氮、磷（lín）元素（sù）的大量排放會（huì）造成水體的富營養化，因此我國將氨氮（dàn）和總磷作為評價汙（wū）水處理廠處理效果的重（chóng）要考核指（zhǐ）標。目前汙水處理以生物脫氮為主，其脫氮原理為經過好氧硝化，缺氧（yǎng）反硝化，將汙水中的氮元素轉化（huà）為無害的氮氣。

       一、原理

       總氮（dàn）是指可（kě）溶（róng）性（xìng）及懸浮物（wù）顆粒中的含氮量，包括NO3-，NO2-和NH4+等（děng）無機氮和（hé）氨基（jī）酸、蛋白質和有機胺等有機氮。生物脫氮*先是在厭氧環境內，通過氨化作用將有機氮轉化為氨氮，這一過程（chéng）稱為氨化過程，氨化過（guò）程很容（róng）易進行，在（zài）一般無數處理（lǐ）設施中均能完成；然後在好氧環境內，通過硝化作用，將氨氮轉化為硝態氮；隨後在缺氧環（huán）境（jìng）內，通過反硝化作用，將硝態氮轉化為氨氣，從（cóng）水中逸出。

       二、主要工藝

       脫氮的主要工藝包括活性汙（wū）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（děng）），對汙水中的氮都有（yǒu）良好的去除效果（guǒ），但在（zài）工藝以及操作上存在一定的局限性和複雜（zá）性。

       1.活性汙泥法：

       （1）A2O法

       A2O法即（jí）厭氧一缺氧一好氧活（huó）性汙泥法。汙水在流經厭氧、缺（quē）氧、好氧三個不同（tóng）功（gōng）能分區的過程中，在不同微生物菌群的作用下，使汙（wū）水中的有機物、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（quē）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，SVI一般小於100，有利於處理後的汙水與汙泥分離，厭氧和缺氧段在運行中隻需輕緩攪拌，運行費用低。該工藝在國內（nèi）外使用比較廣（guǎng）泛（fàn）。

       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（yàn）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（ní）中含磷濃度高，具有很高的肥效；運行中勿需投藥，隻（zhī）用輕緩攪拌，運行費低。

       缺點：除磷效果難於再行提高，汙泥增長有一定的限度，不易提高；脫氮（dàn）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（fèi）用；對沉澱池要保持一定的濃度的溶解氧，減少停留時間，溶解濃度也不宜過高，以防止循（xún）環（huán）混合液對缺反應（yīng）器（qì）的幹擾。

       （2）氧化溝

       氧化溝又稱連續循環反應器，是20世紀50年代由荷蘭的公共衛（wèi）生所（TNO）開發出來的。氧化溝是常規活性汙泥法的一種改型和發展（zhǎn），是延時曝氣（qì）法的一種特殊形式。其主要功能是供氧（yǎng）；保證其活性汙泥呈懸浮狀（zhuàng）態，是汙水、空氣、和（hé）汙泥三者（zhě）充分（fèn）混（hún）合與接觸；推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）保持氧化溝的淨化功能具有重要的意義。氧化溝具有（yǒu）出水水（shuǐ）質好、抗衝擊負荷能力強、除磷脫氮效率高、汙泥（ní）易穩定、能（néng）耗省、便於自（zì）動化控製等優（yōu）點。但（dàn）是，在實際的運行過程中，仍存在一（yī）係列的問（wèn）題，如汙泥膨（péng）脹問題、泡（pào）沫問題、汙泥上浮問題、流速不均及汙泥沉積問題。

       （3）SBR

       間歇式（shì）活性汙泥法（fǎ）簡稱SBR工藝，一個運行周期可分為五個階段即：進水、反（fǎn）應、沉澱、排水、閑置。這種一體化工藝的特點是工藝簡單，由於隻（zhī）有一（yī）個反應池，不需（xū）二沉（chén）池、回流汙泥及設備，一般情況（kuàng）下不設（shè）調節池，多（duō）數（shù）情況下可省（shěng）去初沉池（chí）。

       特點：大多數情況下，無（wú）設置調節池的（de）需（xū）要；SVI值較低，易（yì）於沉澱，一（yī）般情況下不會產生汙泥膨脹；通過對運行方式的調節，進行除磷（lín）脫氮（dàn）反應；自動化程度較高；得當時，處理效果優於連續式；單（dān）方（fāng）投資較少；占地規模較大，處理水量較小。

       存在問題：A2O和（hé）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、能耗大，普（pǔ）通小型汙水廠難以承擔，不適用於（yú）汙水廠改造。SBR工藝需要精細度高的潷水器（qì）來保證出（chū）水水質，後續要設置（zhì）調節池（chí）來調節出水水量，對自動化要求高。

