污水脱氮技术浅析
刘钰畴
(南昌有色冶金设计研究院南昌 330002)
[内容摘要]介绍了各种污水脱氮方法及其基本原理，着重介绍生物法脱氮技术。对污水脱氮的发展趋势做了简要说明。
[关键词]富营养化硝化反硝化生物法脱氮
随着人类活动的不断增加，环境资源的不断改变，水体氮污染日趋严重，据统计，我国主要湖泊处于因氮、磷污染而导致富营养化的占统计湖泊的56%之多，过多的氮化合物进入天然水体将恶化水体质量，影响渔业发展和危害人体健康，氮污染的主要危害为：
(1)使水体正常的溶解氧平衡遭受干扰，并进一步促使水质恶化；
(2)影响水源水质，增加水处理负担；
(3)加速水体的富营养化过程；
(4)含氮化合物对人和生物有毒害作用；
(5)使水体感官性状恶化，从而降低水体美学价值。
氮以有机氮和无机氮两种形态存在于水体中，有机氮有蛋白质、多肽、氨基酸和尿素等，它们经微生物分解后转为无机氮，水中无机氮指氨氮、亚硝态氮和硝态氮。各种形态氮的相对含量，根据污水的性质而有所不同。
近半个世纪以来，人们对转化和去除污水中的氮进行了大量的工作，尝试并运用了各种可行的方法，主要方法有：物理法、化学法、离子交换法、人工湿地法、生物法及它们之间的组合。下面就这些方法作一些简单介绍。
1 物理法
（1）吹脱法：污水中的氨氮是以氨离子(NH
4+)和游离氨(NH
3
)两种形式保持平衡状态而存在：
NH
3+H
2
O==NH
4
++OH—
将pH值保持在11.5左右(投加一定量的碱)，让污水流过吹脱塔，使NH
3
逸出，以达脱氮目的。
首先投加石灰调pH值至11.5以促使NH
4+—N向NH
3
—N转化，然后在除氮塔内，空气自
下向上吹入塔内，水自上而下喷淋，析出的NH
3
进入空气中，其去除率可达85%，水得以净化
后再回流至格栅前，而除氮塔出来的空气再进入硫酸淋洗塔生成(NH
4)
2
SO
4
，可作肥料或工业
原料，该法虽然操作简便易控，除氨效果稳定，但存在下列问题：pH值过高易生成水垢；游离氨逸散造成二次污染等。
（2）电渗析法和反渗透法：这两种方法脱氮效果都好，但对水质要求高，处理成本高，一般极少使用。
（3）过滤法：脱氮效果不理想，一般可作脱氮预处理。
2 化学法
（1）折点加氯法：利用游离氯与污水中的氨作用，生成氮气而去除污水中的氮。
2NH
4+3HOCL==N
2
+3CL—+3H
2
O+5H+
在pH值为中性，进行不连续点氯化处理时，进水中的NH
4
+—N可以在5分钟内去除90%以上，不过出水残留有氯，须附设除余氯的工艺设施，一般可设活性炭过滤设备，其滤层高
2~6m，停留时间为半小时较宜。
（2）化学混凝法：脱氮效果不够理想，产生的污泥量较大，一般不单独采用该法脱氮。
3 离子交换法
常用斜发沸石作为除氨的离子交换体，它对氨离子的选择优于钙、镁、钠等离子，当日
处理水量1000m3(原水中NH
4
+—N浓度为20mg/L)，去除率标准为80%，再生液中的氨可以以游离氨或分子氮形式排放大气，也可以成氨溶液回收后作肥料，但该法脱氮成本高，不经济，此外还存在再生液处理等问题。
4 人工湿地法
利用农田、卵石床水栽植物进行处理，在澳大利亚新南威尔士的Wyong镇，污水流量为1700m3/d，二级处理出水含氮、磷分别为35mg/L、17mg/L，采用深0.3~1.0m，面积90ha，生长芦苇和阔叶树等植物的沼泽地进行湿地处理，在距湿地系统进口650m处取样，测得氮、磷含量已降至0.03mg/L、0.06mg/L。
该法投资少，运行方便，对农村及小城镇很适用，不过过量使用可能造成附近水井、河
流、水库中的NO
3
—增加。
5 生物法
生物法是目前运用最广、最有研究前景的方法，详细介绍如下。
生物脱氮是生物法控制氮的一个重要分类。其主要原理是经硝化—反硝化处理，把污水
中的氮变成无害的N
2
排除体系。硝化是污水中的有机氮在生物处理过程中被异氧型微生物氧
化解，转化为氨氮，然后由自氧型硝化细菌将其转化为NO
3—和NO
2
—的过程；反硝化是反硝化
细菌经厌氧呼吸将NO
3—和NO
2
—还原转化为N
2
的过程，从而达到脱氮的目的。
硝化过程：有机氮氨化菌有机氮NH
3+CO
2
+小分子有机物
NH
4++O
2
亚硝酸菌NO
2
-+H
2
0+H+
NO
2-+O
2
硝酸菌NO
3
-
NH
4++O
2
硝化菌NO
3
-+H
2
0+H+
反硝化过程： NO
3- 同化反硝化NO
2
-→NO→N
2
O→N
2
（占90%以上）
NO
3- 异化反硝化NO
2
-→X→NH
2
OH→有机氮
5.1 影响生物脱氮的环境因素
在生物法脱氮中，硝化菌、反硝化菌发挥了重要作用，这些细菌对于生物降解过程有一定的环境条件要求。
（1）DO：在缺氧构筑物中，反硝化脱氮的最佳DO为0.5mg/L以下，在好氧构筑物中，
有机物好氧代谢，硝化菌将NH
4+—N氧化成NH
x
——N,都需要氧，DO应控制在2mg/L以上。DO
的变化，可以明显地影响系统中硝化细菌总量及指示性微生物数量的变化。当混合液中的DO 浓度低时，氮硝化过程的指示性微生物数量少，氮的硝化效果差；反之，则指示性微生物数量多，氮的硝化率也随之提高。但由于高浓度溶解氧对硝化菌有一定的抑制作用，故DO一般控制在大于2mg/L的条件下偏低为宜。
（2）营养物质的量是影响生物脱氮的重要因素，在氮的硝化过程中，由于硝化细菌在生活中不需要有机养料，较高的有机负荷会影响硝化细菌的生长，从而使硝化率降低，所以一
般认为BOD
值应小于20mg/L时硝化反应才能完成。而对于反硝化反应，由于其以有机碳为
5
/TKN大于3~5，即认为电子供体，所以废水中必须有足够的碳源，一般认为当废水中的BOD
5
碳源充足，勿需外加碳源。
（3）碱度：生物反硝化产生大量的碱，而硝化过程正需要碱，故常将反硝化过程放在硝化反应之前，若不足，则考虑添加碱，最常用的为NaHCO
。对于典型的城市污水，碱度约为
3
计)，而硝化过程中消耗的碱小于200mg/L，故对于城市污水，当采用生物300mg/L(以CaCO
3
脱氮工艺时，不需要补充碱源。
（4）温度：硝化细菌的生长速率及代谢能力受温度的影响较大。硝化过程指示性生物数量随温度变化的基本规律是：随温度的上升而增多，随温度的降低而减少。适宜温度为20~30℃，15℃以下时，硝化反应速度下降，5℃时完全停止。
（5）pH值：由于细菌的代谢作用离不开酶的活动，而酶作用的pH值范围较窄，所以氮的生物硝化反应过程有直接影响。pH值中性及偏碱性条件下可以获得较好的氮硝化效果。5.2 生物脱氮的工艺方法
生物法除脱氮工艺形式多样，不过，每种工艺都包括厌氧、好氧过程，各种工艺不同，不外乎是变化顺序、级数、回流方式、进水方式等，将传统的AB活性污泥法的B段运行方式作些变换，可得：A/O、A2/O、UCT、VIP、THB等各种工艺方式，同时还有DE型氧化沟、生物膜、生物滤池等方法脱氮，下面简要介绍几种典型的工艺方法：
