而導(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)在爬行類纖毛蟲的數(shù)量變化上，如：累枝蟲代替鐘形蟲占優(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)隨著處理過的污水一起排放出二沉池，造成二沉出水中的 N、P 含量過高，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。
三、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 來表示，氮可以用 N 來表示，磷用 P 來表示，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，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TKN，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。
原標(biāo)題：【干貨】活性污泥中氮磷的作用及投加計(jì)算！
