氮、磷元素的大量排放會造（zào）成水體（tǐ）的富（fù）營養化，因此我國將氨氮和（hé）總磷作為評價汙水處理廠處理效果的重要考核指（zhǐ）標。目前汙水（shuǐ）處理以（yǐ）生物脫氮為主，其脫氮原理為（wéi）經過好（hǎo）氧硝化，缺氧反硝化，將汙水中的氮元素（sù）轉（zhuǎn）化為無害的氮氣。

       一、原理

       總氮是指可溶性及懸浮物顆粒中的含氮量，包括NO3-，NO2-和NH4+等（děng）無機氮和氨基酸、蛋白質和有機胺等有機氮。生物脫氮*先是（shì）在厭氧環（huán）境內，通過氨化作用（yòng）將有機氮轉化為氨氮，這一過程稱為氨化過程，氨化過程很容易（yì）進行，在一般無數處（chù）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；隨後在缺氧環境內，通過（guò）反硝化作（zuò）用，將硝態氮轉化為（wéi）氨氣，從水中逸出。

       二、主要工藝

       脫氮的主（zhǔ）要工藝包括活（huó）性汙泥法（A2O、氧化溝、SBR等）和生物膜法（生物濾池（chí）、生物接觸氧化（huà）池、生物轉盤等（děng）），對汙水中（zhōng）的氮（dàn）都有良好的去（qù）除（chú）效果，但在工藝以（yǐ）及操作上存在一定的局限性和複雜性。

       1.活性（xìng）汙泥法：

       （1）A2O法

       A2O法即厭氧一缺氧一（yī）好（hǎo）氧（yǎng）活（huó）性汙泥法。汙（wū）水在流經厭氧、缺氧、好氧三個不同（tóng）功能分（fèn）區的過程中，在不同微生物菌群的作（zuò）用下，使汙水中的（de）有機物、N、P得到去除。A2/O法是（shì）*簡單的同（tóng）步除磷脫（tuō）氮工藝，總（zǒng）水力停留時間短，在（zài）厭氧、缺氧（yǎng）、好氧交替運行的條件下，可抑製絲（sī）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（yòng）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，總的水力（lì）停留時間，總產占地麵積少；在厭（yàn）氧的好氧交（jiāo）替運行條件下，絲狀菌得不到大量增殖，無汙泥（ní）膨脹；汙泥（ní）中（zhōng）含磷濃度高，具有很高的肥效；運行中（zhōng）勿需投藥，隻用輕（qīng）緩攪拌，運行費低。

       缺點：除磷（lín）效果難於再行提高，汙泥增長有一（yī）定的限（xiàn）度，不易提高；脫氮效果也（yě）難於進一（yī）步提高，內循環量不宜太高，否則增加運行費用；對沉澱池（chí）要保持一（yī）定的濃度的溶解氧，減少停（tíng）留時間，溶解濃度也不宜過高，以防止循環混合液對（duì）缺（quē）反應（yīng）器的幹擾。

       （2）氧化溝（gōu）

       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（gōng）共衛生（shēng）所（suǒ）（TNO）開發出來的（de）。氧化溝是常規活性汙泥法的一種改型和發展，是延時曝氣法的一種特殊形式。其主要功能是供氧（yǎng）；保證其活性汙泥呈懸浮狀態，是汙水、空（kōng）氣、和汙泥三者充分混合與接觸；推動水流以一定的（de）流速（不低於0.25m/s）沿池長循環流動，這對保持氧化溝的淨化功能（néng）具有重要的意義。氧化溝具（jù）有出水水質好、抗衝擊負荷能力強、除磷脫氮效率高、汙泥易穩定、能耗省、便於自動化控製（zhì）等優點。但是，在實際（jì）的運行過程中，仍存在一係列的問題，如汙泥膨脹問題、泡沫問題、汙泥（ní）上浮問題、流速不均及汙泥沉積問題。

       （3）SBR

       間歇（xiē）式活性（xìng）汙泥法（fǎ）簡稱（chēng）SBR工（gōng）藝，一個運行周期可分（fèn）為（wéi）五個階段即：進水、反應、沉澱、排水、閑置。這種一（yī）體（tǐ）化工藝的特點是工（gōng）藝簡單（dān），由於隻有（yǒu）一個反應池，不需二沉池（chí）、回（huí）流汙泥及設備，一般情況下不設調節池，多數情況下可省去初沉池。

       特點：大多數情況下，無設置調（diào）節池的需（xū）要；SVI值較低，易於沉澱，一般情況下不會產生汙泥膨脹；通過對運行（háng）方式的調節，進行除磷脫氮反應；自動化程度（dù）較高；得當時，處理效果優（yōu）於連續（xù）式；單方投資較少；占（zhàn）地規模較大，處理水量（liàng）較（jiào）小。

