氮、磷元素的大（dà）量排放會造成水體的富營養化（huà），因此（cǐ）我國將（jiāng）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（shuǐ）處理以生物脫氮為（wéi）主（zhǔ），其脫氮原理為（wéi）經過好氧硝（xiāo）化，缺氧反硝化，將汙水中的氮元素轉化為無害的氮（dàn）氣。

       一、原理

       總氮是（shì）指可溶性及懸浮物顆粒中的含氮量，包括（kuò）NO3-，NO2-和NH4+等無機氮和氨基酸、蛋白質和有機胺等有（yǒu）機氮。生物脫氮（dàn）*先是在厭氧環境內，通過氨化作用將（jiāng）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，在一般無數處理設施中均能完成；然後在好氧（yǎng）環境內，通過硝化作用，將（jiāng）氨氮轉化為硝態氮；隨（suí）後在缺氧（yǎng）環境內，通過反硝化作用，將硝態氮轉化為氨氣，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）和生（shēng）物膜法（生物濾池、生物接觸氧化池、生物轉盤等），對汙水中的氮都有良好的去除效（xiào）果（guǒ），但在工藝以及操作上（shàng）存在一定的局限性和複雜性。

       1.活性汙泥法：

       （1）A2O法

       A2O法（fǎ）即厭氧一缺氧一好氧活性汙泥法。汙水在流經厭氧、缺氧、好氧三個不同功能分區的過（guò）程中，在不同微生物菌群（qún）的作用下（xià），使汙水中的有機物、N、P得到去除。A2/O法是*簡（jiǎn）單的同（tóng）步除（chú）磷脫氮工藝，總水力停留時間短，在（zài）厭氧、缺氧、好氧交替運行的條件下，可抑製（zhì）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（lí），厭氧和缺氧段（duàn）在運行中隻需輕緩攪拌，運行費用低。該工藝在國內外使用比較廣泛。

       優點：該工藝為*簡單的同（tóng）步脫氮除磷，總的水力停留時間，總產占地麵積少（shǎo）；在厭氧的好氧交（jiāo）替運（yùn）行條件下，絲狀菌得（dé）不到大（dà）量增殖，無汙泥膨脹（zhàng）；汙泥中含磷濃度高，具有很高的肥效；運行中勿需投藥，隻用輕緩攪拌，運行費低。

       缺點：除磷效果難（nán）於再行提高，汙泥增長有一定的限度，不易提高；脫氮效果也難於進一步提高，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，減少停留時間，溶解濃度也不宜過高（gāo），以防止循環混合液（yè）對缺反應器的幹（gàn）擾（rǎo）。

       （2）氧化溝（gōu）

       氧化溝又稱連續（xù）循環（huán）反應器，是20世紀50年代由荷蘭（lán）的公共衛生所（TNO）開發出來的。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（yào）功能（néng）是供氧（yǎng）；保證其活性汙泥呈懸浮狀態，是汙水、空氣、和汙泥三者充分混合（hé）與接（jiē）觸；推動水流以一定的流速（不（bú）低於0.25m/s）沿池長循環流動（dòng），這對保持氧（yǎng）化溝的淨化功能具有重要的意義。氧化（huà）溝具有出水水質好、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（děng）優點。但（dàn）是（shì），在實際的運行過程中，仍存在一係（xì）列的問題，如汙泥膨脹問題、泡沫問題（tí）、汙泥上浮問題、流速不（bú）均及汙泥沉積問（wèn）題。

       （3）SBR

       間（jiān）歇式活性汙泥法簡稱SBR工藝，一個（gè）運行周（zhōu）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（shì）工（gōng）藝簡單，由於隻有一個反應池，不需二沉（chén）池、回流汙泥及設備，一般情況下不設調節池，多數情（qíng）況下可（kě）省去初沉池。

       特點（diǎn）：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（qíng）況（kuàng）下不會產（chǎn）生（shēng）汙泥膨脹；通過對運行方式的調節，進行除磷脫氮反（fǎn）應；自動化程度較高（gāo）；得當時，處理效果（guǒ）優於（yú）連續式；單方投資較少；占地規模較大（dà），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（wū）泥回流、沉澱工序複雜、能（néng）耗大，普通小型（xíng）汙水廠難以承擔，不適用於汙水廠改造。SBR工藝（yì）需要精細度高的潷水器來保證出水（shuǐ）水質，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（róng）易發生（shēng）堵塞，對汙水廠的長期穩定運作造成極大的困難。生物轉盤處理水量小（xiǎo），僅適用於處理水量小的汙水處（chù）理廠。

