氮、磷元素（sù）的大量（liàng）排放會（huì）造成水體的富營養化，因此我國將氨氮和總磷作為評價汙水處理廠（chǎng）處理效（xiào）果的重要考核指標。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，缺氧反硝化，將汙水（shuǐ）中的氮元素轉化為無害的氮氣。

       一、原理

       總氮是指可溶性及懸浮（fú）物顆粒中的含氮量，包括NO3-，NO2-和NH4+等無機氮和氨基酸、蛋白質（zhì）和有機胺等有機氮。生物脫氮*先是在厭氧環境內（nèi），通過氨（ān）化作用將有機（jī）氮轉化為氨氮，這一過程稱為氨化過程，氨化過程很容易進行（háng），在一般無數處（chù）理設施中均能完成；然後在好氧環境內，通過硝化作用，將氨氮（dàn）轉化為硝態氮；隨後在缺氧（yǎng）環境（jìng）內，通過反硝化作（zuò）用，將硝態（tài）氮轉化為（wéi）氨氣，從水中逸出。

       二、主要（yào）工藝

       脫氮的主要（yào）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（huà）池（chí）、生物轉盤等），對汙（wū）水中的氮都有良好的去除效果，但在工藝以及（jí）操（cāo）作（zuò）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（jí）厭氧一缺氧（yǎng）一好氧活性汙（wū）泥（ní）法。汙水在流經厭氧、缺氧、好氧（yǎng）三個不（bú）同功能分區的過程中，在不（bú）同微生物菌群的作用下，使汙水中的有機物、N、P得（dé）到去除（chú）。A2/O法是*簡單的同步除磷脫氮工（gōng）藝，總水力停留時間短，在厭（yàn）氧、缺氧、好氧交替（tì）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（yùn）行（háng）中（zhōng）隻需輕緩攪拌，運（yùn）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（liàng）增殖，無汙泥膨脹；汙泥中含（hán）磷（lín）濃度（dù）高，具有很高的肥效；運行（háng）中勿需投藥，隻用輕緩（huǎn）攪拌，運行費低。

       缺點：除磷效果難於再行提高（gāo），汙泥增長有一定的限度（dù），不易提高；脫氮效果（guǒ）也難於進一（yī）步提高，內循環量不宜太高，否（fǒu）則增加運行（háng）費（fèi）用；對沉澱池（chí）要保持（chí）一定的濃度的溶解氧，減少停留時間，溶解濃度也不宜過高，以防止循環混合液對缺反應器的幹擾。

       （2）氧（yǎng）化溝

       氧化溝又稱連續循環反（fǎn）應器，是20世紀50年代由荷蘭的（de）公共衛生所（TNO）開發出來的。氧化溝是常規活性汙泥法的（de）一種改型和發展，是延時曝氣法的一種特殊（shū）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、和汙泥三者（zhě）充分混合與接觸；推動水（shuǐ）流以一定的流速（不低於0.25m/s）沿池長循環流動，這對保持氧化溝（gōu）的（de）淨化功能具有重（chóng）要的意義。氧化溝具有出水水質好、抗衝擊負荷能力強（qiáng）、除磷脫氮效率高、汙泥易穩定、能耗省、便於自動化（huà）控製等優（yōu）點。但是，在實際的運行過程中，仍存在（zài）一係列的問題，如汙泥膨（péng）脹（zhàng）問題、泡（pào）沫問題、汙（wū）泥上浮問題、流速（sù）不均及汙泥沉（chén）積問題。

       （3）SBR

       間（jiān）歇式活性（xìng）汙泥（ní）法簡稱SBR工藝，一個運行周期可分為五（wǔ）個階段即：進水、反應、沉澱（diàn）、排水、閑置。這種一體化工藝的特點是工藝簡單，由於隻有一個反應池，不需二沉池、回流汙泥及設備，一般情況下不設（shè）調節池，多數情況下可省去（qù）初沉池。

       特點：大多（duō）數情況下，無設置調節池的需要；SVI值較低，易於沉澱，一般情況下（xià）不會產生汙泥膨脹；通過對運行方（fāng）式的（de）調節，進行除磷脫氮反應；自動化程度較高；得當時，處理效果優於連（lián）續式；單方投資較少；占地規模較大，處理水（shuǐ）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（chéng）本高；汙泥回流、沉澱工序複雜、能耗大，普通小型汙水廠（chǎng）難以承擔（dān），不適用於汙水廠改造。SBR工藝需要（yào）精細度高的（de）潷水（shuǐ）器來保證出水水質，後續（xù）要設置調（diào）節池來調節出水水量，對自動化要求高。

