氮、磷（lín）元素的大量排放會造成水體的富營養化，因此（cǐ）我國（guó）將氨氮和總磷作為評價汙（wū）水處理廠處理效果的重（chóng）要考核指標（biāo）。目前汙水處理以生物脫氮為主，其脫氮原理為經（jīng）過好氧硝化（huà），缺氧反（fǎn）硝化，將汙水中（zhōng）的（de）氮元素轉化為無害的氮氣。

       一、原理

       總氮是指可溶性及懸浮物顆粒（lì）中的含（hán）氮量，包（bāo）括NO3-，NO2-和NH4+等（děng）無機氮和氨（ān）基酸、蛋白質和有機（jī）胺（àn）等有機氮。生物脫氮*先是在（zài）厭氧（yǎng）環境（jìng）內，通（tōng）過氨化作用將有（yǒu）機氮轉（zhuǎn）化為氨氮，這一過程稱為氨化（huà）過程，氨化（huà）過（guò）程很容易進（jìn）行，在一般無數處理設施中均能（néng）完成；然後在好氧環（huán）境內，通過（guò）硝化作用，將氨氮（dàn）轉化為硝態氮；隨後在缺氧環境內，通過反硝化作用，將硝態氮（dàn）轉化（huà）為氨氣，從水（shuǐ）中（zhōng）逸出。

       二、主要工藝（yì）

       脫氮（dàn）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（zhuǎn）盤等），對汙水（shuǐ）中的氮都有良好的去除效果，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（fǎ）

       A2O法即（jí）厭氧一缺氧一（yī）好氧活（huó）性汙泥法。汙水在流經（jīng）厭（yàn）氧、缺氧、好氧三個（gè）不同功能分區的過程中，在不同微（wēi）生物菌群的作用下，使（shǐ）汙（wū）水中的有機物（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（de）條件下，可抑製絲狀菌的繁殖，克服汙（wū）泥膨脹，SVI一（yī）般小於100，有利於處理（lǐ）後的汙水與汙泥分離，厭氧和缺氧段在運行中隻需輕緩攪拌，運行費（fèi）用低。該工（gōng）藝在國內外使（shǐ）用比較廣泛。

       優點：該工藝（yì）為*簡單的同（tóng）步脫氮除磷，總的水力停（tíng）留時間，總（zǒng）產占地麵積少；在（zài）厭氧的好氧交替運行條件下，絲狀菌得不到大量增殖（zhí），無汙泥膨脹；汙泥中（zhōng）含磷濃度高，具有很高的肥效；運行中勿需投藥，隻用輕緩攪拌，運（yùn）行費低。

       缺點：除磷效果難於再行提（tí）高，汙泥增長有一定的限度，不易（yì）提高；脫氮效果也難於進一步提高，內循環量不宜太高，否則增加運行費用（yòng）；對沉澱池（chí）要保持一定的濃（nóng）度的溶解氧，減少停留時（shí）間，溶（róng）解（jiě）濃度也不宜（yí）過高，以防止循環混合液對缺反應器的幹擾。

       （2）氧化溝

       氧化溝又稱連續（xù）循環反應器，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法的一種改（gǎi）型和發展，是延（yán）時曝氣法的一（yī）種特殊形式。其主要功能是供氧（yǎng）；保證其活性汙泥呈（chéng）懸浮狀態，是汙水（shuǐ）、空氣、和汙泥三者充分混合與接觸；推（tuī）動水流以一定的流速（不低於0.25m/s）沿池長循環流動，這對（duì）保（bǎo）持氧化溝的淨化（huà）功能具有重要的意義。氧化（huà）溝具（jù）有出水水質好、抗衝擊負荷能力強、除磷脫氮效率高、汙（wū）泥易（yì）穩定、能耗省（shěng）、便於自動化控製等優點。但是，在實際的運行過程中，仍存在一係列的問題，如汙泥（ní）膨脹問題、泡沫問（wèn）題（tí）、汙泥上浮問題、流速（sù）不均及汙泥沉積問題。

