氮、磷元素的大量排放會造成水體（tǐ）的富營養化，因此我國將氨（ān）氮和總磷（lín）作為（wéi）評價汙水處理廠處理效果（guǒ）的重要考核（hé）指標。目前汙水處理（lǐ）以生物脫（tuō）氮為主，其脫氮原（yuán）理（lǐ）為經過好氧（yǎng）硝化，缺（quē）氧（yǎng）反硝（xiāo）化，將汙水中的氮元素轉化為無害（hài）的（de）氮氣。

       一、原理

       總氮是（shì）指可溶性及懸浮物（wù）顆粒中的含氮量，包括NO3-，NO2-和NH4+等無機（jī）氮和氨（ān）基酸（suān）、蛋白質和有機胺等有機氮。生物脫氮*先是在厭氧（yǎng）環境內，通過氨化作用將有（yǒu）機氮轉化（huà）為氨氮，這一過程稱為氨化過程，氨化（huà）過程很容易進行，在一般無數處理設施中均能完（wán）成；然後在好氧環境內（nèi），通過硝化作（zuò）用（yòng），將氨（ān）氮（dàn）轉化為（wéi）硝態氮；隨後在缺氧（yǎng）環境內，通過反硝化作用，將（jiāng）硝態氮轉（zhuǎn）化為氨氣（qì），從水中逸（yì）出（chū）。

       二、主要工藝

       脫氮的主要工藝包括活性汙泥法（A2O、氧化溝、SBR等）和生（shēng）物膜法（生物濾池、生物接觸氧化池（chí）、生物（wù）轉盤等），對（duì）汙水中的氮都有良好的去除（chú）效果，但在工藝以及操作上存在一定的局限性和複雜性。

       1.活性汙泥法：

       （1）A2O法

       A2O法即厭氧一（yī）缺氧一（yī）好（hǎo）氧活性汙泥法。汙水在流（liú）經厭氧、缺氧、好氧三個不同功能分區的過程中，在不同微生物菌群的作用下，使汙水中的有機物、N、P得到去除（chú）。A2/O法（fǎ）是*簡單的同步除磷脫（tuō）氮（dàn）工藝（yì），總水力停留時間短，在厭氧、缺氧、好氧交替運（yùn）行的條件下（xià），可抑（yì）製絲狀菌的繁殖，克服汙泥膨脹，SVI一般小於100，有利於處理後的汙水與汙泥分離，厭氧和缺氧（yǎng）段（duàn）在運行中（zhōng）隻需輕緩攪拌，運行費用低。該工藝在國內外使用比較廣泛。

       優點：該工藝為*簡單的同步脫氮除磷，總（zǒng）的水力（lì）停留時間，總產占地麵積少（shǎo）；在厭氧的好氧交替運（yùn）行條件下，絲狀菌得不到大量（liàng）增（zēng）殖，無（wú）汙泥膨（péng）脹；汙泥中含（hán）磷濃度高，具有很高的肥效；運行中勿需投藥，隻用輕緩攪拌（bàn），運行費（fèi）低。

       缺點：除磷效果難於（yú）再行提（tí）高，汙泥增（zēng）長有一定的（de）限度，不（bú）易提（tí）高；脫氮效果（guǒ）也難於進（jìn）一步提高，內循環量（liàng）不宜太（tài）高，否則增加運行費用；對沉澱池要保持（chí）一定的濃度的溶解氧，減少停留時間，溶解濃度也不宜（yí）過高，以（yǐ）防止循環混合（hé）液對缺反應器的幹擾（rǎo）。

       （2）氧化溝

       氧化溝又稱連續循環（huán）反應器（qì），是20世（shì）紀50年代（dài）由荷蘭的公（gōng）共衛生所（TNO）開發出來的。氧化溝是常規活性（xìng）汙泥法的（de）一種改型和發展，是延時曝氣法（fǎ）的一種特殊形式。其主要功能是供氧；保證其活性汙泥呈懸浮狀態，是汙水、空氣、和汙泥三（sān）者充分混合與（yǔ）接觸；推（tuī）動水流以一定的（de）流速（不低於0.25m/s）沿池長循環流動，這對保持氧化（huà）溝的淨化功能具有重要的（de）意（yì）義。氧化溝具有出水（shuǐ）水質好、抗衝擊負荷能力強、除磷脫氮效率高、汙泥易穩定、能耗省、便（biàn）於（yú）自動（dòng）化控製等優點。但是，在實際（jì）的運行過（guò）程中，仍存在一（yī）係（xì）列的問題，如汙泥膨脹問題、泡（pào）沫問題、汙泥上浮（fú）問題（tí）、流速不均及汙泥沉積問題（tí）。