（1）
进水→出水
图1 A/O工艺
这是最基本的硝化、反硝化脱氮工艺。在缺氧段，反硝化菌利用污水中的有机碳作为电子供体，以硝酸盐作为电子受体进行“无氧呼吸”，将回流液中硝态氮还原成氮气释放出来，完成反硝化过程，在好氧段，硝化菌把污水中的氨氮氧化成硝酸盐，再向缺氧池回流，为脱氮作好必要的准备，这样，缺氧段、好氧段微生物互不相混，各自始终处于最佳生态环境中，不受厌氧、好氧环境交替的抑制作用，该系统停留时间短、脱氮效果好，用于城市污水处理时出水TN可达到8~9mg/L，若对出水TN有更严格的要求，可采用巴氏生物脱氮工艺(图2)。
←
进水→第一缺氧池→第一好氧池→第二缺氧池→第二好氧池→沉淀池→出水
→剩余污泥
图2 四阶段巴氏生物脱氮工艺
为解决低温时A/O法脱氮效果差这一问题，人们正在不断开发，部份水厂已将软性填料运用于生产中，天津纪庄子污水处理厂采用在O段悬挂软性填料，以此增加硝化菌数量，满足硝化需要，经测试，效果良好，哈尔滨建筑工程学院和鞍山焦化耐火设计院共同研制出A 段挂软性填料，O段内回流的A/O新工艺，并在山东薜城焦化厂应用，在进水厂TN为590mg/L 时，去除率达80%以上。
（2）A2/O法（图3）
针对A/O工艺中废弃污泥含磷量较高的特点，A2/O工艺相对而言，增添了一个厌氧过程（除磷），将脱氮除磷与降解有机物结合起来，该工艺对COD、BOD、N、P等去除率高，污泥沉降性好，投资少，开发前景看好，但A/O工艺、A2/O工艺在运行管理、配套设备等方面还
有待进一步加强。
进水→出水
→废弃污泥
图3 A2/O工艺
（3）生物滤池（图4）
进水→出水
图4 生物滤池工艺
—--N，要达到完全反硝生物膜外层好氧，内层缺氧，只有提供充足的碳源，才能去除NO
3
化，COD/N必需大于12~14，在欧洲，二级处理厂使用生物滤池的较多，效果也不错，英国的Borougn大学对硝化生物滤池的填料作了研究，认为天然的无机填料优于人工塑料，而且保湿性能好，有利于微生物的生长。
采用生物滤池脱氮，投资省，设计、施工、运行简单、占地少、运行效果良好，但要注意碳源是否充足，必要时须投加甲醇等，以调节硝化过程中所需的碳、氮比。
在高含氮废水的生物硝化过程中，硝化和反硝化是生物脱氮工艺中相辅相成、互相促进的两个组成部分，一般情况下是组合进行的。而硝化工艺作为废水处理的一种新技术，尚有许多问题需要我们去认识，大量未知规律需要我们去探索。
6 脱氮发展趋势
近年来，水体中营养物质的控制，主要是氮、磷的控制已引起了广泛的重视。且经过许多研究者的不懈努力，取得了很大的进展。特别是人们对生物法脱氮技术的研究已经开展得很多，运用也最广。最主要的一点是大大提高了生物处理过程中氮、磷的去除率和缩短了处理过程中的停留时间。
由于填料技术发展很快，开发新型高效填料用于除氮系统是近年来很有前途的一项研究课题，不论是对于普通活性污泥系统，还是对于生物滤池，投加适宜填料皆可提高脱氮能力。
新建污水处理设施一般在要求去除BOD、SS的同时，同时考虑去除氮、磷。对现有的污水处理设施进行改造，使之并入好氧、厌氧结合的工艺，也可使之达到脱氮效果。另外，发展脱氮装置的小型化、商品化、规模化，以适应不同场合如宾馆、小区的污水处理的需要，也是近年来污水脱氮的一个发展趋势。
[参考文献]
1 张自杰等.排水工程.第3版.北京：中国建筑工业出版社，1996
2 郑兴灿，李亚新. 污水除磷脱氮技术. 北京:中国建筑工业出版社，1998
污水处理工艺中如何进行脱氮除磷？ 氮、磷的主要危害：一是受纳水体富营养化；二是影响水源水质，增加给水处理成本；三是对人和生物有一定的毒害。 生物脱氮分为三步： 1、氨化作用，即水中的有机氮在氨化细菌的作用下转化成氨氮。在普通活性污泥法中，氨化作用进行得很快，无需采取特殊的措施。 2、硝化作用，即在供氧充足的条件下，水中的氨氮首先在亚硝酸钠的作用下被氧化成亚硝酸盐，然再在硝酸菌的作用下进一步氧化成硝酸盐。为防止生长缓慢的亚硝酸细菌和硝酸细菌从活性污泥系统中流失, 要求很长的污泥龄。 3、反硝化作用, 即硝化产生的亚硝酸盐和硝酸盐在反硝化细菌的作用下被还原成氮气。这一步速率也比较快, 但由于反硝化细菌是兼性厌氧菌, 只有在缺氧或厌氧条件下才能进行反硝化, 因此需要为其创造一个缺氧或厌氧的环境( 好氧池的混合液回流到缺氧池) 。 生物除磷原理 所谓生物除磷, 是利用聚磷菌一类的微生物, 在厌氧条件下释放磷。而在好氧条件下, 能够过量地从外部环境摄取磷, 在数量上超过其生理需要, 并将磷以聚合的形态储藏在菌体内, 形成高磷污泥排出系统, 达到从污水中除磷的效果。 可分为三个阶段，,即细菌的压抑放磷、过渡积累和奢量吸收。 首先将活性污泥处于短时间的厌氧状态时,储磷菌把储存的聚磷酸盐进行分解,提供能量,并 大量吸收污水中的BOD、释放磷( 聚磷酸盐水解为正磷酸盐) ,使污水中BOD 下降,磷含量升高。然后在好氧阶段,微生物利用被氧化分解所获得的能量,大量吸收在厌氧阶段释放的磷和原污水中的磷,完成磷的过渡积累和最后的奢量吸收,在细胞体内合成聚磷酸盐而储存起来,从而达到去除BOD 和磷的目的。 脱氮除磷工艺 1、传统A2/O 法即厌氧→缺氧→好氧活性污泥法。污水在流经三个不同功能分区的过程中,在不同微生物菌群作用下,使污水中的有机物、氮和磷得到去除。原污水的碳源物质(BOD)首先进入厌氧池聚磷菌优先利用污水中易生物降解有机物成为优势菌种,为除磷创造了条件,然后污水进入缺氧池,反硝化菌利用其它可利用的碳源将回流到缺氧池的硝态氮还原成氮气排入到大气中, 达到脱氮的目的。 2、氧化沟工艺是一种污水处理工艺形式，因其构造简单、易于维护管理，很快得到广泛应用。主要有Passveer单沟型、Orbal同心圆型、Carrousel循环折流型、D型双沟式和Ｔ型三沟式等。传统Passveer单沟型和Carrousel型氧化沟不具备脱氮除磷功能，但是在Carrousel氧化沟前增设厌氧池，在沟体内通过曝气装置的合理设置形成缺氧区和好氧区，形成改良型氧化沟，便具备生物脱氮除磷功能。 3、SBR 法是间歇式活性污泥法，降解有机物，属循环式活性污泥法范围，主要是好氧活性污泥，回流到反应池前部的污泥吸附区，回流污泥中硝酸盐得以反硝化在充分条件下可大量吸附进水中的有机物达到脱氮除磷的效果。 随着对脱氮除磷机理的深入探究，新工艺的不断出现及其可行性, 为水处理工艺提供了新的理论和思路。但社会的可持续发展给污水脱氮除磷处理提出了越来越高的要求，污水处理已不仅限于满足排放标准,更要考虑污水的资源化和能源化的问题,必须朝着最小的COD 氧化、最低的氮磷排放量、最少的剩余污泥排放等可持续污水处理工艺的方向发展。而生物学及其技术的发展,能使生物脱氮除磷工艺得到更大的发展。