        2.生（shēng）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維護難度大，且二者均容易發（fā）生（shēng）堵塞，對汙水廠的長期（qī）穩定運作造成極大的困難。生物轉盤（pán）處理水量（liàng）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（jī）於生物濾池和生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（shì）下，克服了生物膜法（fǎ）常遇到（dào）的填料堵塞和反衝洗的（de）高能耗，還（hái）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料（liào）製成，高分子材料中（zhōng）融合（hé）多種有（yǒu）利於微（wēi）生物快速附著生長（zhǎng）的微量元素，經（jīng）過特殊工藝改性、構造而成，具有比表麵積大、 親水（shuǐ）性好、生物活性高、掛膜（mó）快、處理效果好、使用壽命（mìng）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得到成倍的提高。係統的處理能力（lì）和效率也因此得到相應的提高，強化了（le）對（duì）不同水質的抗衝擊性。當（dāng）附著在MBBR載體上的生（shēng）物膜達到一定的厚（hòu）度時，生（shēng）物（wù）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（fǎn）硝化菌能在載體內部進行反硝化作用（yòng），即同步硝化反硝化。可以有效節省碳源，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（zǎi）體密度均小於1，在掛膜之後密度與水相近，能在水體中呈懸（xuán）浮狀態。在實際操作中，使用（yòng）曝氣+攪拌使載體在水體中呈（chéng）流化狀態，形成氣（qì）-液-固三相流化，強化了氣、液相和載體之間的接觸，大大提高了對氧氣的利用效（xiào）率，有效降低（dī）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（tǐ），和設置載體格柵，無需大量的（de）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（wū）水廠的提標改造方麵（miàn）有良好的發展前景。

       （2）短程硝化反硝化

       傳統的脫氮工藝是將NH4+氧化（huà）成NO2-,再氧化成NO3-；起作用的分別是亞硝（xiāo）酸菌和硝酸菌，統（tǒng）稱為硝化菌，可得如下結論：亞硝化過程產生的能量比硝化過程產生的能量多，因而前者反應速率較後者快；亞硝化（huà）過程中產生大量的H+,使（shǐ）係統pH值降低，而硝化過（guò）程對係統（tǒng）的pH值無影響；亞硝化（huà）過程和硝化過程好（hǎo）氧比為3:1；亞（yà）硝酸（suān）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，因此較能適應衝擊負荷和不（bú）利的環境條件。當（dāng）硝酸菌受到抑（yì）製的時候，將會出現NO2-的積累。很顯然，在傳統的硝（xiāo）化-反硝化脫氮過程中，在反硝化菌的作（zuò）用下，反硝化（huà）過程既可從硝酸鹽開始，也可以從（cóng）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（guò）程中，要消耗更多的（de）溶解氧和有機碳源。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（zhuǎn）化為NO2-而不是NO3-，由NO2-直接進行反硝化，稱此過程為短程硝化-反硝化，經過環境工作者的不懈努力，短程硝化-反硝化過程在許多反應器（qì）都得以實現。

       與傳統脫氮工藝過程相比，短程硝化-反（fǎn）硝化體現出以下優勢。

       節能：硝化階段，供氧量節省近25%，降低（dī）能耗；節約外加碳源：從NO2-到N2要比從NO3-到N2的反（fǎn）硝化過程中，減少40%的有機碳源；可以縮（suō）短水力停留時間：在高氨（ān）環境下，NH4+的硝化速率和NO2-的反（fǎn）硝化速率均比NO2-的氧化速率和NO3-的反硝化速率快，因此（cǐ）水力停留時間可以縮短，反應器（qì）的容積也相應減（jiǎn）小；可減少剩餘汙泥產量：亞硝酸菌表觀產率係數為0.04~0.13gVSS/gN,硝酸菌（jun1）的表（biǎo）觀產（chǎn）率係數（shù）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程（chéng）中可以減少產泥（ní）24~33%，在反硝化過程中可少產泥（ní）50%。

       存在問題：短（duǎn）程硝（xiāo）化反硝化工藝目前還處於研究階段，實際應用（yòng）工程較少。由於短程硝化階段溫度、pH 值等因素的（de）控製難度較（jiào）大，需要研發（fā）更加完（wán）善的在線（xiàn）檢測和模糊控製（zhì）技術，以實現穩定的短程硝化反硝化，從而不斷（duàn）擴大短（duǎn）程硝（xiāo）化反硝化工藝的應用。

