氮、磷（lín）元素的大（dà）量排放會造成（chéng）水體的富營養（yǎng）化，因此我國將氨氮和總磷作為評價汙水處理廠（chǎng）處理效果的重要考核指標。目前汙水處理以生物脫氮為主，其（qí）脫氮原理為經（jīng）過好氧硝化，缺氧反硝化，將汙水中的氮（dàn）元素轉化為無害的氮氣。

       一、原理

       總（zǒng）氮是指可溶性及懸浮物顆粒中（zhōng）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（jī）氮。生物脫氮*先是在厭氧環境內，通過氨化作用將（jiāng）有機（jī）氮轉（zhuǎn）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（zài）一般無數處理設（shè）施中均能完成；然（rán）後在好氧環境內，通過硝化作用，將氨氮轉化為硝態氮；隨（suí）後在缺氧環（huán）境內，通（tōng）過反硝化作用，將硝態氮（dàn）轉化為氨氣，從水中逸出。

       二、主要工藝

       脫氮的主要工藝包括活性汙泥法（A2O、氧化溝、SBR等）和（hé）生物膜（mó）法（fǎ）（生物濾池、生物接（jiē）觸（chù）氧（yǎng）化池（chí）、生物轉（zhuǎn）盤等），對汙水中的氮都有良好的去除（chú）效果，但在工藝以及操作上存在一定（dìng）的局（jú）限性和複雜性。

       1.活（huó）性汙泥法（fǎ）：

       （1）A2O法

       A2O法即（jí）厭氧一缺氧一好氧（yǎng）活性汙泥法。汙水在流經厭氧、缺氧、好氧三個不同功能分區的過程中，在不同微生物菌群的作用（yòng）下，使汙水中的有機物、N、P得到（dào）去除。A2/O法是*簡單的同步除磷脫氮（dàn）工（gōng）藝，總水力（lì）停留時間短，在厭氧、缺氧、好（hǎo）氧交替（tì）運行的條件下，可抑製絲狀菌（jun1）的繁殖，克服汙泥（ní）膨脹，SVI一般小於100，有利（lì）於（yú）處理後的汙水與汙泥分離，厭氧和缺氧（yǎng）段在運行中隻需輕緩（huǎn）攪拌（bàn），運行費用低。該工藝在（zài）國內外使（shǐ）用比較廣（guǎng）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（yàn）氧的好氧（yǎng）交替（tì）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（lín）濃度高，具有很高的肥效；運行中勿（wù）需投藥，隻用輕緩攪拌，運行費低（dī）。

       缺點：除（chú）磷效果難於再行提高，汙泥增長有一定的限度，不（bú）易提高；脫氮效果（guǒ）也難於進一步提高（gāo），內循環量不宜太高，否則增加運行費用；對沉澱池要保持一定的濃度的溶解氧，減少（shǎo）停留時（shí）間，溶解濃度也不宜過高，以防（fáng）止（zhǐ）循環（huán）混合液對缺反應器的幹擾（rǎo）。

       （2）氧化溝

       氧化溝又稱連續循環反應（yīng）器，是（shì）20世紀50年代由荷蘭的公共衛生所（TNO）開（kāi）發出來的。氧化溝（gōu）是常規活性汙泥法的一種改型和發展，是延時曝氣法的一（yī）種特殊形式。其主要功能是供氧；保證其活性汙泥呈懸浮狀（zhuàng）態，是汙水（shuǐ）、空氣、和汙泥三者充分（fèn）混（hún）合與接觸；推（tuī）動（dòng）水流以一定的流速（不低於0.25m/s）沿（yán）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（yì）。氧（yǎng）化溝具有出（chū）水水質好、抗衝擊負荷能力強、除磷脫氮效率高、汙泥（ní）易穩定、能耗省、便（biàn）於自動化控製等優（yōu）點。但是，在實際的運行過程中，仍（réng）存（cún）在一係列的問題，如汙泥膨脹問題、泡沫問題（tí）、汙泥上浮（fú）問題、流速不均及汙泥（ní）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：進水、反應、沉澱、排水、閑置。這種一體化工藝的特點是工藝簡單，由於隻有一個反應（yīng）池，不需二沉池、回（huí）流汙泥及設備，一般情況下（xià）不設調節池，多數情況下可（kě）省去初沉池。

       特點：大多數情況下，無設置調節池的需要；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，進行除磷脫氮反應；自動化（huà）程度較高；得當時，處理效果優於連（lián）續式；單方投資（zī）較少；占地規模較大，處（chù）理水量較小。