污水生物脱氮工艺研究 短程硝化是将传统的硝化反应控制在亚硝化阶段,与传统工艺相比,短程硝化反硝化需氧量减少25% ,碳源需求减少40% ,具有节省曝气能耗、缩短反应时间、减少污泥生成量、减少反应器有效容积和节约基建费用等优点 ,因此如何实现与维持稳定的短程硝化成为目前污水生物脱氮领域的研究热点。 硝化菌是一种自养菌,生长缓慢,对环境因子变化十分敏感,采用微生物固定化技术可解决硝化菌流失问题,提高系统中硝化菌浓度,已得到广泛的研究和应用。但是大部分实验还都停留在传统的以包埋材料为载体的“滴下造粒法”和“成型切断法”阶断,由于载体材料自身(微球和包埋块)的限制,活性填料在机械强度、传质、稳定性和处理效率等方面都存在一定的问题,更为主要的缺陷是这些填料不具有较好的水力学特征,无法充分发挥填料的硝化活性。因此,开发出稳定性好、处理效率高、传质效果好的固定化生物活性填料对氨氮废水的处理具有十分重要意义。 本研究从污水处理厂获取的剩余污泥经筛选富集培养得到的硝化菌群(混合菌)为菌源,采用包埋法制备的固定化填料为载体,重点研究了溶解氧(dissolved oxygen,DO) 对活性填料发生短程硝化的影响,利用高游离氨(free ammonia,FA)对亚硝酸盐氧化菌(nitrite oxidizing bacteria,NOB)产生抑制作用使氨氧化细菌(ammonia oxidizing bacteria,AOB)成为优势菌群(混合菌),实现了在高氨氮负荷下序批次反应器(SBR)短程硝化的快速启动及稳定运行,填料中的实验还考察该新型活性填料的抗冲击负荷能力。 1 材料与方法 1. 1实验用水 实验用水采用人工模拟配水,按氨氮浓度为100 mg·L - 1 时各基质组分质量浓度为:NH4 Cl 382. 81mg·L - 1 ,NaHCO3 1 272. 02 mg·L - 1 ,KH2 PO4 112 mg·L - 1 ,CaCl2 ·2H2 O 111 mg·L - 1 ,MgSO4 15 mg·L - 1 ,FeSO4 ·7H2 O 11. 1 mg·L - 1 ,NaCl 500 mg·L - 1 ,进水投加的微量元素:H3 BO3 14 mg·L - 1 ,MnCl2 ·4H2 O 990 mg·L - 1 ,CuSO4 ·5H2 O 250 mg·L - 1 ,CoCl2 ·6H2 O 240 mg·L - 1 ,ZnSO4 ·7H2 O 430 mg·L - 1 ,NiCl2 ·6H2 O 190 mg·L - 1 ,NaMoO4 ·2H2 O 220 mg·L - 1 (每1 L 进水投加1 mL 微量元素溶液,以满足微生物生长需求),进水氨氮浓度发生变动时,其他组分按比例增减。 1. 2 分析项目及测试方法 NH 4+ -N:纳氏试剂分光光度法;NO2- -N:N-(1-萘基)-乙二胺分光光度法;NO3- -N:紫外分光光度法;pH值:PHS-2C 实验室pH 计;DO:德国WTW inoLab Oxi 7310 实验室台式溶氧仪; 1. 3 菌种的来源及活性填料的制备 本实验包埋所用菌源来自于北京市某污水处理厂二沉池剩余污泥,经筛选富集培养后的硝化菌群。具体做法如下:首先将剩余污泥过度曝气,利用气体扰动作用和异氧菌的内源呼吸代谢使污泥絮体解体;然后将解体污泥用纱布进行过滤去除无机颗粒杂质,保留滤液;最后对
污水处理生物脱氮除磷基本原理 国外从六十年代开始系统地进行了脱氮除磷的物理处理方法研究，结果认为物理法的缺点是耗药量大、污泥多、运行费用高等。因此，城市污水处理厂一般不推荐采用。从七十年代以来，国外开始研究并逐步采用活性污泥法生物脱氮除磷。我国从八十年代开始研究生物脱氮除磷技术，在八十年代后期逐步 实现工业化流程。目前，常用的生物脱氮除磷工艺有A2/O法、SBR法、氧化沟法等。 ?生物脱氮原理 生物脱氮是利用自然界氮的循环原理，采用人工方法予以控制，首先，污水中的含氮有机物转化成氨氮，而后在好氧条件下，由硝化菌左右变成硝酸盐氮，这阶段称为好氧硝化。随后在缺氧条件下，由反硝化菌作用，并有外加碳源提供能量，使硝酸盐氮变成氮气逸出，这阶段称为缺氧反硝化。整个生物脱氮过程就是氮的分解还原反应，反应能量从有机物中获取。在硝化和反硝化过程中，影响其脱氮效率的因素是温度、溶解氧、PH值以及碳源，生物脱氮系统中，硝化菌增长速度较缓慢，所以，要有足够的污泥泥龄。反硝化菌的生长主要是在缺氧条件下进行，并且要用充裕的碳源提供能量，才可促使反硝化作用顺利进行。 由此可见，生物脱氮系统中硝化与反硝化反应需要具备如下条件： 硝化阶段：足够的的溶解氧，DO值在2mg/L以上，合适的温度，最好在20℃，不能低于10℃，，足够长的污泥泥龄，合适的PH条件。 反硝化阶段：硝酸盐的存在，缺氧条件DO值在0.2mg/L左右，充足碳源（能源），合适的PH条件。 生物脱氮过程如图5—1所示。 反硝化细菌 +有机物（氨化作用）（硝化作用）（反硝化作用）
?生物除磷原理 磷常以磷酸盐（H 2PO 4 -、HPO 4 2-和H 2 PO 4 3-)、聚磷酸盐和有机磷的形式存在于废水中，生物除 磷就是利用聚磷菌，在厌氧状态释放磷，在好氧状态从外部摄取磷，并将其以聚合形态储藏在体内，形成高磷污泥，排出系统，达到从废水中除磷的效果。 生物除磷主要是通过排出剩余污泥而去除磷的，因此，剩余污泥多少将对除磷效果产生影响，一般污泥龄短的系统产生的剩余污泥量较多，可以取得较高的除磷效果。有报道称，当泥龄为30d时，除磷率为40%，泥龄为17d时，除磷率为50%，而当泥龄降至5d时，除磷率达到87%。 大量的试验观测资料已经完全证实，再说横无除磷工艺中，经过厌氧释放磷酸盐的活性污泥，在好氧状态下有很强的吸磷能力，也就是说，磷的厌氧释放是好氧吸磷和除磷的前提，但并非所有磷的厌氧释放都能增强污泥的好氧吸磷，磷的厌氧释放可以分为两部分：有效释放和无效释放，有效释放是指磷被释放的同时，有机物被吸收到细胞内，并在细胞内储存，即磷的释放是有机物吸收转化这一耗能过程的偶联过程。无效释放则不伴随有机物的吸收和储存，内源损耗，PH变化，毒物作用引起的磷的释放均属无效释放。 在除磷系统的厌氧区中，含聚磷菌的会留污泥与污水混合后，在初始阶段出现磷的有效释放，随着时间的延长，污水中的易降解有机物被耗完以后，虽然吸收和储存有机物的过程基本上已经停止，但微生物为了维持基础生命活动，仍将不断分解聚磷，并把分解产物（磷）释放出来，虽然此时释磷总量不断提高，但单位释磷量所产生吸磷能力随无效释放量的加大而降低。一般来说，污水污泥混合液经过2小时厌氧后，磷的释放已经甚微，在有效释放过程中，磷的释放量与有机物的转化量之间存在着良好的相关性，磷的厌氧释放可使污泥的好氧吸磷能力大大提高，每厌氧释放1mgP，在好氧条件下可吸收2.0~2.24mgP，厌氧时间加长，无效释放逐渐增加，平均厌氧释放1mgP，所产生的好氧吸磷能力降至1mgP以下，甚至达到0.5mgP。因此，生物除磷并非厌氧时间越长越好，同时在运行管理中要尽量避免PH的冲击，否则除磷能
