氮、磷元素的大量排放會造成水體（tǐ）的富營（yíng）養化，因此我國將氨氮（dàn）和總磷作為評價汙水處理廠處理效果的重要考核指標。目前汙水處理以（yǐ）生物脫氮為主，其脫氮原理為經過好氧硝化，缺氧反硝化，將汙水中的氮元素轉化（huà）為無害的氮氣。

       一、原（yuán）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+等無機氮（dàn）和氨基酸、蛋白質和有機胺等有機氮。生物脫氮*先是在厭（yàn）氧環境內，通過氨化作用將（jiāng）有機（jī）氮轉化為氨氮，這一（yī）過程稱為氨化過程，氨化過程很容（róng）易進行，在一般無數處理設施中均能完成；然後在好氧環境內，通過硝化作用（yòng），將氨氮轉化為硝態氮；隨（suí）後在缺氧環境內，通過（guò）反硝化作用，將硝態氮轉化為（wéi）氨氣，從水中（zhōng）逸出。

       二、主（zhǔ）要工藝

       脫氮的主要工藝包（bāo）括活性汙泥法（A2O、氧化溝、SBR等）和生（shēng）物膜法（生（shēng）物濾（lǜ）池、生物接觸（chù）氧化池、生物轉盤（pán）等），對汙水中的氮都有良好的（de）去除效果，但在工藝以及操作上存在一定（dìng）的局限性和複雜性。

       1.活性汙泥法：

       （1）A2O法

       A2O法即厭氧一缺（quē）氧一好氧（yǎng）活性汙（wū）泥法。汙（wū）水在流經厭氧、缺氧、好氧三個不同功能分區的過程中（zhōng），在不同（tóng）微生（shēng）物菌群的作用下，使汙水中的有機物、N、P得到去除。A2/O法是*簡單的（de）同步除（chú）磷脫氮工（gōng）藝，總（zǒng）水力（lì）停留（liú）時間短，在厭氧、缺（quē）氧、好氧交替運行的（de）條（tiáo）件下（xià），可抑製絲狀菌的繁殖（zhí），克服汙泥膨脹，SVI一般（bān）小於100，有（yǒu）利於（yú）處理後的汙水與汙泥分離，厭（yàn）氧和缺氧段在運行中隻需輕緩攪拌，運行費用低。該工藝在國內外使（shǐ）用比較廣泛。

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

       缺點：除磷效果難於再行提高，汙（wū）泥增（zēng）長有一定的（de）限度，不易提高；脫氮效果也難於進一步提（tí）高，內循環量不宜太高，否則增加運行費用；對沉（chén）澱池要保持一（yī）定的濃度的溶解氧，減少停留時間，溶解濃度也不宜過高，以（yǐ）防止循環混合液對缺反應器的幹擾。

       （2）氧化溝

       氧（yǎng）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生所（suǒ）（TNO）開發出來（lái）的。氧化溝是常規活性汙泥（ní）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（yào）功能是供氧；保證其（qí）活性汙泥呈懸浮狀態，是汙水、空氣、和（hé）汙泥三者（zhě）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（zhǎng）循（xún）環流動，這對保持氧化溝的淨（jìng）化功能具有重要的意義。氧化溝（gōu）具有出水水質好、抗衝擊負荷能力強、除磷脫氮效率高、汙泥易穩定、能耗省、便於自動化控製等優點（diǎn）。但是，在（zài）實際的運行過程中，仍存在一係列的問題，如汙（wū）泥膨脹問題、泡沫（mò）問題、汙泥上浮問（wèn）題、流（liú）速不均及汙（wū）泥沉積問題。

       （3）SBR

       間歇式活性汙泥法簡稱SBR工藝，一個運行周期可分為五個階段即：進（jìn）水、反應、沉澱、排水（shuǐ）、閑置。這（zhè）種一體化工藝的特點是工（gōng）藝簡單，由於隻有一個反應池，不（bú）需二沉池、回流汙泥及設備，一般情況下不設調節池，多數情況下可（kě）省去（qù）初沉池。

       特點：大多數情況下，無設置調（diào）節（jiē）池的（de）需要；SVI值較低，易於沉澱，一（yī）般（bān）情況下不會產生汙泥膨（péng）脹（zhàng）；通過對運行方式的調節，進（jìn）行除磷脫氮反應；自動（dòng）化程度較高；得當時，處理效果優於連（lián）續式；單方投資較少；占（zhàn）地規（guī）模較大，處理水量較小。

