氮、磷元素的大量排放會造（zào）成水體的富（fù）營養化，因此我國將氨氮（dàn）和總磷作為評價汙水（shuǐ）處理廠處理效果的重要考核指標。目前（qián）汙水處理以生（shēng）物脫氮（dàn）為主，其脫氮原理為（wéi）經過好氧硝化，缺氧反硝化，將汙水中的氮元素轉化為無害的氮氣。

       一、原理

       總氮是指可溶性及（jí）懸浮物顆粒中的含氮量，包括NO3-，NO2-和NH4+等無機氮和氨基酸、蛋白質（zhì）和有機胺等有機（jī）氮（dàn）。生物脫（tuō）氮*先是在厭氧環境內，通過氨化（huà）作（zuò）用將有機氮（dàn）轉（zhuǎn）化（huà）為氨氮，這一過程稱為（wéi）氨化過程（chéng），氨（ān）化過程很（hěn）容易進行，在一般（bān）無數處理設施中均（jun1）能（néng）完成；然後在好氧環境內，通過硝化作用，將氨氮轉化為硝態氮；隨（suí）後在缺氧（yǎng）環境內，通（tōng）過反硝化作用（yòng），將硝態氮（dàn）轉化為氨氣，從水中（zhōng）逸出。

       二、主要工藝（yì）

       脫氮的主要工藝包括活性汙泥法（A2O、氧化溝、SBR等）和生物膜法（生物濾池、生物接觸氧化池、生物轉盤等），對汙水中的氮都有（yǒu）良好的去除效果（guǒ），但在工（gōng）藝以及操作上存在一定（dìng）的局限性和複雜（zá）性。

       1.活性汙泥法：

       （1）A2O法

       A2O法即厭（yàn）氧一缺氧（yǎng）一好氧活性汙泥（ní）法（fǎ）。汙水在流經（jīng）厭氧、缺氧、好氧三個不同功能分區的過程中，在不（bú）同微生物菌群的作用下，使（shǐ）汙水（shuǐ）中的有機（jī）物（wù）、N、P得到去除。A2/O法是*簡單的同步除磷脫氮工藝，總水力停留時間短，在厭氧、缺氧、好氧交替運行的條件下，可抑製絲狀菌的繁殖，克服汙泥膨脹（zhàng），SVI一般小於100，有利於處理後的（de）汙水與汙（wū）泥分離，厭氧和缺氧段在運（yùn）行中隻需輕緩攪拌，運行費用低（dī）。該工藝在國內外（wài）使用比較廣（guǎng）泛。

       優點：該工藝為*簡單的同步脫氮除磷，總的水力停留時間，總產占地麵積少；在厭氧的好（hǎo）氧交替運行條件下，絲狀菌得不到大量增殖，無汙泥膨脹；汙泥中含磷濃度高（gāo），具有很（hěn）高的肥效；運行中勿需投藥，隻用輕緩攪拌，運行（háng）費低。

       缺點：除磷效果難於再行提高，汙泥增（zēng）長（zhǎng）有一定的（de）限度，不（bú）易提高；脫氮效果也難（nán）於進一步提（tí）高（gāo），內循（xún）環量不宜太高，否則增（zēng）加運行費用；對沉澱池要保持一定的濃度的溶解氧，減少（shǎo）停留時間，溶解濃度也不宜過高，以防止循環混合液對（duì）缺反應器的幹（gàn）擾。

       （2）氧化溝

       氧化溝又稱連續循環反應器（qì），是20世紀50年代由荷蘭的公共衛生所（TNO）開發出來的。氧化溝是常規活性汙泥（ní）法的一種改型和（hé）發展，是延時曝氣法的一種特殊（shū）形式。其主要（yào）功能是供（gòng）氧；保（bǎo）證其活性汙泥呈懸浮狀態，是汙水、空氣、和汙泥三者充分混合與接觸；推動水流以一（yī）定（dìng）的流速（sù）（不低（dī）於0.25m/s）沿池長循環流動，這對保持氧化溝的淨化功能具有重要的（de）意義。氧（yǎng）化溝（gōu）具有出水水質好、抗（kàng）衝擊負荷能力強、除磷脫氮效率高、汙（wū）泥（ní）易（yì）穩定、能耗省、便於自動化控（kòng）製等優點（diǎn）。但是，在實際的運行過程中，仍（réng）存在一係列的問題，如（rú）汙泥膨脹問題、泡沫問題、汙泥上浮問題、流速不均及（jí）汙泥沉積問題（tí）。