污水生物脱氮技术研究现状 摘要：概述了传统生物脱氮技术原理及传统的生物脱氮技术，分析了传统生物脱氮工艺的不足，并介绍了同时硝化反硝化、短程硝化反硝化、厌氧氨氧化等几种生物脱氮新技术的机理、特点和研究现状。最后对生物脱氮技术的今后的发展趋势进行了展望及建议，指出高效、低能耗的可持续脱氮工艺是污水处理的发展方向。 关键词：生物处理；生物脱氮；短程硝化反硝化；同步硝化反硝化；厌氧氨氧化Research Status of Biological Removal of Nitrogen from Wastewater Abstract：Summarizes the conventional biodenitrification technology principle and conventional biological removal of nitrogen technology, analyzes the deficiencies of conventional biological removal of nitrogen, and introduces nitration denitrification, shortcut nitrification and denitrification anaerobic ammonium oxidation ,and the features, the mechanism and the current research status of the several biological new technologies,. Finally have a outlook and Suggestions of the new technologies , points out that high efficiency, low energy consumption is the development direction of removal of nitrogen in sewage treatment. Keywords：biological disposal；nitrogen removal；shortcut nitrification；Simultaneous nitrification and denitrifieation；anaerobic ammonium
水处理中脱氮原理及工艺 张路 摘要：水资源短缺和水污染严重已经成为严重制约我国社会经济持续发展、危害环境生态、影响人民生活和身体健康的突出问题，迫切需要加以解决。本文论述了我国水处理的概况以及脱氮的原理及传统脱氮工艺和新的脱氮工艺。 关键字：水处理；脱氮工艺 1 氮污染概况 我国水资源总量较为丰富，总量28124亿m3，位居世界第六，然而人均占有水资源量仅2340 m3，约为世界人均占有量的1/4。并且我国水资源主要来源于降水，受大气环流、海陆位置、地形及地势等因素影响严重，在地域及时间上分布都极不均匀。尤其近年来水资源短缺危机日益严重，如何合理配置现有水资源、在最大程度上避免水资源的浪费成为亟待解决的重大问题。与此同时，全国年排污水量为350亿m3，城市污水集中处理率仅为百分之七，百分之八十的污水未经有效处理就排入江河湖海，使我国的水污染状况和水质富营养化十分严重，并进一步加剧了水资源的短缺。可以说水资源短缺和水污染严重已经成为严重制约我国社会经济持续发展、危害环境生态、影响人民生活和身体健康的突出问题，迫切需要加以解决。 我国缺水的东北、华北和沿海地区，每年可回收污水量约五十多亿立方米，通过污水回用可以在相当程度上缓解全国的水资源紧缺状况，成为江，河，湖，地下水之外的新水源，从而促进工农业产值的大幅度提高。 污水的再生利用往往离不开脱氮除磷技术，这是因为传统的污水二级生物处理技术氮磷去除能力低，氮磷含量较高的再生污水回用于城市水体、工业冷却水、工业生产用水或者市政杂用水时将造成危害。因此，当利用城市污水处理厂作为第二水源开发时，在污水再生利用过程中，对于某些回用对象，必须对氮和磷的含量加以控制。
污水处理A/O工艺脱氮除磷 一般的活性污泥法以去除污水中可降解有机物和悬浮物为主要目的，对污水中氮、磷的去除有限。随着对水体环境质量要求的提高，对污水处理厂出水的氮、磷有控制也越来越严格，因此有必要采取脱氮除磷的措施。一般来说，对污水中氮、磷的处理有物化法和生物法，而生物法脱氮除磷具有高效低成本的优势，目前出现了许多采用生物脱氮除磷的新工艺。 一、生物脱氮除磷工艺的选择 按生物脱氮除磷的要求不同，生物脱氮除磷分为以下五个层次： (1)去除有机氮和氨氮； (2)去除总氮； (3)去除磷； (4)去除氨氮和磷； (5)去除总氮和磷。 对于不同的脱氮除磷要求，需要不同的处理工艺来完成，下表列出了生物脱氮除磷5个层次对工艺的选择。 生物脱氮除磷5个层次对工艺的选择 对于不同的TN出水水质要求，需要选择不同的脱氮工艺，不同的TN出水水质要求与脱氮工艺的选择见下表。 不同TN出水水质要求对脱氮工艺的选择 生物除磷工艺所需B0D5或COD与TP之间有一定的比例要求，生物除磷工艺所需BOD5或COD与T比例P的要求见下表。 生物除磷工艺所需BOD5或COD与TP的比例要求 二、A/O工艺生物脱氮工艺 （一）工艺流程 A/0工艺以除氮为主时，基本工艺流程如下图1。 图1 缺氧/好氧工艺流程 A/O工艺有分建式和合建式工艺两种，分别见图2、图3。分建式即硝化、反硝化与BOD 的去除分别在两座不同的反应器内进行；合建式则在同一座反应器内进行。 合建式反应器节省了基建和运行费用以及容易满足处理工程对碳源和碱度等条件的 要求，但受以下闲素影响：溶解氧 ~L)、污泥负荷[0. 1~ 0. 15kgBOD5/ (kgMLVSS?d)]、C/N 比(6 -7)、pH值( 7. 5~ ,而不易控制。 对于pH值，分建式A/O工艺中，硝化液一部分回流至反硝化池，池内的反硝化脱氮菌以原污水中的有机物作碳源，以硝化液中NOx-N中的氧作为电子受体，将NOz-N还原成N2 ,不需外加碳源。反硝化池还原1gNOx -N 产生碱度，可补偿硝化池中氧化1gNH3-N 所需碱度(7. 14g)的一半，所以对含N浓度不高的废水，不必另行投碱调pH 值，反硝化池残留的有机物可在好氧硝化池中进一步去除。 一般来说分建式反应器(A/O工艺）硝化、反硝化的影响因素控制范围可以相应增大，更为有效地发挥和提高活性污泥中某些微生物（如硝化菌、反硝化菌等）所特有的处理能力，从而达到脱、处理难降解有机物的目的，减少了生化池的容积，提高了生化处理效率，同时也节省了环保投资及运行费用；而合建式A/O工艺便于对现有推流式曝气池进行改造。 图2 分建式缺氧一好氧活性污泥脱氮系统