       存在問題：A2O和氧化（huà）溝工藝均需要較（jiào）大的池（chí）體麵積，基建成本（běn）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，不適用於汙水廠改（gǎi）造。SBR工藝需要精細度高（gāo）的潷水器來保證出水水質，後續要設置（zhì）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（chí）占地（dì）麵積大，生物接觸氧化池固定載（zǎi）體施（shī）工維護難度大，且二者均容（róng）易發生堵塞，對汙水廠的（de）長期穩定運作（zuò）造成極大的（de）困難。生物轉盤處理水量（liàng）小，僅適（shì）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工藝是基於生物濾池和生物流化床工藝發展起來的，在同時發（fā）揮生物（wù）膜法和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（jù）合高分子材料製成（chéng），高分子材料中融合多種有利於微生物快速附著生長（zhǎng）的微量元素，經過特殊工藝改性、構造而成，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、使用壽命長等優點。

       微生物可大量附著在MBBR載體上，使生化（huà）處理係（xì）統在汙（wū）泥濃度不變的情況下生物量得到成倍的提高。係統的處理能力和效率也因此得到相應的提高，強化了對不同水（shuǐ）質的抗衝擊性（xìng）。當附著在MBBR載體上的生物膜達到一定的厚度時，生物膜形成溶氧（yǎng）梯度，使得在好氧池內載體的內部（bù）仍存在缺（quē）氧區域，使反硝化菌能在載體（tǐ）內部進行（háng）反硝化作用，即同步硝化反硝化。可（kě）以有效節省碳源，使其能在（zài）較低的碳氮比的情況下仍能有良好的脫氮（dàn）能（néng）力。

       MBBR載體密度均小於1，在掛膜之後密度與水相近，能在水體中呈懸（xuán）浮狀態。在（zài）實際操作中，使用曝氣+攪拌（bàn）使載體在水體中呈流化狀態，形成氣（qì）-液-固三相流（liú）化，強化了氣、液相和（hé）載體之間的接觸，大大提高了對氧氣的利用效率，有效（xiào）降（jiàng）低曝氣量和能（néng）耗。 

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

       （2）短程硝化反硝化

       傳統的脫氮工藝是（shì）將NH4+氧化成NO2-,再氧化成NO3-；起作用的分（fèn）別（bié）是亞硝酸菌和硝酸（suān）菌，統稱為（wéi）硝化菌，可得如下結論：亞硝化過程產生的能（néng）量比（bǐ）硝化過程產生的能量多，因而前者反（fǎn）應速（sù）率（lǜ）較（jiào）後者快（kuài）；亞硝化過程中（zhōng）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；亞硝化過程和硝化（huà）過程好氧比為3:1；亞硝酸菌和硝（xiāo）酸（suān）菌的生理特性（xìng）大致相（xiàng）似，但（dàn）前者的時（shí）代周期短，生長較快，因此較能適應衝擊（jī）負荷和不利的環境條件。當硝酸菌受到抑製（zhì）的時（shí）候（hòu），將會出（chū）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（huà）菌的作用下，反硝化過程既可從硝酸鹽開始（shǐ），也可以從亞硝（xiāo）酸鹽開始。但（dàn）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，要消耗更多的溶解氧（yǎng）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（bù）或絕（jué）大部分轉化為NO2-而（ér）不是NO3-，由NO2-直接進行反硝化，稱此過程為（wéi）短程硝化-反硝化，經過環境工（gōng）作者的不懈努力，短程硝（xiāo）化-反（fǎn）硝化過程在許多反應器都得以實現。

       與（yǔ）傳統脫氮工藝過程相比，短程硝化-反硝化體（tǐ）現出以下（xià）優勢。

       節（jiē）能：硝化階段，供氧量節省近25%，降低能耗（hào）；節約外加碳源：從NO2-到N2要比從NO3-到（dào）N2的（de）反硝化（huà）過程中，減少（shǎo）40%的有機碳源；可以縮短水力停留時間：在高氨環境下，NH4+的硝化速率和（hé）NO2-的反硝化速率（lǜ）均比NO2-的氧化速率和NO3-的反硝（xiāo）化速（sù）率快（kuài），因此水力停（tíng）留時間可以（yǐ）縮短，反應器（qì）的容積也相應減（jiǎn）小；可減少剩餘汙泥產量（liàng）：亞硝酸菌表觀產率係數為0.04~0.13gVSS/gN,硝（xiāo）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（fǎn）硝化菌的（de）表（biǎo）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中可（kě）以減少產泥24~33%，在反硝化過程中可少產泥（ní）50%。

