水污染治理技术3.4 生物脱氮工艺(2学时)
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反硝化池
污泥回流 剩余污泥
污泥回流 剩余污泥
污泥回流 剩余污泥
• 设计特点：将有机物氧化、氨氮的硝化以及反硝 化分级独立开来，每一级都有自己主要的功能， 都具有自己的沉淀池和污泥回流系统 – 第一级曝气池：主要功能是去除污水中的BOD、
COD，氨化反应
– 第二级曝气池：主要进行硝化反应，完成氨态
氮氧化为硝态氮，需要投加碱
脱氮效果
• 反硝化菌脱氮的代谢活动有同化反硝化和异化反 硝化两种转化途径 – 同化反硝化最终产物是有机氮化合物（增殖）
同化反硝化 NO3 NO2 NH 2OH 有机体
– 异化反硝化最终产物是气态氮（活动）
NO3 NO2 N 2 O 异化反硝化 N 2
盐氮、硝酸盐氮还原成气态氮(N2)的过程。
6NO3 2CH3OH 硝酸还原菌 6NO 2 2CO2 4H2O
亚硝酸还原菌 6NO 3 CH OH 3 N 3 CO 3 H O 6OH 2 3 2 2 2
总反应式为：
6NO3 5CH3OH 反硝化菌 3N2 5CO2 7H2O 6OH-
时，需要有机物(BOD5)为2.869。
• 反硝化需要的有机物量
C 1.71 [ NO2 N ] 2.86[ NO3 N ]
式中：C——反硝化中有机物需要量，mg(BOD5)/L；
[NO3--N] ——硝酸盐氮浓度，mg/L；
[NO2--N] ——亚硝酸盐氮浓度，mg/L。
可根据上式结果适当投加碳源，以达到较好的
• DO氧化性高于NO3-，反硝化细菌将优先利用游离
的溶解氧分解有机物，利用完溶解氧后，才能利
用NO3- ，因此，DO越低反硝化脱氮效果越好；
• 实际运行中DO过分降低（等于零）是非常困难的
①技术能力很难达到
②经济衡量不合适（控制DO小于0.5）
（6）碱度 • 硝化反应过程，进水总碱度/氨氮值宜大于7.14， 硝化过程消耗碱度，不满足时应补充碱度；
• 反硝化适宜的温度范围为20～40℃，15℃以下反
硝化反应速率下降。
• 冬季或者寒冷地区污水脱氮处理工艺要注意温度
对脱氮效果的影响
2.溶解氧
• 生物硝化反应器内宜保持溶解氧浓度在2.0 mg/L以上 • 在反硝化池中，溶解氧对反硝化有抑制作 用,应控制溶解氧浓度小于0.5 mg/L
3.pH
• 污水pH值在7.0-7.8时，亚硝酸菌的活性最好；而
硝酸菌在pH值为7.7～8.1时活性最好。pH值降到
5.5以下时，硝化反应几乎停止
• 硝化反应需要消耗碱度，硝化设施中剩余碱度宜
大于70 mg/L（以CaCO3计）
• 反硝化反应最适宜的pH值在7.0-7.5;
• 反硝化过程中会恢复一部分碱度，有助于把系统
的pH值维持在所需的范围
4.碳氮比 • 可降解有机物的数量直接影响反硝化的效果，脱 氮时，污水中的BOD5与硝态氮之比宜大于4; • 可降解有机物的质量，需要易于降解的有机物。
（4）污泥回流：保持缺氧池、好氧池微生物量
• 工艺特点：
①工艺流程简单、基建费用省，无二次污染； ②污水中的有机物和内源代谢产物可用作反硝化的 可降解有机物，不需要外加可降解有机物； ③前置反硝化缺氧池具有生物选择器的功能，可避 免污泥膨胀，改善污泥沉降性能； ④缺氧池进行反硝化可以恢复部分碱度，调节系统 的pH值。
系统的实际供氧量一般较传统活性污泥工艺高50
％以上，具体取决于进水中总氮的浓度。
②缺氧段溶解氧：
• DO高于0.5mg/L时，脱氮效率明显下降
• DO值控制0.5mg/L以下，可得到良好的脱氮效果
• ―缺氧”的准确定义，目前理论界不统一，在实际 的运行管理中，DO低于0.5mg/L时，理解为“缺 氧状态”
• 反硝化过程中，总碱度/氨氮值宜大于3.6，不满
足时应补充碱度，一般不需要，反硝化会产生一
定碱度。
3.4 生物脱氮工艺
• 氮是微生物保持正常生理功能所必须的元素，细胞
合成的重要元素。
• 废水中氮的存在形式：有机氮、氨氮、亚硝酸氮和
硝酸氮四种形式。
• 在二级污水处理系统中，氨则以氨氮、亚硝酸氮和