       （3）SBR

       間歇（xiē）式活性汙泥法簡稱SBR工藝，一個運行周期可分為五個階段即：進水、反應、沉澱、排水、閑置。這種一體化工藝的特點是工藝簡單，由（yóu）於隻有一個反應池，不需二沉池、回流汙泥及設（shè）備，一般（bān）情況下（xià）不設調節池，多數（shù）情況下可省去初沉池。

       特點：大多數情況下，無設置調節池的需要；SVI值較低，易於（yú）沉澱，一般情況下不會產生汙泥膨脹；通（tōng）過對運行方式的調節，進行（háng）除（chú）磷（lín）脫氮（dàn）反應；自動（dòng）化程度較高；得當時，處理效果優於連續式；單方投資較少；占地規模較大，處理水（shuǐ）量較小。

       存在問（wèn）題：A2O和氧化溝工藝均需要較大的池體麵（miàn）積，基（jī）建成本高；汙泥回流、沉澱工序複雜、能耗大，普通小型汙水廠難以（yǐ）承擔，不適用於汙水廠改造。SBR工藝需要精細度（dù）高的潷水器來保證出水（shuǐ）水質，後續要設置（zhì）調節池來（lái）調節出（chū）水（shuǐ）水量，對自（zì）動（dòng）化要（yào）求高。

        2.生物（wù）膜法：

       生物濾池占地麵積大，生物接觸氧化（huà）池固定載體（tǐ）施工維護難度大，且二（èr）者均容易發生堵塞，對（duì）汙水廠的長期穩定運作造成極大的困難。生物轉（zhuǎn）盤處（chù）理水量小，僅適用於處理（lǐ）水量小（xiǎo）的汙水處理廠。

       3.新型工藝

       （1）MBBR膜法

       MBBR工（gōng）藝是基於生物濾（lǜ）池和生（shēng）物流化床工藝發展起來的，在（zài）同時發揮生（shēng）物膜法和（hé）活（huó）性（xìng）汙泥法（fǎ）的優勢下，克服了（le）生物膜法（fǎ）常遇到（dào）的填料堵塞和反（fǎn）衝洗的高能耗，還克服了活（huó）性汙泥（ní）法的汙泥流失等問題，使其生物處理效果更為有效。

       MBBR載體（tǐ）使用聚合高分子材料製（zhì）成，高分子材（cái）料中融合多種有利於微生物快速附著生長的微量元（yuán）素，經過特殊工（gōng）藝改性、構造而（ér）成，具有比（bǐ）表麵積大、 親（qīn）水性（xìng）好、生物活性高、掛（guà）膜快、處（chù）理效果好、使用（yòng）壽命長等優點。

       微生物（wù）可大量附著（zhe）在MBBR載體上，使生（shēng）化處理係統在汙泥濃度不變的情況下生物量得到成倍的提高。係統的處理能力和效率也（yě）因（yīn）此得（dé）到（dào）相應的提高（gāo），強化了（le）對不同水質的抗衝擊（jī）性。當附著在MBBR載（zǎi）體上的生物膜達到（dào）一定的厚度時，生物膜形成溶（róng）氧梯度，使（shǐ）得在（zài）好氧池內（nèi）載體的內部仍（réng）存在缺氧區域，使反（fǎn）硝化菌能在（zài）載（zǎi）體內部進（jìn）行反硝化作用，即同步硝化（huà）反硝化（huà）。可以有（yǒu）效節省碳源，使（shǐ）其能在較低的碳氮比的情況下仍能有良好的脫氮能力。

       MBBR載體密度均小於1，在掛膜之後密度與（yǔ）水相近，能在水體中呈懸浮狀態。在實際操作中，使用曝氣+攪拌使載體（tǐ）在水體中呈（chéng）流化狀態（tài），形成氣-液-固三相流化，強化了氣、液相和載體（tǐ）之（zhī）間的接（jiē）觸（chù），大（dà）大提高了對氧氣的利用效（xiào）率，有效降低曝氣量和能（néng）耗。 

       MBBR工藝隻需在原有生化工藝上按比例投加載體，和設置（zhì）載體格柵，無需（xū）大量的基建即可起到強（qiáng）化脫氮能力的作用，大大節省（shěng）了投資成本。在汙水廠的提標改造方（fāng）麵有良（liáng）好的發展前景（jǐng）。