       （3）SBR

       間歇式（shì）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（shuǐ）、閑（xián）置。這種一體化工藝的特點是工藝簡單，由於隻有一個反應池，不需（xū）二沉池、回流汙泥及設備，一般情況下不設調節池，多數情況（kuàng）下可省去初沉池。

       特點：大多數情況下，無設置調節池的需（xū）要；SVI值較低，易於沉澱（diàn），一般情況下不會產生汙泥膨（péng）脹；通過對運行方式的調節（jiē），進行除磷脫氮反應；自動化程度較高；得當時，處理效果（guǒ）優於連續式；單方投資較（jiào）少；占地規模較大，處（chù）理水量較小。

       存在（zài）問題：A2O和氧化溝工藝均需要較大的池體麵積，基建成本高；汙泥回流、沉澱工序複雜、能耗（hào）大（dà），普通小型汙水廠難以承擔，不適用於汙水（shuǐ）廠改造。SBR工藝需要精細度高的潷水器來保證出水水（shuǐ）質，後續要設置調節池來調節出水（shuǐ）水量，對自動化（huà）要求（qiú）高。

        2.生物膜法：

       生物濾（lǜ）池占地麵積（jī）大（dà），生物接觸氧化池固定載體施工維護難度大，且二者均容易發生堵塞，對汙水廠的長期穩定運作造成極大的困難。生物轉盤處（chù）理水量小，僅適用於處理水量小的汙水處理廠。

       3.新型工藝

       （1）MBBR膜法

       MBBR工藝是基於生物濾池和生物流化床工（gōng）藝發展起來的，在同時發揮生物膜法（fǎ）和（hé）活性汙泥法的優勢下，克服了生物膜法常遇到的填料堵塞和反（fǎn）衝洗的高能（néng）耗（hào），還克服了活性汙泥法的汙泥流（liú）失等問（wèn）題，使其生物處理效果更為有效。

       MBBR載體使（shǐ）用聚合（hé）高分子材料製成，高分子材料中融合多種有利於微生物快速附著生長的微量元（yuán）素，經過特殊工藝改性、構造而成，具有比表（biǎo）麵積大、 親水性好、生物活性高、掛膜快、處理（lǐ）效果好、使用壽（shòu）命長等優點。

       微生物（wù）可大量附著在MBBR載體上，使生化處（chù）理係統在汙泥濃度不（bú）變的情況（kuàng）下（xià）生物量得到成（chéng）倍（bèi）的提高。係統（tǒng）的處理能力和效率（lǜ）也因（yīn）此得到相應的提高，強化了對不同水質的抗衝擊（jī）性（xìng）。當附著在MBBR載體上的生物膜達到一定的厚（hòu）度時，生物膜形（xíng）成溶氧梯度，使得在好氧池內載體的內（nèi）部仍（réng）存（cún）在缺氧區域，使反硝化菌（jun1）能在載體內（nèi）部進行反硝化作用，即同步硝化反硝化。可以有效節省（shěng）碳源，使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（dù）均小於1，在掛膜之後（hòu）密度（dù）與水相近，能在水體中呈懸浮狀態。在實際操（cāo）作（zuò）中，使用曝氣+攪拌使載體在水體中呈流化（huà）狀態（tài），形成氣-液-固三相流化，強化了氣、液相和載體之間的接觸，大（dà）大（dà）提（tí）高了對氧（yǎng）氣的（de）利用效率，有效降低曝氣量和能耗。 

       MBBR工藝隻需在原有生化工藝上按比例投加載體，和設置載（zǎi）體格柵，無（wú）需大（dà）量的基建即可（kě）起（qǐ）到強化脫氮（dàn）能力（lì）的作用，大大節省了投資成本。在汙水廠的提標改造方麵有良好的發展前景。