       存在問題：短程硝化反硝化工藝（yì）目前還處於研（yán）究階段（duàn），實際（jì）應用工（gōng）程較少。由（yóu）於短程硝化階段溫度、pH 值等因素的控製難度較大，需要研（yán）發更加完善的在線（xiàn）檢測和模糊控（kòng）製技術，以實現（xiàn）穩定的短程硝化反硝化，從而不斷擴大（dà）短程硝化反硝化工藝的應用。

       （3）厭氧（yǎng）氨氧化

       厭氧氨氧化（huà）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受體，將氨氮氧（yǎng）化為氮氣的生物反（fǎn）應過程。這種反應通常對外界條件（pH值、溫度、溶解（jiě）氧等）的要求（qiú）比較苛刻，但這種反應由於不需要氧氣（qì）和有機物的參與，因此對其研究和工藝的開發具有可持續發展的意義。
 
       厭氧（yǎng）氨氮化一（yī）般前置短程硝化工藝，將廢水中的一部分氨氮轉化成亞（yà）硝酸鹽。目前（qián）在處理焦化廢水、垃圾滲濾液（yè）等廢水方麵已經有成功的運用實（shí）例。

       厭（yàn）氧氨氧化是一個（gè）微生物反應，反應產物為氮氣。具有一些優點：由於氨（ān）直接作反硝化反應的電子供體，可免（miǎn）去外源有機物(甲醇)，既可節約運行費用，也可防止二次汙染；由於氧得到有效利用（yòng），供氧能耗下降（jiàng）；由於部分（fèn）氨沒有經過硝化作用而直接參與厭氧氨氧化反應，產酸量下降，產堿量為零，這樣可以減少（shǎo）中（zhōng）和所需的化學試劑，降低運行費用（yòng），也（yě）可以減輕二次（cì）汙染。

       （4）曝氣生物濾（lǜ）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（zài）歐美和日本（běn）等發達*廣為流行。
該工藝具有去除 SS 、化學需氧量、 BOD 、硝化、脫氮、除磷、去除 AOX （有害（hài）物質）的作用，其特（tè）點是集生物氧化和截（jié）留（liú）懸浮（fú）固體與（yǔ）一體，節省了後續沉（chén）澱池 ( 二沉池 ) ，其容積負荷、水力負荷大，水力停留（liú）時間短，所需基建投（tóu）資少，出水（shuǐ）水質好：運行能耗低，運行費用省。

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

       工藝（yì）特點

       1、采用氣水平行上向流，使得氣水進行極好均分，防（fáng）止了氣泡在濾料層中（zhōng）凝結核氣堵現象，氧的利用率高，能耗低；
       2、與（yǔ）下（xià）向流過濾相（xiàng）反，上向流過濾維持在整個濾池（chí）高度上提供（gòng）正壓條件，可以更好的避免形成溝流或短流，從而避（bì）免通過形成溝流來影響（xiǎng）過濾工藝而形成的氣（qì）阱；
       3、上向流形（xíng）成了對工藝有（yǒu）好處的半柱推條件，即使采用高過濾速（sù）度和負荷，仍能保證 BAF 工藝的（de）持久穩定性和有（yǒu）效（xiào）性；
       4、采用氣水平行上向流，使空間過濾（lǜ）能被更好的運用，空氣能將（jiāng）固體物質帶入濾床深處，在濾池中能得（dé）到高負荷、均勻的固體物質（zhì），從而延長了反衝洗周期，減少清洗時間和清洗時（shí）用的氣（qì）水量；
       5、濾料層對氣泡（pào）的（de）切割作用是使氣泡在濾池中的停留時（shí）間延長（zhǎng），提（tí）高了氧的利用率；
       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（qū）生活汙水（shuǐ）、生活雜排水和食品加工水、釀造等有機廢水處理（lǐ）。

       （4）STCC

       “STCC汙水處理及（jí）深度淨化技術”是一種新型（xíng）的多種介質填料的“曝（pù）氣生（shēng）物濾池技術”，該技術在“土壤淨化法”的長期實踐（jiàn）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“除磷材料”等多種介質的填料，組成複合填料床。通過特殊的（de）曝氣（qì）係統在填料床中（zhōng）形成好氧缺氧和厭氧交替的環境，達（dá）到脫氮和除磷的目的。 

       技（jì）術（shù）名稱STCC寓意：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（biāo）準化組合的、以（yǐ）碳係材（cái）料生（shēng）物濾池為核心的汙水處理及深度淨化技術”。

       處理城鎮汙水後的出水優於（yú）*《城鎮汙水處理廠汙染物排（pái）放標準》（GB18918—2002）一級A標準，可以達到*《地表（biǎo）水環境質量標準》(GB3838—2002）Ⅳ類標（biāo）準。

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