污水处理中的脱氮除磷工艺 摘要：在陈述城市污水生物脱氮除磷机理的基础下，简单分析生物脱氮除磷的处理工艺。 关键词：脱氮除磷；机理；工艺 1 前言 城市污水中的氮、磷主要来自生活污水和部分工业废水。氮、磷的主要危害:一是使受纳水体富营养化;二是影响水源水质, 增加给水处理成本;三是对人和生物产生毒害。上述 危害严重制约了城市水环境正常功能的发挥, 并使城市缺水状况加剧，而且随着人民生 活水体的提高和环境的恶化，对水质的要求也越来越高。为了达到较好的脱氮除磷效果，环境工作者对一些传统工艺进行了改进或设计出新工艺，本文简单介绍一些脱氮除磷工艺。 2 生物脱氮原理【1】 一般来说, 生物脱氮过程可分为三步: 第一步是氨化作用, 即水中的有机氮在氨化细菌的作用下转化成氨氮。在普通活性污泥法中, 氨化作用进行得很快, 无需采取特殊的措施。第二步是硝化作用, 即在供氧充足的条件下, 水中的氨氮首先在亚硝酸菌的作用下被氧化成亚硝酸盐, 然后再在硝酸菌的作用下进一步氧化成硝酸盐。为防止生长缓慢的亚硝酸细菌和硝酸细菌从活性污泥系统中流失, 要求很长的污泥龄。第三步是反硝化作用, 即硝化产生的亚硝酸盐和硝酸盐在反硝化细菌的作用下被还原成氮气。这一步速率也比较快, 但由于反硝化细菌是兼性厌氧菌, 只有在缺氧或厌氧条件下才能进行反硝化, 因此需要为其创造一个缺氧或厌氧的环境( 好氧池的混合液回流到缺氧池) 。反应方程式如下: ( 1) 硝化反应: 硝化反应总反应式为: ( 2) 反硝化反应:
另外, 由荷兰Delft 大学Kluyver 生物技术实验室试验确认了一种新途径, 称为厌氧氨( 氮) 氧化。即在厌氧条件下,以亚硝酸盐作为电子受体,由自养菌直接将氨转化为氮, 因而不必额外投加有机底物。反应式为:NH4+NO2→N2+2H2O 3 生物除磷原理【1】 所谓生物除磷, 是利用聚磷菌一类的微生物, 在厌氧条件下释放磷。而在好氧条件下, 能够过量地从外部环境摄取磷, 在数量上超过其生理需要, 并将磷以聚合的形态储藏在菌体内, 形成高磷污泥排出系统, 达到从污水中除磷的效果。 生物除磷过程可分为3 个阶段,即细菌的压抑放磷、过渡积累和奢量吸收。首先将活性污泥处于短时间的厌氧状态时,储磷菌把储存的聚磷酸盐进行分解,提供能量,并大量吸收污水中的BOD、释放磷( 聚磷酸盐水解为正磷酸盐) ,使污水中BOD 下降,磷含量升高。然后在好氧阶段,微生物利用被氧化分解所获得的能量,大量吸收在厌氧阶段释放的磷和原污水中的磷,完成磷的过渡积累和最后的奢量吸收,在细胞体内合成聚磷酸盐而储存起来,从而达到去除BOD 和磷的目的。反应方程式如下: ( 1) 聚磷菌摄取磷: ADP+H3PO4+能量→ATP+H2O ( 2) 聚磷菌的放磷: ATP+H2O→ADP+H3PO4+能量 4.脱氮除磷工艺 4.1 AB法【2】 AB法污水处理工艺是一种新型两段生物处理工艺，是吸附生物降解法的简称。该工艺将高负荷法和两段活性污泥法充分结合起来，不设初沉池，A、B两段严格分开，形成各自的特征菌群，这样既充分利用了上述两种工艺的优点，同时也克服了两者的缺点。所以
晶澳公司光伏废水脱氮改造工程技术研究本文针对晶澳公司废水处理总氮超标的问题,分析了该生产废水特点、现有污水处理设施存在的问题,提出了采用的提标改造污水处理方案;结合厂区生产实际,计算设计了各工艺池体参数、运行控制参数并调试监控;最后从技术和经济两方面分析了该改造工程的可行性和先进性。通过研究,获得如下结论:(1)晶澳公司废水主要为硅片电池生产工艺废水、废气处理喷淋废水和员工生活污水,经现有系统处理后,出水氟离子浓度及SS浓度均能达标排放,但出水总氮浓度仍高达450mg/L,难以满足《电池工业污染物排放标准》(GB30484-2013)的总氮排放指标。该厂区生产废水中污染物的有机物种类复杂,总氮含量较高,COD含量较低,营养比失调,氟化物含量较大,对水中微生物有一定生理毒害作用,影响生化处理效果,水质水量波动较大,存在冲击负荷;(2)原有废水处理工艺为“两级除氟工艺+SBR生化池”,由于此工艺缺少反硝化的环境,脱氮能力较差,TN无法达标,提标改造后采用“两级预缺氧+A/O”处理工艺,A/O生物处理采用缺氧+好氧处理工艺。 由于废水中COD指标低,总氮浓度较高,反硝化动力不足,需投加碳源。预计一级A/O去除率为80%,二级A/O去除率为65%,预测改造后水处理系统出水TN 为31.5mg/L,小于排放标准要求40mg/L,脱氮效率能到达到93%左右,污水可达标排放;(3)通过一个月的调试,整个系统出水已达到相应的排放标准。生化系统的二级A/O系统目前也比较稳定,一段去除率基本在70%～80%之间,二段出水已达到排放标准,出水COD现在稳定在120mg/L左右,总氮在30mg/L,氨氮25mg/L,说明硝态氮的去除率比较明显,整个反硝化反应的停留时间还是足够的,可以适当降低葡萄糖的加药量以控制成本。 A/O工艺各段的指标要严格控制,PH:6.5～8.5,O段DO控制在2～4mg/L,A
废水脱氮除磷技术研究进展 发表时间：2019-11-15T15:52:45.343Z 来源：《防护工程》2019年14期作者：崔树春1 张磊2 王明2 傅高健2 [导读] 吹脱、汽提法对于脱除水中溶解气体和某些挥发性物质有较好的效果。 1，国网淮安供电公司江苏淮安 223002；2，江苏方天电力技术有限公司江苏南京 211102 摘要：氮磷作为湖泊富营养化的重要元素，一直受到人们的关注。本文综述了处理氮磷废水的主要技术及相关应用，并对未来的发展提出展望。 关键词：氮；磷；废水 1废水脱氮技术 1.1吹脱法 吹脱、汽提法对于脱除水中溶解气体和某些挥发性物质有较好的效果。吹脱法去氮是利用NH4+与NH3的动态平衡，将废水中的离子态铵，通过pH值的调节转化为分子态氨，向装置吹脱载气，游离的分子态氨利用气液接触带离水中。按载气方式的不同可分为空气和蒸汽吹脱[1]。低浓度废水在室温下用空气吹脱，而高浓度废水则常用蒸汽进行吹脱。吹脱是一个传质过程，即在高pH时，使废水与空气密切接触从而降低废水中氨浓度的过程，推动力来自空气中氨的分压与废水中氨浓度相当的平衡分压之间的差值。按载气方式的不同可分为空气和蒸汽吹脱。 与直接脱氮相比，加入脱氮剂的脱氮效果要更好一些。发现吹脱工艺对水量较少的高浓度氨氮废水的脱氮有较好的作用。对于浓度在8000~10000mg/L的NH3-N废水采用吹脱工艺处理时，采用水温45~55℃；气水比为3000~4500∶1；HRT为2~3h；pH在10.5~11.5之间，脱氮剂采用椰油酸系列的复合制剂，吹脱时间不小于2h时,氨氮的去除率最高。 以平均氨氮浓度550mg/L以上的猪场废水为研究对象，利用高效复合脱氮剂物化法处理高浓度氨氮废水。试验证明与直接脱氮相比，投加高效复合脱氮剂能够降低反应时间，提高氨氮去除率，最高可提高7.6%。但脱氮剂投加量变化对氨氮去除率影响较低。 