總氮去除（chú）工藝

​氮（dàn）、磷元素的大量排放（fàng）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（wū）水處理（lǐ）廠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（dàn）原理為經（jīng）過好氧硝化，缺氧反硝化，將汙水中的氮元素轉化為（wéi）無害的氮氣（qì）。

一、原（yuán）理

總氮是（shì）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（zhì）和有機胺等（děng）有機氮（dàn）。生物脫氮（dàn）首先是在厭氧環境內，通過氨化作用將有機氮轉（zhuǎn）化為氨氮，這一過程（chéng）稱為（wéi）氨化過程，氨化過程很容易進行，在一般無數處理設施（shī）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；隨後在缺氧（yǎng）環境內，通過反硝化作用，將硝態氮轉化（huà）為氨氣，從水中逸出。

二（èr）、主要工藝

脫氮的主要工藝（yì）包括活（huó）性汙泥（ní）法（fǎ）（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（pán）等），對汙水（shuǐ）中的氮都有（yǒu）良好的去除效果，但在工藝以及操作（zuò）上存在一（yī）定的局限性和複（fù）雜性。

1.活性（xìng）汙泥法（fǎ）：

（1）A²O法

A²O法即厭氧一缺氧一好氧活性汙泥法。汙水在流經厭氧、缺（quē）氧、好氧三個不同功能分區的過（guò）程中，在（zài）不同微生物菌群的（de）作用下，使汙水中（zhōng）的有機物、N、P得到去除。A²/O法是最簡（jiǎn）單的同步除磷脫氮工藝，總水力停留時間（jiān）短，在厭氧、缺氧、好氧交替運行的條件下（xià），可抑製絲狀菌的繁（fán）殖，克服汙泥膨脹，SVI一般小於100，有利於（yú）處理後的汙水與（yǔ）汙泥分離，厭氧和缺氧段在運行中隻需輕緩（huǎn）攪拌，運行費用低（dī）。該工藝在國內外使（shǐ）用（yòng）比較廣泛。

優點：該工藝為（wéi）最簡單的同步脫氮除磷，總（zǒng）的水（shuǐ）力停留時間，總產占地麵積少；在厭氧的好氧交（jiāo）替運行條（tiáo）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（hěn）高的肥效（xiào）；運行中勿需投藥，隻用輕緩攪拌，運行費低。缺點有：除磷效果難於再行（háng）提高，汙（wū）泥增長有一定的限度，不易提高；脫氮效果（guǒ）也難於進一步提高，內循（xún）環量不宜太高，否則增加運（yùn）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，以防止循環混合液對缺反（fǎn）應器的幹擾。

（2）氧化溝

氧化溝又稱連續循環反應器，是20世紀50年（nián）代由荷蘭（lán）的公共衛生所（TNO）開（kāi）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。其主要功能是供氧；保證其活性汙泥呈懸浮狀態（tài），是汙水、空氣、和汙泥三（sān）者充（chōng）分混合與接觸；推動水流以（yǐ）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（jìng）化功能具有（yǒu）重要的意義。氧化溝具有出水水質好、抗衝擊負（fù）荷能力強、除磷脫氮效率高、汙泥易（yì）穩定、能耗省、便於自動化控製等優點。但是（shì），在實際的（de）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、汙泥上浮問題、流速不均及汙泥沉積問題。

（3）SBR

間歇式活性汙泥法簡稱SBR工藝（yì），一（yī）個運行周期可分為五個階段即：進水、反應（yīng）、沉（chén）澱、排水、閑（xián）置。這種（zhǒng）一體化工藝的特點是工（gōng）藝簡（jiǎn）單，由於隻有一個反應池，不（bú）需（xū）二沉池、回流汙泥及設備，一般情況下不設調節池，多數（shù）情況下可省（shěng）去初沉池。

特點：大多（duō）數情況下，無設置調節池的需要；SVI值較低，易（yì）於沉澱，一般情況下（xià）不會產生汙（wū）泥膨（péng）脹；通過對（duì）運行方式的調節，進行除磷脫（tuō）氮反應；自動（dòng）化程度較（jiào）高；得當時，處理效（xiào）果優於（yú）連續式；單方投資較少；占地規模較大，處理水量較小。

 存在問題：A₂O和氧化溝工藝均需要較大（dà）的池體麵積，基（jī）建成本高；汙泥回流、沉澱工序複雜、能耗大，普通小型汙水廠難以承擔（dān），不適用於汙水廠改造。SBR工藝需要精細度高的潷水器來（lái）保證出水水質，後續要設置調節（jiē）池來調節出水水量，對自動化要求高（gāo）。