       （3）SBR

       間（jiān）歇式活性汙泥法簡稱SBR工（gōng）藝（yì），一個運行周（zhōu）期可分為五個階（jiē）段即：進水、反應、沉（chén）澱、排水、閑置（zhì）。這種一體化工藝的（de）特點是工藝簡單，由於（yú）隻有一個反（fǎn）應池，不需二沉池（chí）、回流汙泥及設備，一般情況下不設調節池，多數情（qíng）況下可省去初沉池。

       特點：大多數情（qíng）況下，無（wú）設置調節池的需要；SVI值較低，易於沉澱，一般情況下不會產生汙（wū）泥（ní）膨脹；通過對運行方（fāng）式的調節，進行除磷脫（tuō）氮反（fǎn）應；自動化程度較高；得當時，處理效果優於連續式；單方投資較少；占地規模較大，處理水量較小。

       存在問題：A2O和氧（yǎng）化（huà）溝工藝均需要較大的池體麵積，基建成本高（gāo）；汙（wū）泥回流（liú）、沉澱工序複雜、能耗大，普通小型汙水廠難以承擔（dān），不適（shì）用於汙水廠改造。SBR工藝（yì）需要精細度高的潷水（shuǐ）器來保證出水水質，後續要設置調節池來調節出水水量，對自動化要（yào）求高。

        2.生物膜法：

       生物濾池占地麵積大，生物接觸（chù）氧化池固定載體施工維護難度大，且二者均（jun1）容易發生堵塞，對汙水（shuǐ）廠的長期穩定運（yùn）作造（zào）成（chéng）極大的困難。生物（wù）轉盤處理水量小，僅適用於處（chù）理水量小的汙水處理廠。

       3.新型工藝（yì）

       （1）MBBR膜法

       MBBR工藝是基於生物（wù）濾池和生物流化床工藝發展起（qǐ）來（lái）的，在同時發揮生物膜法和（hé）活性汙泥法的優勢下，克服了生物膜法（fǎ）常遇到（dào）的填料堵塞和反衝洗的高（gāo）能耗，還克服（fú）了活性汙泥法（fǎ）的汙泥流（liú）失等問題，使其生物處理效果更為有效。

       MBBR載體使用聚合高分子材料製成，高分子材料中融合（hé）多（duō）種有利於微生物快速附著（zhe）生長的微量元素，經過特殊工藝改性（xìng）、構造而成，具（jù）有比表麵積大、 親水性好（hǎo）、生物活性高、掛膜快、處理效果好（hǎo）、使用壽命長等（děng）優點。

       微生物可大（dà）量附著在MBBR載體上，使生（shēng）化處理係統在汙泥濃度不變（biàn）的情況下生物量得到成倍的提高。係統的處理能力和（hé）效率也因此得到相應（yīng）的提高，強化了對不同水質的抗衝擊性。當附著在MBBR載體上（shàng）的生物膜達到一定的厚度時，生物膜形成溶氧梯度，使得在好氧池內載體的內部仍存（cún）在缺氧區域，使反硝化菌能（néng）在載體內部進行反硝化作用，即同步硝化反硝化。可以有效節省碳源（yuán），使其能在（zài）較低的碳氮比的情況下仍能有良好的脫氮（dàn）能力。

       MBBR載體密（mì）度均小於1，在掛膜之後密度（dù）與水相近，能在水體中呈懸（xuán）浮狀（zhuàng）態。在實際操作中，使用（yòng）曝氣+攪拌使載體在水體中呈流化狀態，形成氣-液-固三相流化，強化了氣、液相和載體之間的接（jiē）觸，大大提高了對氧氣的利用效率，有效降低曝氣量和能耗。 

       MBBR工藝（yì）隻（zhī）需在原有生化（huà）工藝上按比例投加載體，和設置載體格柵，無需大（dà）量的基建即可起到（dào）強（qiáng）化脫氮（dàn）能力（lì）的作用，大大節省了投資成本。在汙水廠的提標改（gǎi）造方麵有良好的發展前景。