除了采用脱氮剂的方法，还可采用联合工艺去氮。利用蒸氨-吹脱法联合处理工艺处理高浓度脂肪胺污水。污水的氨氮浓度最高达21985mg/L，COD8925mg/L，设计污水处理量200t/d。针对脂肪胺污水中有油类的存在，所以先利用混凝剂和液碱调整pH，使有机胺破乳分离，铵盐亦转化为游离氨。再依次进入蒸氨和吹脱。结果表明，利用蒸氨-吹脱法处理法后出水氨氮可降低至600mg/L以下，经过进一步处理可达国家一级排放标准。但蒸氨-吹脱法工艺成本较高，不适于水量大，氨氮含量低的水量。而且运行中要注意对蒸氨系统进行清洗维护。 1.2折点氯化法 折点氯化法是在低浓度氨氮废水中加入次氯酸钠或氯气，依靠次氯酸钠和氯气的强氧化性，将废水中的氨氮氧化为N2的脱氮方法。 理论上，将氯气通入废水中达到某一点，在该点时水中游离氯含量较低而氨氮的浓度降为零，当氯气通入量超过该点时，水中的游离氯增多，即自由余氯。因此，将氨氮全转化为氮气时氯气通入量点称为折点，该状态下的氯化称为折点氯化。 利用折点加氯法率处理时所需的实际氯气量取决于温度、pH值及氨氮浓度。理论需氯量取决于氨氮的浓度，两者质量比为7.6:1，实际应用中为了保证完全反应，一般氧化lmg氨氮需加9~10mg的氯气。pH值在6~7时为最佳反应区间，接触时间为0.5~2h。虽然氯化法反应迅速，所需设备投资少，但液氯的安全使用和贮存要求较严，处理成本也较高。若用次氯酸或二氧化氯发生装置代替使用液氯，可以缓解安全问题，但成本又有增加。副产物氯胺和氯代有机物会造成二次污染，增加出水对生物致癌、致畸的潜在危险性。折点氯化法处理后的出水在排放前一般需用活性炭或O2进行反氯化，以去除水中残余的氯。因此氯化法一般用于给水处理，对于大水量高浓度氨氮废水的处理常用于深度处理中。 用折点氯化法处理高氨氮含钴废水进行了试验及工程实践，利用吹脱法先去除废水中70%的氨氮，再利用折点加氯法，出水氨氮低至15mg·L-1以下。城市污水试验表明，折点氯化法脱氨可以使出水氨氮质量浓度<0.1mg·L-1。 采用折点氯化处理稀土冶炼废水发现pH为7，反应时间控制在10～15min时，废水中NH4+-N去除率达98%。同时与中和后的草酸沉淀母液处理发现Cl/NH4+为8:1效果最好。反应对pH、Cl/NH4+投入比的要求较为精确，在实际工程中需要准确操作。反应后余氯含量高于废水排放标准，去除率达98%以上，在折点氯化反应后投加适量Na2SO3还原余氯，可使余氯得到有效去除，且费用较低。 1.3离子交换法 离子交换是指在固体颗粒和液体的界面上发生的离子交换过程。常规的离子交换树脂不具备对氨离子的选择性，故不能用作从废水中去除氨氮，目前常用沸石作为去除氨氮的离子交换体。 沸石是一类多空含水的架状铝硅酸盐矿物，它的骨架结构由硅(铝)氧四面体通过氧桥相互连接构成，由于硅连接方式的不同，形成了很多孔穴和孔道。孔穴和孔道会被具有移动性的阳离子和水填充，可进行阳离子交换，加热可使水从沸石中脱出，而沸石结构不会破坏。氨有很强的极性，且分子小于沸石孔径，斜发沸石对氨氮有较高的选择性，其交换能力远大于活性炭和离子交换树脂。通过物理、化学方法处理可提高沸石的孔隙率和阳离子交换能力，对氨氮的处理容量和选择性进一步增强。 近年来，国内外大量研究了斜发沸石和丝光沸石在微污染饮用水源处理中的应用。沸石是一种廉价的无机非金属矿，在净水方面有有取代昂贵的活性炭目的趋势，利用它去除水中的氨氮效率高，工艺简单，易再生，处理成本低，可为水中氨氮的去除提供一条高效、经济的新途径。 1.4生物脱氮法 生物脱氮是在硝化细菌和反硝化细菌的联合作用下将废水中的含氮污染物转化为氮气的过程。生物脱氮主要是经过以下步骤进行的： 1.4.1氨化反应 氨化反应是指有机氮在微生物细胞外经一系列复杂反应转化为氨氮的反应过程。有机氮中氮的价态一般为负三价，与氨氮中氮的价态一致，反应能量来自于自身的氧化还原反应，所以氨化反应比较容易进行。氨化反应时维持地球氮平衡的重要反应之一，避免了有机氮的
污水生物脱氮技术原理、影响因素和3大关键菌种 本篇主要讲解污水生物脱氮原理，包括污水脱氮方法简介、生物脱氮技术原理、污水生物脱氮影响因素、生物脱氮作用中的三类关键菌种。 01、污水脱氮方法简介 目前含氮污水脱氮，常用的方法有生物法、物理法、化学法、电化学法等四种方法，其中物理法大多采用加碱吹脱，化学法最常用的是折点加氯法，电化学法通过外加直流电，在阳极产生强氧化剂，在阴极产生强还原环境和碱性环境，相互作用脱氮。不过物理法和化学法、电化学法都不是咱们注册考试考察重点内容，《排水工程》考察重点脱氮方法为生物脱氮方法。 02、生物脱氮技术原理 说到生物脱氮，就离不开缺氧的概念，一定要注意缺氧和厌氧的区别，其中缺氧是没有分子氧但是有硝酸根、亚硝酸根，而厌氧则是既没有分子氧也没有氮的氧化物，要求要比缺氧更加严格。 水体中的总氮=硝酸盐氮+亚硝酸盐氮+有机氮+氨氮，其中有机氮+氨氮=凯氏氮，硝酸盐氮+亚硝酸盐氮=硝态氮，所以总氮=凯氏氮+硝态氮。这是一个知识常考点，需要大家弄清楚这几个氮的相互包含关系。 生物脱氮的原理，大致可以分为以下4步骤描述： 1.有机氮在氨化细菌的作用下，发生氨化作用生成氨氮，注意氨化作用在厌氧环境、好氧环境均能进行，且氨化作用能够产生碱度。 2.水中氨氮再亚硝酸菌的亚硝化作用下，生成亚硝酸根，亚硝化过程消耗碱度，且在好氧条件下进行。 3.亚硝酸菌在硝酸菌的作用下，发生硝化作用，继续生成硝酸根，这个过程也是在好氧条件下进行的，这个过程也消耗碱度，但是消耗量要比亚硝化过程少。 4.生成的硝酸根在缺氧条件下，由反硝化细菌发生反硝化作用，生成氮气排入大气，这个过程能够大大增加碱度，可以适当弥补前面阶段消耗的碱度。 对于最常规的生物脱氮，就是以上4步骤，但是目前研究最多的还有短程反硝化脱氮，也就是进行到第2步，生成亚硝酸根时，就在缺氧条件下由反硝化细菌把亚硝酸根转变为氮气排除进入大气中，省略了第3步骤，从而提高了脱氮
污水处理中的AO脱氮工艺 基本原理 A/O法生物去除氨氮原理：污水中的氨氮，在充氧的条件下(O 段)，被硝化菌硝化为硝态氮，大量硝态氮回流至A段，在缺氧条件下，通过兼性厌氧反硝化菌作用，以污水中有机物作为电子供体，硝态氮作为电子受体，使硝态氮波还原为无污染的氮气，逸入大气从而达到终脱氮的自的。 硝化反应： NH4++2O2→NO3-+2H++H2O 反硝化反应： 6NO3-+5CH3OH(有机物)→5CO2↑+7H2O+6OH-+3N2↑ A/O工艺将前段缺氧段和后段好氧段串联在一起，A段DO不大于0.2mg/L，O段DO=2～4mg/L。在缺氧段异养菌将污水中的淀粉、纤维、碳水化合物等悬浮污染物和可溶性有机物水解为有机酸，使大分子有机物分解为小分子有机物，不溶性的有机物转化成可溶性有机物，当这些经缺氧水解的产物进入好氧池进行好氧处理时，可提高污水的可生化性及氧的效率；在缺氧段，异养菌将蛋白质、脂肪等污染物进行氨化(有机链上的N或氨基酸中的氨基)游离出氨(NH3、NH4+)，在充足供氧条件下，自养菌的硝化作用将NH3-N(NH4+)氧化为NO3-，通过回流控制返回至A池，在缺氧条件下，异氧菌的反硝化作用将NO3-还原为分子态氮(N2)完成C、N、O在生态中的循环，实现污水无害化处理。