 2.生物膜法：

 生物（wù）濾池占地麵積大，生物接觸氧化池固定載體施工維（wéi）護難度（dù）大，且二者（zhě）均容易發生堵塞，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，僅（jǐn）適（shì）用於處理水量小（xiǎo）的汙（wū）水處理廠。

 3.新型工藝

（1）MBBR膜（mó）法

MBBR工藝是基（jī）於（yú）生物濾池和生物流化床工藝發展起來的，在同時發揮（huī）生物膜法和活（huó）性汙泥（ní）法的優勢下，克（kè）服了生物膜法常（cháng）遇到的填料堵（dǔ）塞和反衝洗的高能耗，還克服了活性汙泥（ní）法的汙泥流失等問題，使其生物處理效果更為（wéi）有效。

MBBR載體使用聚合高分（fèn）子材料製（zhì）成，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（ér）成，具有（yǒu）比表麵積大、 親水性好、生物活性高、掛膜快、處理效果好、使用（yòng）壽命（mìng）長等優（yōu）點。

微生（shēng）物可大量附著在MBBR載體（tǐ）上，使生化處理係統在（zài）汙泥濃（nóng）度不變的情況下生物量（liàng）得到成倍（bèi）的提高。係統的處理能力和效率也因此得到相應的提（tí）高，強（qiáng）化（huà）了對不同水質的抗衝擊性。當附著在（zài）MBBR載體上的生物膜達到一定的厚度時，生（shēng）物膜形成溶氧梯度，使得在好氧池內載體的內部仍（réng）存在缺氧區域，使反硝化（huà）菌（jun1）能在載體內部進行反硝化作用，即同（tóng）步硝化反硝（xiāo）化。可以有效節（jiē）省碳源，使其能在較低的（de）碳氮比的情（qíng）況下仍能有良好（hǎo）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（zhuàng）態。在實際操作中，使用曝氣+攪拌使載體在（zài）水體中呈（chéng）流化狀態，形成氣（qì）-液-固三相流化（huà），強化了氣（qì）、液相和載體之間的接觸，大大提高了對氧氣的利用效率（lǜ），有效降低曝氣量（liàng）和能耗。 

MBBR工藝隻需在原有生化工藝（yì）上按（àn）比例投加載體，和設置載體格柵，無需大（dà）量的基建（jiàn）即可起到強化（huà）脫氮能力的作用（yòng），大大節省了投資成本。在汙水廠的提標改造方（fāng）麵有良好（hǎo）的發展前景。

（2）短（duǎn）程硝（xiāo）化反硝（xiāo）化

傳統的脫（tuō）氮工藝是將NH₄⁺氧化成NO₂^-,再氧化成NO₃^-；起作用的分別是亞硝酸（suān）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（liàng）比硝化過程產生的能量（liàng）多，因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）係統pH值（zhí）降低，而（ér）硝化過程（chéng）對係統的pH值無影響；亞硝化過程和硝化過程好（hǎo）氧比為3:1；亞硝酸菌和硝酸菌的生理特性大致（zhì）相似，但前者的時代周期短（duǎn），生長較快，因此較能適應衝擊（jī）負荷和不利的環境（jìng）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（zài）反硝化菌的作用下，反硝化過程既可（kě）從（cóng）硝酸鹽開始，也可以從亞硝酸鹽開始。但由NO₂^-轉（zhuǎn）化為NO₃^-，然後由NO₃^-再轉化為NO₂^-的重複轉（zhuǎn）化過程中，要消耗更多的溶解氧和有機碳源（yuán）。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（duō）反應器都得以實現。

與傳統脫氮工藝過程相比，短程硝化-反硝化體現（xiàn）出以下（xià）優勢。

節能：硝化（huà）階段，供氧量節省近25%，降（jiàng）低能耗；節約外加碳源：從（cóng）NO₂^-到N₂要比從NO₃^-到N₂的反硝化過程中，減（jiǎn）少40%的有機碳源；可以縮短（duǎn）水力停留時（shí）間：在高氨環境下，NH₄⁺的硝化速率和NO₂^-的（de）反硝化速率均比NO₂^-的氧化速率和NO₃^-的反硝化速率快，因此水力停留時間可以（yǐ）縮短，反應器的容積也相應減小；可減少剩餘汙泥（ní）產量：亞硝酸菌表觀產（chǎn）率係數為0.04~0.13gVSS/gN,硝酸菌的表觀產率係數為（wéi）0.02~0.07 g VSS/g N，NO₂^-反硝化（huà）菌和NO₃^-反硝化菌的表觀產率係數（shù）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以減少產泥24~33%，在反硝化（huà）過（guò）程（chéng）中可少產泥50%。