       存在問題：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（liú）、沉澱工序複雜、能耗大，普通小型汙水廠難以承擔，不適用於汙水廠改造。SBR工（gōng）藝（yì）需要精細（xì）度高的潷水器（qì）來保（bǎo）證出（chū）水水質，後續要設（shè）置調節池來調節出水水量，對自動化要求高。

        2.生物膜法：

       生物濾池占地麵積大，生物接觸氧化池固定載體施工（gōng）維（wéi）護難度大，且二者均容易發（fā）生堵塞，對汙水廠的長期穩定運作造成極大的困難（nán）。生（shēng）物轉盤處理水量小，僅（jǐn）適用於處理水量小的（de）汙水（shuǐ）處理廠。

       3.新型工藝

       （1）MBBR膜法

       MBBR工藝是（shì）基於生物濾池和生物流化床工藝發展起來的，在同（tóng）時（shí）發揮生物膜法和活性汙泥法的優勢下（xià），克服了生物膜法常遇到的填料堵塞和（hé）反（fǎn）衝洗的高能耗，還克服了活性汙泥法的汙泥流失等問題，使其生物處理效果更為有效。

       MBBR載體使用聚合高分子材（cái）料製成，高分子材料中融合多種有（yǒu）利於微（wēi）生物快速（sù）附著生長的微量元素，經過特殊（shū）工藝改性、構造而成，具有比表麵積大、 親水性好、生物活性高（gāo）、掛膜快（kuài）、處理效果好、使用壽命長等優點。

       微生（shēng）物可大量附（fù）著在（zài）MBBR載體上，使生化處（chù）理係統在汙泥濃度不變的情況（kuàng）下（xià）生物量得到成倍的（de）提高。係（xì）統的處理能力和效率也因此（cǐ）得到（dào）相應的提高，強化了對不同水（shuǐ）質的抗衝擊性。當附著在MBBR載體上的生物膜達到一定的厚（hòu）度時，生物膜（mó）形成溶氧梯度，使得在好氧池內載體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（huà）作用，即同（tóng）步硝（xiāo）化反硝化。可以有效節省碳（tàn）源，使其（qí）能（néng）在較低的碳氮比的情況下仍能有良好的（de）脫氮能力（lì）。

       MBBR載體密度均（jun1）小於1，在掛膜之後密度與水相近，能在水體中呈懸浮狀態。在實際（jì）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，強化了（le）氣、液相和載體之間的接觸，大大提高了對氧氣的利用效率（lǜ），有效降低曝氣量和能耗。 

       MBBR工藝隻需在原有生化工藝上（shàng）按比例投加載體，和設（shè）置（zhì）載體格柵，無需（xū）大（dà）量（liàng）的（de）基建即（jí）可起（qǐ）到強化脫氮能力的作用，大大節省了投資成本。在汙水廠（chǎng）的提標改造方麵有良（liáng）好的發展前景。

       （2）短程硝化反硝化

       傳統的（de）脫氮工（gōng）藝是將NH4+氧化成NO2-,再氧化成NO3-；起作用的分別是亞硝酸菌和硝（xiāo）酸菌，統稱（chēng）為硝化菌，可得如下結（jié）論：亞硝化過程產生的能量比硝化過程產生的能量（liàng）多，因而前者反應速率較後者（zhě）快；亞硝化過程中產生大量的H+,使係統pH值降（jiàng）低，而硝化過程對係統的pH值無影響；亞硝化過（guò）程和硝化過程（chéng）好（hǎo）氧比為3:1；亞硝酸菌和硝酸菌的生理特性大致相似，但前者的時代周期短，生長較快，因此較（jiào）能適應衝擊負荷和不利（lì）的（de）環境（jìng）條件。當硝酸菌受到抑製的時候，將（jiāng）會（huì）出現NO2-的積累。很顯然，在傳統的硝化-反硝化脫氮過程（chéng）中，在反硝化菌的（de）作用下，反（fǎn）硝化過程既可（kě）從硝（xiāo）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（huà）為NO2-的重複轉化過程中，要消耗更多的溶解氧和有機碳源（yuán）。如果在實際過程（chéng）中，控製這一轉化過程，使NH4+全部或絕大部分轉化（huà）為NO2-而不是NO3-，由NO2-直接進行反硝化，稱此過程為短程硝化-反硝（xiāo）化，經過環（huán）境工作者的不懈努力，短程硝化-反硝化過程在許多反應器都得以實（shí）現。

