氮、磷元（yuán）素的大量排放會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處理效果的重要考核指標（biāo）。目前汙水（shuǐ）處理以生（shēng）物脫氮為主，其（qí）脫氮（dàn）原理為經過好（hǎo）氧硝化，缺氧反硝化，將汙水中的（de）氮元素（sù）轉化為無害的氮（dàn）氣。

       一（yī）、原理

       總氮是指可溶性（xìng）及懸浮物顆粒中（zhōng）的含氮量，包括NO3-，NO2-和NH4+等無機氮和氨基酸、蛋白質和有機胺（àn）等有（yǒu）機氮。生物脫氮*先是在厭氧環境內，通過氨化作用將（jiāng）有機氮轉化（huà）為氨氮（dàn），這一過程稱（chēng）為（wéi）氨化過（guò）程，氨（ān）化過程很容易進行，在（zài）一般（bān）無數（shù）處理設施中均能（néng）完（wán）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；隨後在缺氧環境內，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泥法（A2O、氧化溝、SBR等）和生物膜法（fǎ）（生物濾池、生物（wù）接觸氧化（huà）池、生物轉盤等），對汙水中的（de）氮都有良好的去除效果（guǒ），但在工藝以及操作上存在一定的局限性和複雜性。

       1.活性汙泥法：

       （1）A2O法

       A2O法即厭氧（yǎng）一缺氧一好氧活性汙（wū）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（zhōng），在不同微生物（wù）菌群的作用下，使汙水中的有機物、N、P得到去除。A2/O法是*簡單的同步除磷脫氮工藝，總（zǒng）水力停留時間短（duǎn），在厭氧、缺氧、好氧交替運行的條件下，可抑製絲狀菌的（de）繁殖，克服汙泥（ní）膨脹，SVI一般小於100，有利於處理後的汙水與汙泥（ní）分離，厭氧和缺氧段在運行（háng）中隻需輕緩攪拌，運行費用（yòng）低。該工藝在國內外（wài）使用（yòng）比較廣泛。

       優點：該工藝為*簡單（dān）的同步脫氮除磷，總的水力停（tíng）留時間，總產占地（dì）麵積少（shǎo）；在厭氧的好氧交替運行條件下，絲狀菌得不到大量增殖，無（wú）汙泥膨（péng）脹；汙泥中含磷濃度高，具有很高的肥（féi）效；運行中（zhōng）勿需投藥，隻用輕緩攪拌，運行費低。

       缺點（diǎn）：除磷效果難於再行提高，汙泥增長有一定的限度（dù），不易提高；脫氮效果也（yě）難於進一步提高，內循環量不宜太高，否則增（zēng）加運行費用；對沉澱池要保持（chí）一定的濃度的（de）溶（róng）解氧，減少停留時間，溶解濃度也不宜（yí）過高，以防止循環混合（hé）液對缺反應器的幹擾。

       （2）氧化溝

       氧化溝又稱連續循環（huán）反應器，是（shì）20世紀（jì）50年代由荷蘭的公（gōng）共衛生（shēng）所（TNO）開發出來的。氧化溝是常規活（huó）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；保證其活性汙泥（ní）呈懸浮狀態，是汙水、空氣、和汙泥三者充分混合與接觸；推動水流以一定的流速（不低於0.25m/s）沿池長循環流動，這對保持氧化溝的淨化功能具有重要的意義。氧化溝具（jù）有出水（shuǐ）水質好、抗衝擊負荷能力強、除磷脫氮效率高、汙（wū）泥易穩定、能耗省、便於自動化控製等優點（diǎn）。但（dàn）是，在實際的運行過程中，仍存在一係列的問題，如汙泥（ní）膨脹問題、泡沫問題、汙泥上浮問題、流速不均及汙泥沉（chén）積問題。

       （3）SBR

       間歇式活性汙泥法簡稱SBR工藝（yì），一個運行（háng）周期可分為五（wǔ）個階段即：進水（shuǐ）、反應、沉澱、排水、閑置。這種一（yī）體化工藝（yì）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（jí）設備，一般情況（kuàng）下不設調節池，多數情況下可省去初沉（chén）池。

       特點：大多數情況下，無（wú）設置調（diào）節池的需要；SVI值較低，易於沉澱，一般情況下不會產生汙泥膨脹；通過（guò）對運（yùn）行方式的調節（jiē），進行除磷脫氮反應；自動化程度較高；得當時，處理效果優於連續式；單方投資較少；占地規模較大，處理水量較小。

       存（cún）在問題：A2O和氧化溝工藝均需要較大的（de）池體麵積，基（jī）建成本高；汙泥回流、沉澱工序複雜、能耗大，普通小型（xíng）汙水廠難以承擔，不適用於汙水廠改（gǎi）造。SBR工藝需要（yào）精細度高的潷水器來保證出水水質，後續（xù）要設置調節池（chí）來調節出水水量，對自動化要求高。