       （2）短程硝化反硝化

       傳統的脫氮工藝（yì）是將NH4+氧化成NO2-,再氧化成NO3-；起作用（yòng）的（de）分別是亞硝酸菌和硝（xiāo）酸菌，統稱為硝化菌，可得如（rú）下結論：亞硝化過程產生的（de）能量（liàng）比硝化過程產生的（de）能量多，因而前者反應速率較後者快；亞硝化過程中（zhōng）產生大量的H+,使係統（tǒng）pH值降低，而硝化過程對係統的pH值無影響；亞硝化過程（chéng）和硝化過程好氧比為3:1；亞硝酸菌和硝（xiāo）酸菌的生（shēng）理（lǐ）特（tè）性大致相（xiàng）似，但前者的時代周期短，生長較快，因此較能適應衝擊負荷和（hé）不利的環境條件。當硝酸菌受到抑製的時候，將會（huì）出現NO2-的積（jī）累。很（hěn）顯然，在傳統的硝化（huà）-反硝化脫氮過程中，在反硝化菌的作用下，反硝（xiāo）化過程既可從硝酸鹽開始（shǐ），也可以從亞硝酸鹽開始（shǐ）。但（dàn）由NO2-轉化為NO3-，然後由NO3-再轉化為NO2-的重（chóng）複轉化過程中，要消耗更多的（de）溶（róng）解氧和有機碳（tàn）源。如果在實際過程中，控製這一轉化過程，使NH4+全部或（huò）絕大部分轉化（huà）為NO2-而不是NO3-，由NO2-直接進行（háng）反硝化，稱此過程為短程硝化-反硝化，經過（guò）環境工作者的不懈（xiè）努力，短（duǎn）程硝化-反硝化過程在許多反（fǎn）應器都得以實現。

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

       節能：硝化階段，供（gòng）氧量節省（shěng）近25%，降（jiàng）低能耗；節約外加碳源：從（cóng）NO2-到N2要比從NO3-到N2的（de）反硝化過（guò）程中，減少40%的有機碳源；可以縮短水力停（tíng）留時間：在高氨環境（jìng）下（xià），NH4+的硝化速（sù）率和NO2-的反硝化速率均比NO2-的氧（yǎng）化速率（lǜ）和（hé）NO3-的反硝化速率（lǜ）快，因（yīn）此水力停留時間可以縮短，反應器的（de）容積也相應減小；可減少剩餘（yú）汙泥產量（liàng）：亞硝酸菌表觀產率係數為0.04~0.13gVSS/gN,硝酸菌的表觀產率係數為（wéi）0.02~0.07 g VSS/g N，NO2-反硝化菌和NO3-反硝化菌的表觀（guān）產率（lǜ）係數分別為0.345 g VSS/g N和0.765 g VSS/g N，因此短程硝化反（fǎn）硝化過程中可以減少產泥24~33%，在反硝化過程中可少產泥（ní）50%。

       存在問題：短程硝（xiāo）化反硝化工藝目（mù）前還處於研究階段，實際應用（yòng）工程較（jiào）少。由於短程硝（xiāo）化階段溫度、pH 值等因素的控製難度（dù）較大，需要研發更加完善的在線檢測和模糊控製技術，以（yǐ）實現（xiàn）穩定的短程硝化反（fǎn）硝化，從而（ér）不斷擴大短程硝化反硝化工（gōng）藝的（de）應用。

       （3）厭（yàn）氧（yǎng）氨（ān）氧化

       厭氧氨氧化（huà）作用（yòng）即在厭氧條件下由厭氧氨氧（yǎng）化菌利用亞硝酸鹽為電子受體，將（jiāng）氨氮氧化為氮氣的生物反應過程。這種反應通常對（duì）外界條件（pH值、溫（wēn）度、溶解氧等）的要求比較苛刻，但這（zhè）種反應由於不需要氧氣和有機物的參與，因此對其研究（jiū）和工藝的開發具有可持（chí）續發展的意義。
 
       厭氧氨（ān）氮化一（yī）般前（qián）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（jiāo）化廢水、垃圾滲濾液等廢水方麵已經有成功的運用實例。