       與（yǔ）傳統脫氮工藝過程相比，短程硝化-反硝化體現出以（yǐ）下優勢（shì）。

       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（huà）過程中，減少40%的有機碳源；可以縮短水力停留時間：在（zài）高氨環境下，NH4+的硝（xiāo）化速率和NO2-的反硝（xiāo）化速率均比NO2-的氧化速率和NO3-的反硝化速率快，因此水力停留時間可（kě）以縮（suō）短，反應器（qì）的容積（jī）也相應減（jiǎn）小；可減（jiǎn）少剩餘汙（wū）泥產量：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，因此短程硝化反硝化過（guò）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：短程硝化（huà）反硝（xiāo）化工藝目前還處於研究階段（duàn），實際應用工程較少（shǎo）。由於短程硝化階段溫度、pH 值（zhí）等因素的控製難度較大（dà），需（xū）要（yào）研發更加完善的在（zài）線檢測和模糊控製技術，以（yǐ）實現穩定的短程硝化反硝化，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（yǎng）氨氧化作用即在厭氧條件下由厭氧氨（ān）氧化菌利用亞硝酸鹽為電子受體，將氨氮氧化為氮（dàn）氣的生物反應過程。這種反應通常對外（wài）界條（tiáo）件（pH值、溫度（dù）、溶解氧等）的要求（qiú）比（bǐ）較苛刻，但這種反應由於不需要氧氣（qì）和有機物（wù）的參與，因此對其研究（jiū）和工（gōng）藝的開發（fā）具有可（kě）持續發展的意義。
 
       厭（yàn）氧氨氮化一般前（qián）置（zhì）短程硝化工藝，將廢水中的一（yī）部分氨氮轉化成亞硝酸鹽。目前在（zài）處理焦化廢（fèi）水、垃圾滲濾液等廢水方麵已經有成功的運用實例（lì）。

       厭氧氨氧化（huà）是一個微生物反應，反應產物為氮氣。具有一些優點：由於氨直（zhí）接作反（fǎn）硝化反應的電子供體，可免去外源有機物(甲醇（chún）)，既可節（jiē）約運行費用，也可（kě）防止二次汙染；由於氧（yǎng）得到有效利用，供氧能耗下降；由（yóu）於部分氨（ān）沒有經過硝化作用而直接參（cān）與厭氧氨氧化反應，產酸量下（xià）降，產堿（jiǎn）量為零，這樣可以減少中和所需的化學試劑，降（jiàng）低運行費用，也（yě）可以減輕二次汙染。

       （4）曝（pù）氣生（shēng）物濾池（BAF）

       曝氣生物濾池（chí）是 90 年代初興起的汙水處理新工藝，已在歐美和日本等發達*廣為（wéi）流行。
該工（gōng）藝具（jù）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，其特點是集生物氧化和截留懸浮固（gù）體與一體，節（jiē）省了後續（xù）沉澱（diàn）池 ( 二（èr）沉（chén）池 ) ，其容積負荷、水力負荷（hé）大，水力停留（liú）時間（jiān）短，所需基建投資少，出水水質好：運行能耗低，運行費用省。

       BAF 屬第三代生物（wù）膜反應器，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（què）的配氣設（shè）計。

       工藝特點

       1、采用氣水平行上向流，使得（dé）氣水進（jìn）行極好（hǎo）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，能耗低；
       2、與下向流過（guò）濾相反，上向流過濾維持在整個濾池高度上提供正壓條件，可以更好的避免形成溝流或短流，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，即使采用高過濾速度和負荷，仍能保證 BAF 工藝的持久穩定性和有效性；
       4、采用（yòng）氣水平（píng）行上向（xiàng）流，使空間過濾（lǜ）能被更好的運用（yòng），空（kōng）氣能將固體（tǐ）物質帶入濾（lǜ）床深處，在濾池中（zhōng）能得到高負荷、均勻的固（gù）體物（wù）質，從而延長了反衝洗周期，減少清洗時間和清洗（xǐ）時用的氣水量；
       5、濾料層對氣泡的切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、由於濾池極好的截汙能力，使得 BAF 後麵不需再設二次沉澱池；
       適用範圍：城市汙水、小區生活汙水、生（shēng）活雜排水和食品（pǐn）加工水、釀造等（děng）有機廢水處理（lǐ）。

       （4）STCC

       “STCC汙水處理及深度淨化（huà）技（jì）術”是（shì）一種新型的多種介質填料的“曝氣生物濾池技術”，該技術（shù）在“土壤淨化法”的長期實踐經驗基礎（chǔ）上，采用本地天然材料和廢棄材料，研（yán）發出具有自淨功（gōng）能的“不飽和炭（tàn）”、“脫氮材料”和“除磷（lín）材料”等（děng）多種介質的填料，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）氧缺氧和厭氧交替的環境（jìng），達到脫氮和除磷的目的（de）。 

       技術名稱STCC寓意：ST代表standard(標準)，*個C代表（biǎo） combination(組合)，第二（èr）個C代表carbon(碳) ，STCC意即“標準化組合的、以碳係（xì）材料生物濾池為核心的汙水處（chù）理及（jí）深度淨化技術”。

       處理（lǐ）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*《地表水環境質量（liàng）標準》(GB3838—2002）Ⅳ類標準。

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