       （2）短（duǎn）程硝化（huà）反硝化

       傳統的脫氮工藝是將NH4+氧化成NO2-,再氧化成NO3-；起作用的分別是亞硝酸（suān）菌和硝酸（suān）菌，統（tǒng）稱為硝化菌，可得如下（xià）結論：亞硝化過程產生的能量比硝化過程產生（shēng）的能量多，因（yīn）而前者反應速率較後者快；亞硝化過程中產生大量（liàng）的H+,使係統pH值降低，而硝化過程對係統的pH值無影（yǐng）響；亞硝化過程和硝化（huà）過程（chéng）好氧比為3:1；亞硝酸菌和（hé）硝酸菌（jun1）的生理特性大致相似，但前者的時代周（zhōu）期（qī）短，生長較快，因此較能適應衝擊負（fù）荷和不利的環境條件。當（dāng）硝酸菌受到抑製的時候，將（jiāng）會出現NO2-的積累。很顯然，在傳統的硝化-反硝化（huà）脫氮過程中，在反硝化菌的（de）作（zuò）用下，反硝化過程既可從硝酸鹽開始，也可以從亞硝酸鹽開始。但由NO2-轉化為NO3-，然後由NO3-再轉化為NO2-的重複轉（zhuǎn）化過（guò）程中，要消耗更多的溶解氧和有（yǒu）機碳源。如（rú）果（guǒ）在實際過程中，控製這一轉化過程，使NH4+全部或絕大部（bù）分轉化為NO2-而不是NO3-，由NO2-直接進（jìn）行反硝化，稱此過程（chéng）為短程硝化（huà）-反（fǎn）硝化，經（jīng）過環（huán）境工作者的不懈努力，短程（chéng）硝化-反硝化過程在許多反應器都得以實（shí）現。

       與傳（chuán）統脫氮工藝過程相比（bǐ），短程硝化-反硝化體現（xiàn）出以下（xià）優勢。

       節能：硝化階段，供氧量節省近25%，降低能耗（hào）；節約外加碳源：從NO2-到N2要比從NO3-到N2的反硝化過程中，減（jiǎn）少40%的有機碳源；可以縮短水力停留時間：在高（gāo）氨環境下，NH4+的硝化（huà）速率和NO2-的反硝化速率均比NO2-的氧化（huà）速率和NO3-的反硝（xiāo）化（huà）速率快，因此水力停留時間可以縮短，反應器的容（róng）積也相應減小；可（kě）減少剩餘汙泥產量：亞硝酸（suān）菌表觀產率係數為0.04~0.13gVSS/gN,硝酸菌的表觀產率係數為0.02~0.07 g VSS/g N，NO2-反硝化菌和NO3-反硝化菌的表觀產率係數分別為0.345 g VSS/g N和0.765 g VSS/g N，因此（cǐ）短（duǎn）程硝化反硝化過程中可以減少產泥24~33%，在反硝化過程中可少產泥50%。

       存在（zài）問題：短程硝化反硝化工藝目前還處（chù）於研究階段，實際應用工程（chéng）較少。由於短程硝化階段溫（wēn）度（dù）、pH 值等（děng）因素的控製（zhì）難度較大，需要研發更加完（wán）善的在線檢測和模糊控製技術，以實現穩定的短程硝化反（fǎn）硝化，從而不斷擴大短程硝化反硝化工藝的應用。

       （3）厭氧氨氧化

       厭氧氨氧化作用即在厭氧條件下由厭氧氨氧化菌利用亞硝酸鹽為（wéi）電子受體，將氨氮氧化為氮氣的生物反應過程。這種反應通常對外界條件（pH值、溫度、溶解氧（yǎng）等）的要求（qiú）比較苛刻，但這種反應由於不需要氧氣和（hé）有機物（wù）的參與，因此對其研究和工藝的開發具有可持（chí）續發展的意義。
 