       厭氧氨氧（yǎng）化是一個微生物反應（yīng），反應產物（wù）為（wéi）氮氣。具有一些優點：由於氨直接作反硝化（huà）反應的電子供體，可（kě）免（miǎn）去（qù）外源有機物(甲醇)，既可節約運行費用，也可防止二次汙染；由於氧得到有（yǒu）效利用，供氧能耗下降；由於部分氨沒（méi）有經過硝化作用而直接參與厭氧氨（ān）氧化反應（yīng），產酸量下降，產（chǎn）堿量為零，這樣可以減少中和所需（xū）的化（huà）學試劑，降低運行費用，也可以減輕二次汙染。

       （4）曝氣生（shēng）物濾池（BAF）

       曝氣生物濾池是 90 年代初興起的汙水處理新（xīn）工藝，已在歐美和（hé）日本等發達*廣為流行。
該工藝具有去除（chú） SS 、化學（xué）需氧量、 BOD 、硝化、脫氮（dàn）、除磷、去除 AOX （有害物質）的（de）作用，其（qí）特點是集生物氧化和截留懸浮固體與一體，節省了後續（xù）沉澱池 ( 二沉池 ) ，其容積負荷（hé）、水力負荷大，水力停留時間短，所需基建投資少，出（chū）水水質好：運行能耗低，運行費用省（shěng）。

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

       工藝（yì）特點

       1、采用氣水平行上（shàng）向流（liú），使得氣（qì）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（lì）用率高，能耗低；
       2、與下向流過濾相反，上向流過濾（lǜ）維持在整個濾池高度上提供正壓（yā）條件，可以更好的避免（miǎn）形成溝流或短流，從而避免通過形成溝流來影（yǐng）響過濾工藝而形成的氣阱；
       3、上向（xiàng）流形成了對工藝有好處（chù）的半柱推條件，即使采用高過濾速度和（hé）負荷，仍能保證 BAF 工藝（yì）的持久穩（wěn）定性和有效性；
       4、采用氣水平行上向流，使空間過濾能（néng）被更好的運用，空氣能將固（gù）體物質帶入濾（lǜ）床（chuáng）深處，在濾池中能得到高負荷、均勻的固體物質，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（shuǐ）量；
       5、濾料層對（duì）氣泡（pào）的切割（gē）作用是使（shǐ）氣泡（pào）在濾（lǜ）池中的停（tíng）留時間（jiān）延長（zhǎng），提高了氧的利用率；
       6、由於濾池（chí）極好的截（jié）汙能力，使得 BAF 後麵（miàn）不（bú）需再設二次沉澱池；
       適用範圍（wéi）：城市汙水、小區生活汙水、生（shēng）活（huó）雜排（pái）水和食品加工（gōng）水、釀造等有機廢水處理。

       （4）STCC

       “STCC汙水（shuǐ）處理及深度淨（jìng）化技術”是一種新型（xíng）的多種介質填料的（de）“曝氣生物濾池技術”，該技術在“土壤淨化法”的長期實踐經驗基礎上（shàng），采用本地天然材料（liào）和廢棄材料，研發出具有自淨功（gōng）能的“不飽和（hé）炭”、“脫氮材料”和“除磷材料”等多種介質的填料，組成複合填料床。通過特殊的曝氣係統在填（tián）料床中（zhōng）形成好氧缺氧和厭氧交替的環境，達到脫氮和除磷的目的（de）。 

       技術名稱STCC寓（yù）意：ST代表standard(標準)，*個（gè）C代表 combination(組合)，第二個C代表carbon(碳) ，STCC意即“標準化組合的、以（yǐ）碳係材料生（shēng）物濾池（chí）為核心的汙水處理（lǐ）及深度（dù）淨化技術”。

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

       適用範圍（wéi）：城鎮（zhèn）生活汙水（shuǐ）處理及深度處理、生態型城市汙水處理廠、河流湖泊水（shuǐ）體淨化與修複。