       （3）厭氧（yǎng）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硝（xiāo）酸鹽為（wéi）電子受體，將氨（ān）氮氧化為氮氣的生物反應過程。這種（zhǒng）反應通常對外界條件（pH值、溫度、溶解氧等）的（de）要求比較苛刻，但這種（zhǒng）反應由於不需要氧氣和有機物的參與，因此對（duì）其研（yán）究和工藝的開發具有可持續發展的意義。
 
       厭氧氨氮化（huà）一般前置短程硝化工藝，將廢水（shuǐ）中的一部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。

       厭氧氨氧（yǎng）化是一個微生物反應，反應（yīng）產物為氮氣。具有一些優點：由於氨直接作反硝化反應的電子供體，可免去外源有機物(甲（jiǎ）醇)，既可節約運行費用（yòng），也可（kě）防止二次汙（wū）染；由於氧得（dé）到有效利用，供氧能耗下降；由於（yú）部分氨（ān）沒有經過硝化作用而直接參與厭氧氨氧化反應，產酸量下（xià）降，產（chǎn）堿量為零，這樣可以減少中（zhōng）和所需的化學（xué）試劑，降低運行費用，也（yě）可以減輕二次汙染。

       （4）曝（pù）氣生（shēng）物（wù）濾池（BAF）

       曝氣生物濾池是 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（guǎng）為（wéi）流行。
該工藝具有去除 SS 、化學（xué）需氧量、 BOD 、硝化、脫氮、除磷、去除（chú） AOX （有害物質）的（de）作用，其特點是集生物氧化和截（jié）留懸浮（fú）固體與一體，節省了後（hòu）續沉澱池 ( 二沉池 ) ，其容（róng）積負荷、水力負荷大，水力停留時間短，所（suǒ）需基建投資少，出水水質好：運行能耗低（dī），運行費用省。

       BAF 屬第三代生物膜反應器，不僅具有生（shēng）物膜工藝技（jì）術的優（yōu）勢，同時也起著有效的空間過濾作用，通過使用特（tè）殊的濾料和正確的（de）配氣設計。

       工藝特點

       1、采用氣水平行上向流，使得氣水進（jìn）行極好均分，防止了氣泡在（zài）濾料層中凝結核氣堵現象，氧的利用率（lǜ）高，能耗低；
       2、與下向流過濾相反，上向流過濾維持在整個濾池高度上提供正壓條件（jiàn），可以（yǐ）更（gèng）好（hǎo）的避免形成溝流或短流（liú），從而（ér）避免通過形成溝流來影響過濾工藝而形成的氣阱；
       3、上向流形成了（le）對工藝有好處的半柱推條件，即使采用（yòng）高過濾速度和負荷，仍能（néng）保證 BAF 工藝的持久穩定性和有效性；
       4、采用氣水平行上向流，使空間過濾能被（bèi）更好的運用，空氣能將固體物質帶入濾床（chuáng）深處，在濾池中能得到高負荷、均勻的（de）固體物質，從而（ér）延長了反衝洗周期，減少清洗時間和清洗時用的氣水量；
       5、濾料層對氣（qì）泡的切割（gē）作用是使氣泡在濾池中的停留時間延長，提高（gāo）了氧的利用率；
       6、由於濾池極好的截汙能（néng）力，使得 BAF 後麵不需再設二次沉澱池（chí）；
       適用範圍：城市汙水、小（xiǎo）區生活汙水、生活雜排水（shuǐ）和食品加工水、釀造等有機廢水處理。

       （4）STCC

       “STCC汙水處理（lǐ）及深度淨化（huà）技術”是一種新型的多種介質填料的“曝氣生物（wù）濾池技術”，該技術在“土壤淨化法”的長期實（shí）踐經驗基礎上，采用本地天然材料和廢棄材料，研發出具有自淨功能的“不飽和炭”、“脫氮材料”和（hé）“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中形成好氧缺氧和厭（yàn）氧（yǎng）交替的環境，達到脫氮和除磷的目的。 

       技（jì）術名稱STCC寓意：ST代表standard(標（biāo）準)，*個C代表 combination(組（zǔ）合)，第二個C代表carbon(碳) ，STCC意即“標（biāo）準化組合的、以（yǐ）碳係材料生物濾池為核心的汙水處理及深度淨化技（jì）術”。

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

       適用範圍：城（chéng）鎮生活汙水處理及（jí）深度處理、生態型城市汙水處理廠、河流（liú）湖泊水體淨化與修複。