        2.生物（wù）膜法：

       生物（wù）濾池占地麵積大，生物接觸氧化池（chí）固定載體施工維護難度大，且二（èr）者均（jun1）容易（yì）發生堵塞，對汙水廠的長期穩定運（yùn）作造成極大的困（kùn）難。生物轉盤處理水量小（xiǎo），僅適用於處（chù）理水（shuǐ）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（huà）床工藝（yì）發展起來（lái）的，在同時發揮生物膜法和活性汙泥法的優勢下，克服了生物膜法常遇到（dào）的填料（liào）堵塞（sāi）和反衝洗的高（gāo）能耗，還克服了活性汙泥法（fǎ）的汙泥（ní）流（liú）失等問題，使其生物處理效果更為（wéi）有（yǒu）效。

       MBBR載體使用聚合（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（zhe）生長的微量元素，經過特殊（shū）工藝（yì）改性、構造（zào）而成，具有比表麵積大、 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。

       微生物可大（dà）量附著在MBBR載體上，使生化處理係統在汙泥濃度不變的情況下生物量（liàng）得到成倍的提高。係統的處理能力和效率也因此得到（dào）相應的提高（gāo），強化了對不同水質的（de）抗衝擊性。當（dāng）附著在MBBR載體上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（zǎi）體（tǐ）的內部仍存在缺氧區域，使反硝化菌（jun1）能在載體內部進行反硝化作用，即同步硝化反硝化。可以有（yǒu）效節省碳源，使其（qí）能在較低的碳氮比的（de）情況下仍能有良好的脫氮能力。

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

       MBBR工藝隻（zhī）需在原有生化工藝上按比例投加載體，和設置載體格柵，無需大量的基建即可起到強化脫氮能力的作用，大大節省了投資成本。在汙水廠的提標改造方麵有良好（hǎo）的發展（zhǎn）前景。

       （2）短程硝化反硝化

       傳統的脫氮工藝是將NH4+氧化成NO2-,再氧化成NO3-；起作（zuò）用的（de）分別是亞硝酸菌（jun1）和硝酸菌，統稱為硝化菌（jun1），可得如下結論：亞硝化過程產生（shēng）的能量比（bǐ）硝化過程產生的能（néng）量多，因（yīn）而前者反應速率較後者（zhě）快；亞硝化過程中產生大量的H+,使（shǐ）係統pH值降低，而硝化過程對係統的pH值無影（yǐng）響（xiǎng）；亞（yà）硝化過程和硝化過程好氧比為3:1；亞硝酸菌和硝酸菌的生理（lǐ）特性大致（zhì）相似，但前者的時代周期短，生長較（jiào）快，因此較（jiào）能適應衝（chōng）擊負荷和不利的環境條件。當硝酸（suān）菌受（shòu）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（fǎn）硝化脫氮過程中，在反硝化菌（jun1）的作用下，反硝（xiāo）化過程既可從硝酸鹽開始，也可（kě）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（chóng）複轉化過程中，要消耗更多的溶解氧和（hé）有機碳（tàn）源。如果在實際過程中，控製這一轉化過程，使NH4+全部或絕大部分轉化為NO2-而不是NO3-，由NO2-直接進行反硝化，稱此過（guò）程為短程硝化-反硝化（huà），經過環境（jìng）工作者的（de）不懈努（nǔ）力，短程硝化-反硝化過程在許多反應器都得以實現。

       與傳（chuán）統脫（tuō）氮工藝（yì）過程相比，短程硝（xiāo）化-反硝化體現出以（yǐ）下優勢。

       節能：硝化階段，供氧量節省近25%，降低能耗；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（yǒu）機碳源；可以縮短（duǎn）水力停留時間：在高氨環境下，NH4+的硝化速率和NO2-的反硝化速率（lǜ）均比NO2-的氧化速率和NO3-的反硝化速率快，因此（cǐ）水力停留時間可以（yǐ）縮短，反應器的容積也相（xiàng）應減小；可減少剩餘汙泥產量：亞硝酸菌表觀（guān）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（fǎn）硝化菌和NO3-反硝化菌的表觀產率係數分（fèn）別（bié）為0.345 g VSS/g N和0.765 g VSS/g N，因此短程硝化反硝（xiāo）化過程中可（kě）以減少產泥24~33%，在反硝化過程中可少產泥50%。

       存在問（wèn）題：短程硝化反硝化工藝目前（qián）還（hái）處於研究階段，實際應用工程較少。由於短程硝化階段溫度、pH 值等因素的控製難度較大，需要研發更加完善的在線檢測和模糊控製技術，以實現穩定的短程（chéng）硝化（huà）反硝（xiāo）化，從而不斷擴大短程硝化（huà）反硝化工藝的應用。