A/O内循环生物脱氮工艺特点 根据以上对生物脱氮基本流程的叙述，结合多年的废水脱氮的经验，我们总结出(A/O)生物脱氮流程具有以下优点： 1.效率高 该工艺对废水中的有机物，氨氮等均有较高的去除效果。当总停留时间大于54h，经生物脱氮后的出水再经过混凝沉淀，可将COD 值降至100mg/L以下，其他指标也达到排放标准，总氮去除率在70%以上。 2.流程简单，投资省，操作费用低 反硝化在前，硝化在后，设内循环，以原污水中的有机底物作为碳源，效果好，反硝化反应充分；曝气池在后，使反硝化残留物得以进一步去除，提高了处理水水质；A段搅拌，只起使污泥悬浮，而避免DO的增加。O段的前段采用强曝气，后段减少气量，使内循环液的DO含量降低，以保证A段的缺氧状态。该工艺是以废水中的有机物作为反硝化的碳源，故不需要再另加甲醇等昂贵的碳源。尤其，在蒸氨塔设置有脱固定氨的装置后，碳氮比有所提高，在反硝化过程中产生的碱度相应地降低了硝化过程需要的碱耗。 3.缺氧反硝化过程对污染物具有较高的降解效率 如COD、BOD5和SCN-在缺氧段中去除率在67%、38%、59%，酚和有机物的去除率分别为62%和36%，故反硝化反应是为经济的节能型降解过程。 4.容积负荷高
污水生物脱氮除磷技术污水生物脱氮的基本原理是：在好氧条件下通过硝化反应先将氨氮氧化为硝酸盐，再通过缺氧条件下的反硝化反应将硝酸盐异化还原成气态氮从水中去除。由此而发展起来的生物脱氮工艺大多将缺氧区和好氧区分开，形成分级硝化反硝化工艺，以便硝化与反硝化能够独立进行。 随着近代生物学的发展以及人们对生物技术的掌握，污水脱氮除磷技术由以单纯的工艺改革向着以生物学特性研究、促进工艺改革的方向发展，以达到高效低耗。主要表现在以下几个方面： 1)系统中硝化菌与聚磷菌间的矛盾主要在于泥龄。由于快速生物降解COD理论的发展，人们逐渐认识到反硝化菌与聚磷菌间的矛盾主要是由基质竞争引起的，所以有研究者将工作的重点转移到对碳源需求的研究上：一是通过改进工艺将除磷和脱氮在空间和时间上分开，分别设置厌氧、缺氧、好氧环境来满足脱氮和除磷要求;一是寻找快速可替代有机碳源，使反硝化速率加快，脱氮效率提高。目前已有研究者在研究如何采用生物技术将城市污水的初沉污泥这种潜在的碳源高速、高效地转化为快速有机碳源，达到提高污水除磷脱氮效果和废物利用的双重目的。 2)短程污水生物脱氮法由于具有节能、节约外加碳源、缩短水力停留时间和减少剩余污泥排放量等优点受到关注。利用微生物动力学特性的固有差异而实现亚硝酸菌和硝酸菌的动态竞争与选择，尤其是通过降低溶解氧实现短程硝化的控制是对传统生物脱氮处理的深化，
但对活性污泥的沉降性能和污泥膨胀、低溶解氧下同步硝化与反硝化等问题，有待于进一步研究与完善。 3)在一般系统中，提高除磷效率往往伴随着脱氮率的下降，因此有研究者设想如果将反硝化与除磷这两个需碳源的过程合二为一，即在缺氧环境下利用亚硝酸盐作为电子受体，同时进行反硝化和超量聚磷，这样可大大减少碳源需求量。已有研究者观察到这种现象，并认为存在反硝化聚磷菌(DNPAO)可同时进行反硝化作用和超量聚磷，但在不同环境条件下，DNPAO的诱导增殖与代谢途径的变化规律等仍有待研究。 污水排放标准的不断严格是目前世界各国的普遍发展趋势，以控制水体富营养化为目的的氮、磷脱除技术开发已成为世界各国主要的奋斗目标。我国对污水脱氮除磷技术的研究起步较晚，投入的资金也十分有限，研究水平仍处于发展阶段。目前在污水脱氮除磷技术基础理论没有重大革新之前，充分利用现有的工艺组合，开发技术成熟、经济高效且符合国情的工艺应是今后我国污水脱氮除磷技术发展的主要方向，主要体现在： (1)开展对生物脱氮除磷更深入的基础研究和应用开发，优化生物脱氮除磷组合工艺，开发高效、经济的小型化、商品化脱氮除磷组合工艺。 (2)发展可持续污水处理工艺，朝着节约碳源、降低CO2释放、减少剩余污泥排放以及实现氮磷回收和处理水回用等方向发展。
污水脱氮技术浅析 刘钰畴 (南昌有色冶金设计研究院南昌 330002) [内容摘要]介绍了各种污水脱氮方法及其基本原理，着重介绍生物法脱氮技术。对污水脱氮的发展趋势做了简要说明。 [关键词]富营养化硝化反硝化生物法脱氮 随着人类活动的不断增加，环境资源的不断改变，水体氮污染日趋严重，据统计，我国主要湖泊处于因氮、磷污染而导致富营养化的占统计湖泊的56%之多，过多的氮化合物进入天然水体将恶化水体质量，影响渔业发展和危害人体健康，氮污染的主要危害为： (1)使水体正常的溶解氧平衡遭受干扰，并进一步促使水质恶化； (2)影响水源水质，增加水处理负担； (3)加速水体的富营养化过程； (4)含氮化合物对人和生物有毒害作用； (5)使水体感官性状恶化，从而降低水体美学价值。 氮以有机氮和无机氮两种形态存在于水体中，有机氮有蛋白质、多肽、氨基酸和尿素等，它们经微生物分解后转为无机氮，水中无机氮指氨氮、亚硝态氮和硝态氮。各种形态氮的相对含量，根据污水的性质而有所不同。 近半个世纪以来，人们对转化和去除污水中的氮进行了大量的工作，尝试并运用了各种可行的方法，主要方法有：物理法、化学法、离子交换法、人工湿地法、生物法及它们之间的组合。下面就这些方法作一些简单介绍。 1 物理法 （1）吹脱法：污水中的氨氮是以氨离子(NH 4+)和游离氨(NH 3 )两种形式保持平衡状态而存在： NH 3+H 2 O==NH 4 ++OH— 将pH值保持在11.5左右(投加一定量的碱)，让污水流过吹脱塔，使NH 3 逸出，以达脱氮目的。 首先投加石灰调pH值至11.5以促使NH 4+—N向NH 3 —N转化，然后在除氮塔内，空气自 下向上吹入塔内，水自上而下喷淋，析出的NH 3 进入空气中，其去除率可达85%，水得以净化 后再回流至格栅前，而除氮塔出来的空气再进入硫酸淋洗塔生成(NH 4) 2 SO 4 ，可作肥料或工业 原料，该法虽然操作简便易控，除氨效果稳定，但存在下列问题：pH值过高易生成水垢；游离氨逸散造成二次污染等。 （2）电渗析法和反渗透法：这两种方法脱氮效果都好，但对水质要求高，处理成本高，一般极少使用。