        2.生物膜法（fǎ）：

       生物濾池占地麵積（jī）大，生（shēng）物接觸氧化池固定載體施工維護難度大（dà），且二（èr）者（zhě）均容易（yì）發（fā）生堵塞，對汙水廠的（de）長期穩定運作造成極（jí）大的困難。生物轉盤處理水量小（xiǎo），僅適用於處理（lǐ）水量小的汙水處理廠。

       3.新（xīn）型工藝

       （1）MBBR膜法（fǎ）

       MBBR工（gōng）藝是（shì）基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下，克（kè）服了（le）生物（wù）膜法常遇到的填料堵塞和反衝洗的高能耗，還克服了活性（xìng）汙泥法的汙泥流失等問題，使其生（shēng）物處理效果更為有效（xiào）。

       MBBR載（zǎi）體使用聚合高分子材料製成，高分子材料中融合多種（zhǒng）有利於微生物快速附著（zhe）生長的微（wēi）量元素，經過特（tè）殊工藝改（gǎi）性、構造而成，具有（yǒu）比表麵積大、 親水性（xìng）好、生物活性高、掛膜快、處理效（xiào）果好、使用壽命長等優點。

       微（wēi）生（shēng）物可大量附（fù）著在MBBR載體上，使生（shēng）化處（chù）理係統在汙泥濃度不變的情況（kuàng）下生物（wù）量得到成倍的提高（gāo）。係統的處（chù）理能力和效率也因此得到相應的提高，強化了對不同水質的抗衝擊性（xìng）。當附著（zhe）在MBBR載（zǎi）體上的生物膜達到一（yī）定的（de）厚度時，生物膜形成溶氧梯度，使（shǐ）得在好氧池內載體（tǐ）的內部仍存在缺氧區域，使（shǐ）反硝（xiāo）化菌能在載體內部進行反硝化作用，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載體（tǐ）密度均小於（yú）1，在掛膜之後密度（dù）與水（shuǐ）相近，能在（zài）水體中（zhōng）呈懸浮狀態。在實際操作中，使用曝氣+攪（jiǎo）拌使載體在水體中呈（chéng）流化狀態（tài），形（xíng）成氣-液-固三相流化，強化了（le）氣、液相和載體之（zhī）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（qiáng）化脫氮（dàn）能力的作用，大大（dà）節省了投資成本。在（zài）汙水廠的提標改造方麵有良好的發展前景。

       （2）短程硝化反硝化

       傳（chuán）統的脫氮工藝是將NH4+氧化成NO2-,再氧化成NO3-；起（qǐ）作用的分別（bié）是亞硝酸菌和硝酸菌，統稱為硝化菌，可得如下結論：亞硝化過程產生的能量比硝化（huà）過程產生的能量多，因而前者（zhě）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值降低，而硝化過程對係統的pH值無（wú）影響；亞硝化過程和硝（xiāo）化過（guò）程好氧（yǎng）比為3:1；亞硝（xiāo）酸菌和硝酸菌的生理特性大致相似，但前者的時代周（zhōu）期短，生長較快，因此較能適應衝（chōng）擊負荷和不利的環（huán）境條件。當硝（xiāo）酸菌（jun1）受到（dào）抑製的（de）時候，將（jiāng）會出現NO2-的積累。很顯然，在傳統的硝化-反硝化脫氮過程中，在反硝化菌的作用下，反硝化過程（chéng）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（wéi）NO3-，然後由NO3-再轉化為NO2-的重複轉化過程（chéng）中，要消耗更多的（de）溶解氧和有機（jī）碳源。如果在實際過程中，控製這一轉化過程，使NH4+全部或絕大部分轉化為（wéi）NO2-而不是（shì）NO3-，由NO2-直接進行反硝化，稱（chēng）此過程為短程硝化-反硝化（huà），經過環境工作者的（de）不懈努力，短程硝化-反硝化過（guò）程在許多反應（yīng）器都得以實（shí）現。

       與（yǔ）傳統脫氮工（gōng）藝（yì）過（guò）程相比，短程硝化-反（fǎn）硝化體現出以下優勢（shì）。

       節能：硝化階段，供氧量節省近（jìn）25%，降低（dī）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，減少40%的有機碳源；可以縮短水力停（tíng）留時間：在高氨（ān）環（huán）境下，NH4+的硝化速率和（hé）NO2-的反硝化速率均比NO2-的氧化速（sù）率（lǜ）和NO3-的反硝化（huà）速率快，因（yīn）此水力停留時間可以縮短，反應器的容積也相（xiàng）應減小；可減少剩餘（yú）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（de）表觀產（chǎn）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（biǎo）觀（guān）產（chǎn）率係數分別為0.345 g VSS/g N和（hé）0.765 g VSS/g N，因此短程硝化反硝化過程中（zhōng）可以減少產泥24~33%，在反硝化過程中（zhōng）可少（shǎo）產泥50%。