       3.新型工藝

       （1）MBBR膜法

       MBBR工藝是基於生（shēng）物濾池和生物流化（huà）床工藝發展起來的（de），在同時發揮生物膜法和活性汙泥法的優勢下，克服了生（shēng）物膜（mó）法常遇到的填料堵塞和反衝洗的高能（néng）耗，還克服了活性汙泥法的汙泥流失等問題（tí），使其生（shēng）物（wù）處理效果更為（wéi）有效。

       MBBR載體使用聚合高分子材料製（zhì）成，高分子材料中融合（hé）多種有利（lì）於微生物快速附著（zhe）生長的微量元素，經過特殊工藝改（gǎi）性、構造而（ér）成，具（jù）有比表麵積大、 親水性好（hǎo）、生物（wù）活性高、掛膜快、處（chù）理效果好、使用壽命長等優點。

       微（wēi）生物可大量附著（zhe）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（wù）量得到成倍的提（tí）高。係統的處理能力和效率也因此得（dé）到相應的提高，強化了對不同水質的抗衝擊性。當附著在MBBR載體上的生物膜達到一（yī）定的厚度時，生（shēng）物膜形成溶氧梯（tī）度，使（shǐ）得在好氧（yǎng）池內載體的（de）內部仍存在缺氧區域，使反硝化菌（jun1）能在載體內（nèi）部進行（háng）反硝（xiāo）化作用，即同步硝化反（fǎn）硝化。可以有效（xiào）節省（shěng）碳源，使其能在較低的碳氮比的（de）情況下仍能有良好的脫氮能力。

       MBBR載體密度均小於1，在掛膜之後密度與水相近，能在水體中呈懸浮（fú）狀態。在實際操作中，使（shǐ）用曝氣+攪拌使載體在水體中（zhōng）呈流化狀態（tài），形（xíng）成氣-液-固三相流化，強化了氣、液相和載體之間的接（jiē）觸，大大提高了對氧氣的利用效率，有（yǒu）效（xiào）降低曝（pù）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（jiàn）即可起到強化脫氮能力的作用，大大節（jiē）省了投資成本。在（zài）汙（wū）水廠的提標改造方麵有良好的發展前景。

       （2）短程硝化反硝（xiāo）化

       傳統的脫氮（dàn）工藝是將NH4+氧化成NO2-,再氧化成NO3-；起作（zuò）用（yòng）的分別是亞（yà）硝酸菌和（hé）硝（xiāo）酸菌（jun1），統稱為硝化菌，可得如下結論：亞硝化過程產生（shēng）的能（néng）量比硝化過程產生的能量多，因（yīn）而前者反應速率較後者快；亞硝化過程中產生大量的H+,使（shǐ）係（xì）統pH值降低，而硝化（huà）過程對係統的pH值無影響；亞硝化過程和（hé）硝化（huà）過程好氧比為（wéi）3:1；亞硝酸菌和硝酸菌的生理特性大致相似，但前者（zhě）的（de）時代周期短，生長較快，因此較能適應衝（chōng）擊負荷和不利的（de）環境條件。當硝酸菌受到抑製的時候，將會出現NO2-的積累。很顯然，在傳統的硝化-反硝化脫氮過程中，在反（fǎn）硝化菌的作用下，反硝化過（guò）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-的重複轉化過程中，要消耗更多的溶解氧和（hé）有機碳源。如果在實際過程中，控製這一轉化過程（chéng），使NH4+全部或絕大（dà）部分（fèn）轉化為NO2-而不是NO3-，由NO2-直接進行反硝化（huà），稱此過程為短程硝化-反硝化，經過環境工作者的不懈努（nǔ）力，短程硝化-反硝化過程在許多反應器都得（dé）以實現。

       與傳（chuán）統脫氮工（gōng）藝過程相（xiàng）比，短（duǎn）程硝化-反硝化體現出以（yǐ）下優勢。

       節能：硝化階段，供氧量（liàng）節省近25%，降低能（néng）耗；節約外加碳源：從NO2-到N2要（yào）比從NO3-到N2的反硝（xiāo）化過程中（zhōng），減少40%的有（yǒu）機碳（tàn）源；可以縮短水（shuǐ）力停留（liú）時（shí）間：在高氨環境下，NH4+的硝化速率和NO2-的反硝化速率均比NO2-的氧化速率和NO3-的反硝化速率（lǜ）快（kuài），因此水力停留時間可以縮短，反應器的容積也相應減（jiǎn）小；可減少剩（shèng）餘汙泥產（chǎn）量：亞硝酸菌（jun1）表觀產（chǎn）率係數為0.04~0.13gVSS/gN,硝酸菌的表（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（chéng）硝化（huà）反硝化過程中可以減少產泥24~33%，在反硝化（huà）過程中可少產泥50%。