       （2）短程硝（xiāo）化反硝化

       傳統的脫氮工（gōng）藝是將NH4+氧化成（chéng）NO2-,再氧化成NO3-；起（qǐ）作用的（de）分別是亞硝酸菌和硝酸菌，統稱為硝化菌，可（kě）得如下（xià）結（jié）論：亞硝化過程產（chǎn）生的能量比硝化過程產生的能量多，因而前（qián）者反應速率較後者快；亞硝化過程中產生大（dà）量的H+,使係統pH值降低，而硝化過程對（duì）係統的pH值無影（yǐng）響；亞硝化過程和硝化過（guò）程好氧比為3:1；亞（yà）硝酸菌和硝酸菌的生（shēng）理特性大致（zhì）相似，但前者的時代周期短，生長較快，因此較能適應（yīng）衝擊負（fù）荷和不利的環境條件。當硝酸菌受到抑製的時候，將會出現NO2-的積累。很（hěn）顯（xiǎn）然，在傳統的（de）硝化-反硝化脫氮過程（chéng）中，在反硝化菌的作用下，反硝化過程既可從硝（xiāo）酸鹽開始，也可以從亞（yà）硝酸鹽開始。但由NO2-轉化（huà）為NO3-，然（rán）後由NO3-再轉化為NO2-的（de）重複轉化過程中，要消（xiāo）耗（hào）更多的溶（róng）解氧和有機（jī）碳源。如果在實（shí）際過程中（zhōng），控製這一轉化過程，使NH4+全部或絕大（dà）部分轉（zhuǎn）化為（wéi）NO2-而不是NO3-，由NO2-直接進（jìn）行反硝化，稱此過程為短程硝化（huà）-反（fǎn）硝化，經過環境（jìng）工作者（zhě）的不懈（xiè）努力，短程硝化（huà）-反（fǎn）硝化過程在許多反應器都得以實現。

       與傳統脫氮工藝過程相比，短程硝化-反硝化體現出以下優勢。

       節能：硝化階段，供氧量節省近25%，降低能（néng）耗；節約外加碳源：從NO2-到N2要比（bǐ）從NO3-到N2的反硝化過程中（zhōng），減少40%的有機（jī）碳源；可以縮短水力停留時間：在高氨環境下，NH4+的硝化速率（lǜ）和NO2-的反硝化速率均比NO2-的氧（yǎng）化速率（lǜ）和NO3-的反（fǎn）硝化速率快（kuài），因此水力停留時（shí）間（jiān）可以（yǐ）縮短（duǎn），反應器的容積也相應減小；可減少剩餘汙泥產量：亞硝酸菌（jun1）表觀產率係數為0.04~0.13gVSS/gN,硝酸菌（jun1）的表觀產率係數為0.02~0.07 g VSS/g N，NO2-反硝化菌和（hé）NO3-反硝化菌的表觀產率係數（shù）分別（bié）為0.345 g VSS/g N和（hé）0.765 g VSS/g N，因此短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%。

       存在問題：短程（chéng）硝化反（fǎn）硝化工藝目前還處於研究階段，實際應（yīng）用（yòng）工程較少。由於短程硝化階段溫度、pH 值等因素的控製（zhì）難度較大，需要研發更加（jiā）完善的在線檢測和模糊控製（zhì）技術，以（yǐ）實現（xiàn）穩定（dìng）的短程（chéng）硝化反硝化（huà），從而不斷擴大短程硝（xiāo）化反（fǎn）硝化工藝的應用。

       （3）厭氧氨氧化（huà）

       厭氧氨氧（yǎng）化作（zuò）用即在厭氧條件下由厭氧氨氧化菌利用亞硝酸鹽為電子受體，將（jiāng）氨（ān）氮氧化為（wéi）氮氣的生物反應過程（chéng）。這種反應通常對（duì）外界條件（pH值、溫度、溶解氧等）的（de）要求比較苛刻，但這種反應由於不需要氧氣和有機物的參與，因此對其研究和工藝的開發具（jù）有可持續發展（zhǎn）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（dàn）轉化成亞硝酸鹽（yán）。目前在處理（lǐ）焦化廢水、垃圾滲濾液等（děng）廢水方麵已經有成功的運用實例。