       （3）厭（yàn）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（yà）硝酸鹽為電子受（shòu）體，將氨（ān）氮（dàn）氧化為氮氣的生物反應過程。這（zhè）種（zhǒng）反應（yīng）通常對外界條件（jiàn）（pH值、溫度、溶解氧等）的要求比較苛刻，但這種反應由於不需要氧氣（qì）和有機物的參與，因此對其研（yán）究和工藝的開發具有可持續發展的意義。
 
       厭（yàn）氧氨氮化一般前置短程硝化工藝，將廢水中的一部（bù）分氨氮轉化成亞硝酸鹽。目前在處理（lǐ）焦化廢水、垃圾滲濾液等廢水方麵已經有成功的運用實例。

       厭（yàn）氧氨（ān）氧化是一個微生物反應，反應產物為（wéi）氮氣。具有一（yī）些優點（diǎn）：由於氨直接作反硝化反應（yīng）的電子供體，可免去外源有機物(甲醇（chún）)，既可節約運行費用（yòng），也可（kě）防止（zhǐ）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（méi）有經過硝化作用而直（zhí）接參與厭（yàn）氧氨氧化（huà）反應，產酸量下降，產堿量為零，這樣可以減少中和所需（xū）的化學試劑，降低運行（háng）費（fèi）用，也可以減輕二次汙染。

       （4）曝（pù）氣生物濾池（chí）（BAF）

       曝氣生物濾池是（shì） 90 年代初興起（qǐ）的汙水處理新工藝，已（yǐ）在歐（ōu）美和日本等（děng）發（fā）達*廣為流行。
該工藝具（jù）有去除 SS 、化學需氧（yǎng）量、 BOD 、硝化、脫氮、除磷、去除 AOX （有（yǒu）害物質）的作用，其特點是集生（shēng）物氧化和截留懸浮固體與一（yī）體，節省（shěng）了後續（xù）沉澱池 ( 二沉池 ) ，其容積負荷、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（hǎo）：運行能耗低，運行費用省。

       BAF 屬第三代生物膜（mó）反應（yīng）器，不僅具有生物膜工藝技術的優勢，同時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。

       工藝特點

       1、采用氣水平行上（shàng）向流，使得氣水進（jìn）行極好均分，防止了氣泡在濾料層中凝結核氣堵現象（xiàng），氧的利用率高，能耗低；
       2、與下向流過濾相反，上向流過濾維持（chí）在整個濾池高度上提供正壓條（tiáo）件（jiàn），可以更好的避免形成溝流或（huò）短流，從而避免通過形成溝（gōu）流來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的半柱推條件，即使采用（yòng）高過濾速度和（hé）負荷，仍能保證 BAF 工藝的持久穩定性和（hé）有效性（xìng）；
       4、采用氣水（shuǐ）平行上（shàng）向流，使（shǐ）空間過濾能被更好的運用，空氣能將固體物質帶入（rù）濾床深處，在濾池中能得到高負荷、均勻的固體物（wù）質，從而延長了反衝洗周期，減少清洗（xǐ）時間和清洗時用的氣水量；
       5、濾料層對氣泡的切（qiē）割作用是使氣泡在濾池中的停留時間延長，提高了氧（yǎng）的利用率；
       6、由（yóu）於濾（lǜ）池極好的（de）截汙能力，使得 BAF 後（hòu）麵不需再設二次沉澱池；
       適（shì）用範圍：城市汙水、小區生活汙水、生活雜排（pái）水和食品加工水、釀造等（děng）有機廢水處理。

       （4）STCC

       “STCC汙水處理及深（shēn）度淨化技術”是一種新型（xíng）的多種介質填料的“曝氣生物（wù）濾池技術”，該技術在“土壤淨化法”的長期實踐經驗基礎上，采用本地天然材（cái）料和廢棄材料，研發出具有自淨功能的（de）“不飽（bǎo）和（hé）炭”、“脫（tuō）氮材料”和“除磷材料”等多種介質（zhì）的填料，組成複合填（tián）料床。通過特殊的曝氣係統在填料床中形成好（hǎo）氧缺氧（yǎng）和（hé）厭（yàn）氧交替的環境，達到脫氮和除磷的目的。 

       技術（shù）名稱STCC寓意：ST代表standard(標準（zhǔn）)，*個C代表 combination(組（zǔ）合)，第二個C代表carbon(碳) ，STCC意即“標準（zhǔn）化組合的、以碳係材料生物濾池為核心的（de）汙水處理（lǐ）及深度淨化技術”。

       處理城（chéng）鎮汙水後的出水優於*《城（chéng）鎮汙水處（chù）理廠汙染物（wù）排放標準》（GB18918—2002）一級A標（biāo）準，可以達到*《地表水環境質量標準》(GB3838—2002）Ⅳ類標準。

       適用（yòng）範圍：城鎮生活汙水處理及（jí）深（shēn）度處理、生態型城市汙水處（chù）理廠、河流湖泊水體（tǐ）淨化與修複。