       存在問題：短程硝化反硝化工藝目（mù）前還處於研（yán）究階（jiē）段，實（shí）際應用工程較少。由於短程硝化階段溫度、pH 值等因素（sù）的控製難度較（jiào）大，需要研發更加完善的在線檢測和模糊控製技（jì）術，以實現穩定的短程硝化（huà）反硝（xiāo）化（huà），從而不斷擴大短程硝化反硝化工藝的應用。

       （3）厭氧氨氧化

       厭氧氨氧化作用（yòng）即在厭氧條（tiáo）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（zhí）、溫度、溶解氧等）的要（yào）求比較苛刻（kè），但這種反（fǎn）應由於不需要氧氣和有機物的參與（yǔ），因（yīn）此對（duì）其（qí）研究和工藝的開發具有可持續發展的意（yì）義。
 
       厭氧氨氮化一般前置短程（chéng）硝化工（gōng）藝（yì），將廢水中的一部分氨（ān）氮轉化成亞硝酸（suān）鹽。目前在處理焦（jiāo）化廢水、垃（lā）圾滲濾液等廢水方麵已經有成功的（de）運用實例。

       厭（yàn）氧氨氧化是一個微生物反（fǎn）應，反應產物為氮氣。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（wù）(甲醇)，既可節約運行費用，也（yě）可防止二次汙染；由於氧得到有效利（lì）用，供氧能耗下降；由於（yú）部分（fèn）氨沒（méi）有經過硝化作用而直接參與厭氧氨（ān）氧化反應，產酸量（liàng）下降，產堿量為零，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）

       曝氣生物濾池是 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（chú） SS 、化學需氧量、 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體與一體，節（jiē）省了後續沉澱池 ( 二沉（chén）池 ) ，其（qí）容積負荷、水力（lì）負荷大（dà），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，運（yùn）行費用省。

       BAF 屬第三代生物膜反應器，不僅具有（yǒu）生物膜工藝技（jì）術的優（yōu）勢，同（tóng）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的配氣設計。

       工藝特點

       1、采用氣水平行上向流，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（xiàng），氧的利用率高，能耗低；
       2、與下向流過濾相反，上向流過濾維持在整個濾池（chí）高（gāo）度上提供正壓條件，可以（yǐ）更好的（de）避免形成溝流或短流，從而避免通過形成溝流來影響過濾工藝而形成的氣阱；
       3、上向流（liú）形成了對（duì）工藝有好處的半柱推條件，即使采用高過濾速度和（hé）負荷，仍能保證 BAF 工藝的持久穩定（dìng）性和（hé）有效（xiào）性；
       4、采（cǎi）用氣水平行上向流，使空間過濾能被更好的運（yùn）用，空氣能將固體物質（zhì）帶入濾（lǜ）床深處，在濾池中能得到高負荷、均勻（yún）的（de）固體物質，從而延長了反（fǎn）衝洗周（zhōu）期，減少清洗時間和清洗時用的氣水量（liàng）；
       5、濾料層對氣泡的切割作用是使氣泡在濾池中的（de）停留（liú）時（shí）間延（yán）長，提高了氧的利用率；
       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、小區生活汙水、生（shēng）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術”是一種新型的多種介（jiè）質填料的“曝氣生物濾池技術”，該（gāi）技（jì）術在（zài）“土壤淨化法”的長期實踐經（jīng）驗基礎上，采用本地（dì）天然材料和廢（fèi）棄材料，研發出具有自淨（jìng）功（gōng）能的“不飽和炭”、“脫氮材料”和“除磷材（cái）料”等多種介質的填料，組成複合填料床。通過特（tè）殊的曝（pù）氣（qì）係統（tǒng）在（zài）填料床中形成好氧缺氧和厭氧交替的環（huán）境，達到脫氮和除磷的目的。 

       技術（shù）名稱STCC寓意：ST代表standard(標準)，*個C代表 combination(組（zǔ）合)，第二個C代表carbon(碳) ，STCC意即“標準化組（zǔ）合的、以碳係材料生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*《城鎮（zhèn）汙水處理廠汙染物（wù）排放標準》（GB18918—2002）一級A標準，可以達到*《地表水（shuǐ）環境質量（liàng）標準（zhǔn）》(GB3838—2002）Ⅳ類標準。

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