       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、沉澱工序複雜、能耗大，普通小型汙（wū）水廠難以（yǐ）承擔，不適用（yòng）於（yú）汙（wū）水廠改造。SBR工藝需要精細度高的潷水器來保（bǎo）證出水水（shuǐ）質，後續要設置調節池來調節出水水量，對自動化要求高。

        2.生物膜法：

       生（shēng）物濾（lǜ）池占地麵積大，生物接觸氧化池固定載體（tǐ）施工維護難度大，且（qiě）二者均容易發生堵塞，對汙水廠的長期穩定（dìng）運作造（zào）成極大的（de）困難。生物轉盤處理水（shuǐ）量小，僅適用於處理（lǐ）水量小的汙（wū）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（shēng）物流化床工藝發展起來的，在同時發揮生物膜法和活性汙泥法的優勢下，克（kè）服了生物膜法常遇到的填料堵塞和反衝洗的高能耗（hào），還克服了活性汙泥法的汙泥（ní）流失等問題，使其生（shēng）物（wù）處理效果更為（wéi）有效。

       MBBR載體使（shǐ）用（yòng）聚合（hé）高（gāo）分子材（cái）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素，經過特殊工藝改性（xìng）、構造而成，具有（yǒu）比（bǐ）表麵積大、 親水性好、生物活性高、掛膜快、處理效果好、使用壽（shòu）命長等優點。

       微生物可大量附著在MBBR載體（tǐ）上，使生化處理係統在汙泥濃度不變的情況下生物量得到成倍（bèi）的提高。係統（tǒng）的（de）處理能力和（hé）效率也因此得到（dào）相應的提高，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（mó）達到一定的厚度時，生物膜（mó）形成溶氧梯度，使得在好（hǎo）氧池內載體的內部仍存在缺氧區域，使反硝化菌能在載體內部進行反硝化作（zuò）用，即同步硝（xiāo）化反硝化。可以有效節省碳源，使其能在較（jiào）低的碳氮比的情況下仍能有良好（hǎo）的脫氮能力。

       MBBR載體密度均小於1，在掛（guà）膜之後密度與水相近，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（tǐ）之間的（de）接觸，大大提高了對氧氣的（de）利用效率，有效降（jiàng）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（jiā）載體，和設置載體（tǐ）格柵，無需大量的基建即可起到（dào）強化脫氮能力（lì）的（de）作用，大大節（jiē）省（shěng）了投資成本。在汙水廠的提標改造（zào）方麵有良好的發展前景。

       （2）短程硝化反硝化

       傳統的脫氮工（gōng）藝是將NH4+氧化成（chéng）NO2-,再（zài）氧化成NO3-；起作用的分別是亞硝酸菌和（hé）硝酸（suān）菌，統稱為硝化菌，可得（dé）如下結論：亞（yà）硝化（huà）過程產生的（de）能量比硝化過程產（chǎn）生的能量多，因而前者反（fǎn）應速率較後者快；亞硝化過程中產生大量的H+,使係統pH值降低，而硝化過程對係統的pH值無影響；亞硝化過（guò）程和硝化過程好氧比為3:1；亞硝酸菌和硝酸菌的生理特性（xìng）大致（zhì）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的環境條件。當硝酸菌受到抑製的時候，將（jiāng）會出現NO2-的積累。很顯然，在傳（chuán）統的硝化-反硝化脫氮過程中，在反硝化（huà）菌（jun1）的作用下，反硝化過程既可從（cóng）硝酸鹽開始，也可以從亞硝（xiāo）酸鹽開始。但由NO2-轉（zhuǎn）化為NO3-，然後由NO3-再轉化為NO2-的重複轉化過程中，要消耗更多的溶解氧和有機（jī）碳源。如果在實際（jì）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（ér）不是NO3-，由（yóu）NO2-直接進行反硝化，稱此（cǐ）過程為短程硝化（huà）-反硝化，經過環境（jìng）工作者的不懈努力，短程硝化-反硝化過程（chéng）在許多反（fǎn）應器都得以實現。

       與傳統（tǒng）脫（tuō）氮工藝過程相比，短程硝化-反硝化體現出以下優勢（shì）。

       節能：硝化階段，供氧量節省近25%，降低能（néng）耗；節約（yuē）外加碳源：從NO2-到N2要比從NO3-到N2的反硝化過程中，減少40%的有機碳源；可以縮短水力停留時間：在高氨環境（jìng）下，NH4+的硝化速率和NO2-的反硝化速率均比NO2-的氧化（huà）速（sù）率和NO3-的（de）反（fǎn）硝化速率快，因此水力停留時間可（kě）以縮短，反應器（qì）的容積也相應減小；可減少剩餘汙泥產量：亞硝酸菌表觀產率係（xì）數為0.04~0.13gVSS/gN,硝酸菌的（de）表觀產率（lǜ）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（duǎn）程硝化（huà）反硝化過程（chéng）中可以減少產（chǎn）泥24~33%，在反硝化過程中可少產泥50%。