       厭氧氨氮化一般前置短程硝化工藝，將廢水中的一部分氨氮轉化成亞硝酸鹽。目前在處理焦化廢水、垃圾（jī）滲濾液等廢水方麵已經有成功的運用實例。

       厭氧氨氧化（huà）是一個微生物反應，反應產物為氮氣。具有一（yī）些優點：由於氨直接作反硝化反應的電子供體，可免去外源（yuán）有機物(甲醇)，既可節約運行費（fèi）用，也可防止二次汙染；由於（yú）氧得到有效利用，供氧能耗（hào）下降；由於部分氨沒有經過硝化作用而直（zhí）接參與（yǔ）厭氧氨（ān）氧化反應，產酸量下降，產堿量為零，這樣可以減少中和所需的化學試劑，降低運行（háng）費用，也可以減輕二次汙染。

       （4）曝氣生物濾池（BAF）

       曝氣（qì）生物濾池是 90 年代初興起的汙水處理新工藝，已在歐美和日本等發（fā）達*廣為流行。
該工藝具有去除 SS 、化學需氧量（liàng）、 BOD 、硝化（huà）、脫氮、除磷、去除 AOX （有害物質）的作用，其特點是集（jí）生物（wù）氧化和截留懸浮固體與一體，節省（shěng）了後（hòu）續沉（chén）澱池 ( 二沉池 ) ，其容積負荷、水力負荷大（dà），水力停留時間短，所需基建投資（zī）少，出（chū）水水質好：運行能耗低，運行費用省（shěng）。

       BAF 屬第三代生物膜反（fǎn）應器，不僅具有生物膜工藝技術的優勢，同時也（yě）起著有效的空間過濾作用，通過使用特殊的濾（lǜ）料和正（zhèng）確的配氣設計。

       工藝（yì）特點

       1、采用氣水（shuǐ）平行上向（xiàng）流，使得（dé）氣水進行極好（hǎo）均分，防止了氣泡在濾料層中凝（níng）結核氣堵現象，氧的利用率高，能（néng）耗低；
       2、與下向流過濾相反，上向流過濾維（wéi）持在整個濾池高度上提供正壓條件，可（kě）以更好的避免形（xíng）成溝流或短流，從而避免通（tōng）過（guò）形成溝流來（lái）影響過濾工藝而形成的氣阱；
       3、上向流形成了對工藝有好處（chù）的半柱推（tuī）條件，即使采用高過濾速度和負荷，仍能保證 BAF 工藝的持久穩定（dìng）性和有效（xiào）性；
       4、采用氣水平（píng）行上向流，使空間過（guò）濾能被（bèi）更好的運用，空氣能將固體物質帶入濾床深處，在濾池中能得（dé）到高負荷、均（jun1）勻的固體物質，從而延長了反衝洗周期，減少清洗時間和清洗時用的氣水量；
       5、濾料層（céng）對氣泡的切割作用（yòng）是使氣泡在濾池中（zhōng）的停留時間延長，提高了氧的利用率；
       6、由於（yú）濾池極好的截汙能力，使（shǐ）得 BAF 後麵不需再設二次沉澱池（chí）；
       適用範圍：城市汙水、小區生活汙水、生活雜排水（shuǐ）和食品加工水、釀造等（děng）有機廢水處理。

       （4）STCC

       “STCC汙水處（chù）理及（jí）深度淨化技術”是一種新型的多（duō）種（zhǒng）介質（zhì）填（tián）料的“曝氣生物濾池技術”，該技術（shù）在“土壤淨化法”的長（zhǎng）期實踐經驗（yàn）基礎上，采用本地天然材料和廢棄材料，研發出具有自淨功（gōng）能的“不飽和炭”、“脫氮材料”和“除磷材料”等多種介質的填料（liào），組成（chéng）複合填料床。通過特殊的曝氣係統在填料（liào）床（chuáng）中形（xíng）成好氧缺氧和厭氧交替的環境，達到脫氮和除磷的目的。 

       技術（shù）名稱（chēng）STCC寓意：ST代表standard(標準)，*個C代表 combination(組合)，第二（èr）個（gè）C代表carbon(碳) ，STCC意即“標準化組合（hé）的、以碳（tàn）係材料（liào）生物濾池為核心的汙（wū）水處理及深度淨化技（jì）術”。

       處理（lǐ）城鎮汙（wū）水後的出水優於*《城鎮汙水處理廠汙染物排放標準》（GB18918—2002）一級A標準，可以（yǐ）達到（dào）*《地表（biǎo）水環境質量標準》(GB3838—2002）Ⅳ類標準。

       適用範（fàn）圍（wéi）：城鎮生活汙水處理（lǐ）及深度處理、生態型城市汙水處理廠、河流湖泊水體淨化（huà）與修複。