存在問題：短程硝化反（fǎn）硝化工藝目前還處於研究階段，實際應用工程較少。由於短程硝化階段溫度、pH 值等因素的控製難度（dù）較大，需要研（yán）發更加完善的在線檢（jiǎn）測和模糊控製技（jì）術，以實現穩定的（de）短程硝化反硝化，從（cóng）而不斷擴大短程硝化（huà）反硝化工藝的應用

（2）厭氧氨氧化

厭氧（yǎng）氨氧化（huà）作用即在（zài）厭氧條件下由厭氧氨氧（yǎng）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）的要求比較苛（kē）刻（kè），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（fā）具有可持續發展的意義。 

厭（yàn）氧氨氮化一般前（qián）置短程硝化工藝，將廢（fèi）水中（zhōng）的一部分氨氮轉化成亞硝酸鹽。目前在處理焦化廢水、垃圾滲濾液等廢水方麵已（yǐ）經有成功的運用（yòng）實例（lì）。

厭氧（yǎng）氨氧（yǎng）化是一個微生（shēng）物反應，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（jī）物(甲醇)，既可節（jiē）約運行費用，也可防（fáng）止二次汙染；由於氧得到有（yǒu）效利用（yòng），供氧能耗下降；由於部分氨沒有經過硝化作用而直接參與厭氧氨氧化反（fǎn）應，產酸量下（xià）降（jiàng），產堿量為零（líng），這樣可以減少中和所需的化學試劑，降（jiàng）低運行費用，也可以減輕二次汙染。

（5）曝氣（qì）生（shēng）物濾池（BAF）

  曝氣生物濾池（chí）是 90 年代初興起（qǐ）的（de）汙水處理新工藝，已在歐美和日本等發（fā）達國家廣為（wéi）流行。

該工藝具有（yǒu）去（qù）除 SS 、化（huà）學需氧量（liàng）、 BOD 、硝化、脫（tuō）氮（dàn）、除（chú）磷、去（qù）除 AOX （有（yǒu）害物質）的作用，其特點是集生物氧化和截留懸（xuán）浮固體與一體，節省了後續沉澱池 ( 二（èr）沉池 ) ，其容積負荷、水力負荷大（dà），水（shuǐ）力停留（liú）時間短，所需基建（jiàn）投資少，出水水質好：運行能耗低，運行費用（yòng）省。

 BAF 屬第三（sān）代生物膜反（fǎn）應器，不僅具有生（shēng）物膜（mó）工藝技術的優勢，同（tóng）時（shí）也起著有效的空間過（guò）濾作用，通過使（shǐ）用特殊的濾料和正確（què）的配氣設計， BAF 具有以下工藝特（tè）點

1 、 采用（yòng）氣（qì）水平（píng）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（hé）氣堵（dǔ）現象，氧的利用率（lǜ）高，能耗低；

2 、與（yǔ）下向流過濾相反，上向流過濾維持在整（zhěng）個濾池高度上提（tí）供正壓條件，可以更（gèng）好的避免形成溝流或短流，從而避免通過（guò）形成（chéng）溝流來影響過濾工藝而形成的氣阱；

 3、上向流形（xíng）成了對工藝（yì）有好處的半柱（zhù）推條件，即使采用高過濾速度和負荷，仍能保證 BAF 工藝的持久穩定性和有效性；

 4 、采用氣水平行上（shàng）向流，使空間過濾能被（bèi）更好的運用，空氣能將固（gù）體物質帶入濾床深處，在濾池中能得到高負荷、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用的氣水量（liàng）；

5 、濾料層（céng）對氣泡的切割作用是使氣泡在濾池中的（de）停留時間延長，提高了（le）氧的利用率；

6 、由於濾池極好的（de）截汙能（néng）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、生活雜排水和食品加工水、釀造（zào）等有機廢水處理。

（4）STCC

“STCC汙水處理（lǐ）及（jí）深度淨化技術”是一種（zhǒng）新型的多種介質填料的“曝（pù）氣生物（wù）濾（lǜ）池技術”，該技術在“土壤淨化法（fǎ）”的長期實踐（jiàn）經驗基（jī）礎上，采用本地（dì）天然材料和廢棄（qì）材料，研（yán）發出具（jù）有（yǒu）自淨功能的“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（de）曝（pù）氣係統在填料床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。 

技術名稱STCC寓意：ST代表standard(標準)，第一個C代表 combination(組合（hé）)，第二個C代表carbon(碳) ，STCC意即“標準（zhǔn）化組合的、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（shuǐ）後的出水（shuǐ）優於（yú）國家《城鎮汙水處（chù）理廠汙染物排放標準》（GB18918—2002）一級（jí）A標準，可以達到國家《地表水（shuǐ）環境質量標準》(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、河流湖泊水體淨化與修複。