       厭氧氨氧化是一個微生物反應，反應產物為氮氣。具有一些優點（diǎn）：由於氨直接作反硝化反應的（de）電子（zǐ）供體，可免去外源有機物(甲醇)，既可節（jiē）約（yuē）運行費用，也（yě）可防止二次汙染；由於氧得到有效利用，供氧能耗下降；由於部分氨沒有經（jīng）過硝化（huà）作用而直接參與厭氧氨氧化反應（yīng），產酸（suān）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（wù）濾池（BAF）

       曝氣生物濾池是 90 年（nián）代初興起的汙水處理新工藝，已在歐美（měi）和日本等發達*廣為流行。
該工藝具有（yǒu）去除 SS 、化學需氧量、 BOD 、硝化、脫氮、除磷、去除 AOX （有害物質）的作用，其特點是集（jí）生物氧化和截留懸浮固體與一體（tǐ），節省了（le）後續沉澱池 ( 二沉池 ) ，其容積負荷（hé）、水力負荷大，水力停（tíng）留時間短，所需基建投（tóu）資少，出水水質好：運行能耗低，運行費用（yòng）省（shěng）。

       BAF 屬第三代生物膜反應器，不（bú）僅具有生（shēng）物膜工藝技術的優勢，同時（shí）也起著有效的空間過濾作用，通（tōng）過使用特殊的濾料和正確的配氣設計。

       工（gōng）藝特點

       1、采用氣（qì）水平行上向流（liú），使得氣水進行極好均分，防止了氣泡在濾料層中凝結核氣堵現象，氧的利用率高，能耗（hào）低；
       2、與下向流過濾相反，上向流（liú）過濾維持在整個濾池高度上提供正（zhèng）壓（yā）條件，可以更好（hǎo）的避免形成溝流或短流，從而避免通過形成溝流來影響過濾工藝而形成的氣阱（jǐng）；
       3、上向流形成了對工藝有好處的半柱推條（tiáo）件，即使采用高過濾速度和負荷，仍能保證 BAF 工藝的持久穩定性和有效（xiào）性；
       4、采用氣水平行上向流，使（shǐ）空（kōng）間過濾能被更好的運用，空氣能（néng）將固體物質帶入濾床深（shēn）處，在濾池中能得到（dào）高負荷（hé）、均（jun1）勻的固體物質（zhì），從而延長了反衝洗周期，減（jiǎn）少清洗時間和清洗時用的氣水量；
       5、濾料（liào）層對氣泡的切割作用是使氣泡在濾池中的停（tíng）留時間延長，提高了氧的利用（yòng）率；
       6、由於濾池極好的截（jié）汙能力，使得 BAF 後麵不需再設二次沉澱池；
       適用範圍：城市（shì）汙水、小區生活汙水、生活雜排水和食品加工水、釀造等有機廢水處理。

       （4）STCC

       “STCC汙水處理及深度淨化技術”是一種（zhǒng）新型的多種介質填料的“曝氣生物濾池（chí）技術”，該技術在“土壤淨化法（fǎ）”的長（zhǎng）期實踐經驗基礎上，采（cǎi）用本地天然材料和廢棄材料，研發出具有自淨功能的“不飽和（hé）炭”、“脫氮材料”和“除磷（lín）材料”等多種（zhǒng）介質的填料，組成複合填料床。通過特殊（shū）的曝氣係統在填（tián）料床中形成好氧缺氧和（hé）厭（yàn）氧交替的環（huán）境，達到脫氮和（hé）除磷的目的。 

       技術（shù）名（míng）稱（chēng）STCC寓意：ST代表standard(標準)，*個C代（dài）表 combination(組合)，第二個C代表carbon(碳) ，STCC意即“標（biāo）準化組合（hé）的（de）、以碳係材料生物濾池為核心的汙水處理及深度淨化技術”。

       處理城鎮汙水後的出水優於*《城鎮汙水處理廠汙染物排放標準》（GB18918—2002）一級A標準，可以達到*《地表水（shuǐ）環境質量（liàng）標準》(GB3838—2002）Ⅳ類標準。

       適用範圍：城鎮生（shēng）活汙水處理及深度處理、生態型城市汙水處理廠、河流湖泊水體淨化與（yǔ）修複。