       存（cún）在問題：短程硝化反硝化工藝目前還處於（yú）研究階段，實際應（yīng）用工程較少。由於短程硝（xiāo）化階段溫度、pH 值等因素的控（kòng）製難度較大，需要（yào）研發更加完善（shàn）的在線（xiàn）檢測和模（mó）糊控製技術，以實現穩定（dìng）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

       厭氧氨氧（yǎng）化作用即在厭氧條件下由厭氧氨氧化菌利用亞硝酸鹽為電子（zǐ）受體，將氨氮氧化為氮氣的（de）生物反應過程。這種反應通常對外界條件（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和有機物的參與，因此對其研究和（hé）工藝的開發具有可持續發展的意義（yì）。
 
       厭氧氨氮化一般前置短程硝化工藝，將廢水（shuǐ）中的一（yī）部分氨氮轉化成（chéng）亞硝酸鹽。目前在處理焦化廢水、垃（lā）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（yī）個微生物反應，反應產物為氮氣。具有一些優點：由（yóu）於氨直接作反硝化反應的電子供體（tǐ），可免去外源有（yǒu）機物(甲醇)，既（jì）可節約運行費用，也可防止二次汙染；由於氧得到（dào）有效利用，供氧能耗下降；由於部（bù）分氨沒有經過硝化作用而直接參與厭氧（yǎng）氨氧化反應，產酸量下降，產（chǎn）堿量為零，這樣（yàng）可以減少中和所（suǒ）需的化學試劑，降低運行費用（yòng），也可以減輕二次汙染。

       （4）曝氣生物濾池（BAF）

       曝氣生物濾（lǜ）池是（shì） 90 年代（dài）初興起的汙水處理新工藝，已在歐美和日本等發達*廣為流行。
該工藝具有去除 SS 、化學需氧量、 BOD 、硝（xiāo）化、脫氮、除磷、去除 AOX （有害物質）的作用，其特（tè）點是（shì）集生物（wù）氧化和截留懸浮固體與一（yī）體（tǐ），節省了後（hòu）續沉澱池（chí） ( 二（èr）沉池 ) ，其容積（jī）負荷、水力負荷大，水力停留時間短，所需基建投資少，出水水質好（hǎo）：運行能耗低，運行費用省。

       BAF 屬第三（sān）代生物（wù）膜（mó）反應器，不僅（jǐn）具（jù）有生物膜工藝（yì）技術的優勢（shì），同時也起著（zhe）有效的空間過濾作用，通過使用特殊的濾（lǜ）料和正確的配氣（qì）設計。

       工（gōng）藝特點

       1、采用氣水平行上（shàng）向流，使得氣水進行極好均分，防止了（le）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（xiàng）流過濾相反，上向流過（guò）濾維持（chí）在整個濾（lǜ）池高度上提供正（zhèng）壓條件，可以（yǐ）更好的避免形成（chéng）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件，即使采用高（gāo）過（guò）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）氣水平行上向（xiàng）流，使空間過濾能被更好的運用，空氣能將固體物（wù）質帶入濾（lǜ）床深處，在濾池中能得到（dào）高負荷、均勻的固體物質，從而延長了反衝洗周期，減少清洗（xǐ）時間和清洗時（shí）用的氣水量；
       5、濾料層對氣泡的切割（gē）作用（yòng）是使氣泡在（zài）濾池中的停留時間延長，提高了氧的利（lì）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（cì）沉澱池；
       適用範圍：城市汙水、小區生活汙水、生（shēng）活雜排水和食品加工（gōng）水、釀造等有（yǒu）機廢水處理。

       （4）STCC

       “STCC汙水處（chù）理及深度淨化技術”是一種新型的多種介質填料的（de）“曝氣生物濾池技術”，該技術在“土壤（rǎng）淨化法”的長期實踐經驗基礎上，采（cǎi）用本地天然材料和廢棄（qì）材料，研發出具（jù）有自淨功能的“不飽和（hé）炭”、“脫氮（dàn）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料床（chuáng）中形成好氧缺氧和厭氧交替的環境，達到脫氮和除磷的目的。 

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

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

       適（shì）用範圍：城鎮生活汙水處理及深度處理、生態型城市汙水處理廠、河流（liú）湖泊水體淨（jìng）化與修複（fù）。