城市污水城市污水厌氧氨氧化厌氧氨氧化厌氧氨氧化生物脱氮研究进展生物脱氮研究进展 唐崇俭，郑 平 (浙江大学 环境工程系，浙江 杭州 310029) 摘 要：厌氧氨氧化菌可在厌氧条件下以亚硝酸盐为电子受体将氨氧化为氮气，是目前废水生物脱氮的研究热 点之一。小试的研究表明，该工艺的容积负荷可高达125kg N/(m 3 ·d)。城市污水处理厂污泥厌氧消化液以及城市 生活垃圾填埋场渗滤液都含有高氨氮浓度以及低有机物浓度，十分适合采用厌氧氨氧化工艺进行处理。目前，生 产性厌氧氨氧化工艺已在荷兰、丹麦和日本等国成功应用于这两类废水的脱氮处理，最大容积氮去除速率高达 9.5kg N/(m 3·d)，显示了该工艺诱人的工程应用前景。本文分析了世界上第一个生产性厌氧氨氧化工艺处理城市 污水厂污泥厌氧消化液的运行情况，论述了厌氧氨氧化工艺在城市污水处理中面临的问题。结合课题组内的研究 结果，提出了一种新型的菌种流加式厌氧氨氧化工艺，并探讨了其在城市污水处理中的作用。 关键关键词词：厌氧氨氧化；城市污水；生物脱氮；工程应用 Application of Anammox Process in Municipal Wastewater Treatment Tang Chongjian, Zheng Ping （Department of Environmental Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310029, China ） Abstract : Under anoxic condition, anaerobic ammonium-oxidizing (Anammox) bacteria can oxidize ammonium to nitrogen gas using nitrite as electron acceptor. It becomes a topic issue on biological nitrogen removal from ammonium-rich wastewater due to some promising advantages such as low operational cost and super high volumetric loading rate. As reported, the nitrogen loading rate reached up to 125 kg N/(m 3·d). Characterized by high ammonium concentration and relatively low biodegradable organic content, the sludge digester liquor from the municipal wastewater treatment plant and the landfill leachate are demonstrated to be very suitable for application of Anammox process to realize high-rate nitrogen removal. The full-scale application of Anammox process has already been applied for nitrogen removal from sludge digester liquor and landfill leachate in The Netherlands, Japan and Denmark with the maximum nitrogen removal rate as high as 9.5 kg N/(m 3·d). Thus, the operation of the first full-scale Anammox reactor treating municipal sludge digester liquor was introduced, and the problems during the application of Anammox process in municipal wastewater treatment were discussed. An innovative Anammox process with sequential biocatalyst addition (SBA-Anammox process) was proposed to overcome the drawbacks and accelerate the application of Anammox process in municipal wastewater nitrogen removal.
生活污水脱氮新技术分析 无锡市智慧环保技术监测研究院有限公司 摘要：近些年，城市化进程的快速发展，生活污水处理已经成为社会重点关注的话题。为了能够有效处理生活污水，本文深入研究分析了ANAMMOX工艺，其处理高氮废水和城市污水有着良好效果。 关键词：生活污水；脱氮技术；ANAMMOX工艺 社会经济的快速发展，居民生活质量水平的不断提升，在一定程度上加大了生活污水中脱氮处理难度，并且处理费用十分昂贵。而在科学技术不断发展与进步下，厌氧氨氧化菌的生产制作为生活污水脱氮处理奠定了技术基础。近些年来，许多研究学者通过不断探索，制作了供污水脱氮技术的相关反应器，可是对于厌氧氨氧化的研究仅仅是处理高氨废水，比如说垃圾渗滤液和污泥消化液等方面。对此，生活污水处理应该加强厌氧氨氧化技术的利用，其并不需要中和剂，也不需要外加碳源，耗氧量相对较低。 一、试验材料 试验设备的材质是有机玻璃，向下流的生物膜滤池，一般情况下规格高度是2米，内径为7厘米。同时填料的粒径是2.0毫米至5毫米的页岩颗粒，需要布置的调料高度是1.6
米，原水是城市的生活污水中的二沉池储水，该水质标准如下：COD是24至45mg/L，TOC是9-12mg/L，为15-40mg/L，ph是7.40至7.85，水的温度在25至58摄氏度。选择硝化菌当作厌氧氨氧化菌的相应接种污泥，把亚硝酸盐添加至二沉池出水，其也是ANAMMOX工艺的基本需要，同时是厌氧氨氧化菌脱氨有效维持的需求。一般情况下试验在反应过后两个月表现的现象如下：其中附着在滤池中的生物膜颜色发生了明显的变化，从最初的土黄色慢慢变成棕褐色，最红变化成红色，同时许多的厌氧氨氧化菌会附着在进水泵相应的输水管壁上。另外，二沉池出水的保持于40mg/L时，试验设备中的的去除率可以达到98%。此反应的结果表明，厌氧氨氧化技术比较适宜运用在生活污水处理。 二、试验方法 试验关系到的主要检测项目比较多，因此要采用多种试验方法。比如说，Photo LabS12主要检测COD，MultiNC3000重点检测TOC，纳氏试剂光度法检测，运用PhotoLabS12的分光光度方法可以检测，利用N-（1-萘基）-乙二胺的光度方法能够检测，另外，Oxi315i能够检测DO。 三、实验结果和讨论 无机氮间的转变。依据Van de Graaf的研究分析结果，在进行厌氧氨氧化的试验时，所形成的硝态氮和消耗的亚硝态氮及氨氮之间的比例是0.22：0.31：1。同时试验过程中关