       存在問題：短程硝化反硝化工藝目前（qián）還處於研究（jiū）階段（duàn），實際應用工程較少。由於短程硝化階段（duàn）溫度、pH 值等因素的控製難度較大，需要研發更加完（wán）善的在線檢測和模糊控製技術，以實現穩定的短程（chéng）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（yàn）氧氨氧化

       厭氧氨氧化作用即在厭氧（yǎng）條件下由厭氧氨氧化菌利用亞硝酸鹽為電子受體，將氨氮氧化為氮氣的生物反應過程。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（cān）與，因此（cǐ）對其研究和工藝（yì）的開發具（jù）有可持續發展的意義。
 
       厭氧氨氮化一般前置短程硝化工藝，將廢水中的一部分氨氮轉化成亞硝酸鹽（yán）。目前在處理焦化（huà）廢水、垃圾滲濾液等（děng）廢水方麵已經有（yǒu）成功（gōng）的運（yùn）用實例。

       厭氧氨氧化是一個微生物反應，反應產物為氮氣（qì）。具有一些（xiē）優點：由於氨直接作反硝化反應的電子供體，可免去外（wài）源有機物(甲醇（chún）)，既可節約運（yùn）行費用，也可防止二次汙染；由（yóu）於（yú）氧得到有效利用，供氧能耗下降；由於部分氨沒有經過硝化（huà）作用而直接（jiē）參與厭氧氨氧化反應，產酸量下降，產堿（jiǎn）量為零，這樣可以減少中和所需的化學試劑，降低運行費用，也可以減輕二次汙染。

       （4）曝氣生物濾池（BAF）

       曝氣生（shēng）物濾池（chí）是 90 年代初興起的汙（wū）水處理新（xīn）工藝，已在（zài）歐美和日本等發達*廣為流行（háng）。
該工藝具有去除 SS 、化學需氧（yǎng）量、 BOD 、硝化、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，節省了後續沉澱池 ( 二沉池 ) ，其容積負荷（hé）、水力負荷大，水（shuǐ）力停留時間短，所需基建投資少，出水水質好：運行能耗（hào）低，運行費用省。

       BAF 屬（shǔ）第三（sān）代生物膜反應器，不僅具有生物膜（mó）工藝技術的（de）優勢，同時也起著（zhe）有效的空間過濾作用，通過使用（yòng）特殊的（de）濾料和正確的配（pèi）氣設計。

       工藝特點（diǎn）

       1、采用氣水平行上向流，使（shǐ）得（dé）氣水進行極好均分，防止了氣泡（pào）在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（xiàng）流（liú）過濾維持在整個濾池高度上提供正壓（yā）條件，可以更好的避免形成（chéng）溝（gōu）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；
       3、上向流形成了對工藝有好處的半（bàn）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，使空間過濾能被更（gèng）好的運用，空氣能將固體物質帶入濾床深處，在濾池中（zhōng）能得到高負荷、均勻的固體物質，從（cóng）而延長了反衝洗周期，減少清洗時間和清洗時用的氣水量；
       5、濾料層對氣泡的切（qiē）割作用是（shì）使氣泡在濾池中的停留（liú）時間（jiān）延長，提高了氧的利用率；
       6、由（yóu）於（yú）濾池極好的截汙（wū）能力，使得 BAF 後麵不需再設二次沉澱池（chí）；
       適用（yòng）範圍：城市汙水、小區生活汙水、生活雜排水和食品加工水、釀造等有機廢水處理。

       （4）STCC

       “STCC汙水處理及深度淨化技（jì）術”是一種新型的多種介質填（tián）料的“曝氣生物濾池（chí）技（jì）術”，該技（jì）術（shù）在（zài）“土壤淨化法”的長（zhǎng）期實踐經驗基（jī）礎（chǔ）上，采用本地天然（rán）材料和廢（fèi）棄材料，研發（fā）出具有自淨功（gōng）能的“不飽和炭”、“脫氮材料”和“除磷材料”等多（duō）種介質的填料，組成複合填料床。通過特殊的曝（pù）氣係統在（zài）填料床（chuáng）中形成好氧缺氧和厭氧交替的環境（jìng），達到脫氮和除磷的目的。 

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

       處理城鎮汙水後的出水優於*《城鎮汙水處理廠汙染（rǎn）物排（pái）放標準（zhǔn）》（GB18918—2002）一級A標準，可以達到*《地（dì）表水環境質量標準》(GB3838—2002）Ⅳ類標準。

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