硝酸氮形式存在
• 氮在水体中的转化
氨化作用
有机氮
氨氮
硝酸盐、亚 硝酸盐氮 氮气
• 危害：引起水体富营养化，破坏水体耗氧和复氧
平衡，导致水质恶化。 • 来源：人体排泄物、牲畜饲养场及含氮工业废水。 • 活性污泥法理想的营养平衡为BOD：N： P=100:5:1，因此一般污水二级处理除氮效率较低
一、生物脱氮原理 • 生物脱氮是在微生物的作用下，将有机氮和氨态 氮转化为N2和NxO气体的过程。因此含氮化合物
在微生物的作用下，一般要经过氨化反应、硝化
可根据上式结果适当投加碳源以达到较好的脱氮效果?反硝化菌脱氮的代谢活动有同化反硝化和异化反硝化两种转化途径同化反硝化最终产物是有机氮化合物增殖异化反硝化最终产物是气态氮活动有机体同化反硝化?????????ohnhno223no?????????2223nonno异化反硝化no?当污水中缺乏有机物时微生物则可通过消耗自身的原生质进行内源反硝化反应2323275oh4n2nhco5no4??微生物nohc?内源反硝化将导致细胞物质微生物的减少同时还生成nh3
反应和反硝化反应从污水中去除。
N2
含氮化合物
1.氨化反应 • 新鲜污水中，含氮化合物主要是以有机氮，如蛋 白质、尿素、胺类化合物、硝基化合物以及氨基 酸等形式存在的，此外也含有少数的氨态氮如
NH3及NH4+等。
• 微生物分解有机氮化合物产生氨的过程称为氨化
作用(以氨基酸为例)
RCHNH2COOH H2O RCOHCOOH NH3
出水
缺氧池 污泥回流
空气
剩余污泥
• 工艺流程说明：
（1）缺氧池：搅拌，DO小于0.5，反硝化作用，脱
除回流混合液中的硝酸盐氮；氨化作用，污水中
其他形态氮转为氨氮。
（2）好氧池：曝气，DO大于2，去除有机物
（COD、BOD），氨化作用，硝化作用，将其他
形态氮氧化为硝酸盐氮
（3）混合液回流：为反硝化提供适宜氮源
• 传统生物脱氮工艺的优点：有机物降解菌、氨化
菌、硝化菌和反硝化菌分别在各自反应池内生长
增殖，环境条件适宜可控，而且具有各自污泥回
流，反应速度快，反应比较彻底。
• 传统生物脱氮工艺的缺点： ①工艺流程较长，占地面积大，基建投资高。 ②由于硝化菌群增殖速度慢且难以维持较高的生物 浓度，特别是在低温冬季，造成系统的水力停留
NH 4 1.5O2 NO2 2H H 2O 276kJ
NO2-N
1 NO2 O2 NO3 72.27 kJ 2
硝化反应是产酸过程，消耗7.14gHCO3-碱度
硝化反应
有没有脱氮
？
3.反硝化反应 • 生物脱氮必须要经过反硝化反应 • 反硝化反应是在缺氧状态下，反硝化菌将亚硝酸
– 第三级为反硝化反应池：脱氮，需要投加碳
（2）两级生物脱氮系统
初沉池 曝气池 （除碳、硝化） 沉淀池 CH3OH 沉淀池 出水 Ⅱ Ⅲ
进水
空气
空气
空气
反硝化池
污泥回流 污泥 剩余污泥 剩余污泥 污泥回流
• 将三级生物脱氮系统中BOD的去除反应和硝化反
应放在同一个反应池内进行，以缩短和简化工艺
流程，是三级生物脱氮系统的改进与变形工艺
⑥处理设备多，造价高，管理不够方便等。
2.ANO工艺 • 缺氧/好氧脱氮工艺是目前使用比较广泛的活性污 泥法生物脱氮工艺，又称为前置反硝化生物脱氮
工艺，简称AO法。
• A为Anoxic（缺氧）的第一个英文字母，O为Oxic
（好氧）的第一个英文字母。区分生物除磷工艺，
计作ANO法
• 工艺流程
混合液回流 进水 好氧池 沉淀池
厌氧水解
RCHNH2COOH O2 RCOCOOH CO2 NH3 好氧氧化
2.硝化反应 • 硝化反应是在好氧条件下进行的，是由好氧自养 型微生物——硝化菌完成的。在有氧状态下，硝 化菌利用无机碳为碳源将氨态氮氧化成NO2-，然
后再氧化成NO3-，这一过程就是硝化过程。
• 硝化过程可以分成两个阶段。第一阶段是由亚硝
• 工艺缺点 脱氮效率不高，一般为70%-80%，如果沉淀池运 行管理不当，则会在沉淀池内发生反硝化反应， 造成污泥上浮，使处理出水水质恶化。
• 工艺应用中可以将缺氧池与好氧池合建，中间隔
一挡板，前段为缺氧反硝化，后端为好氧硝化。
便于实现现有推流式曝气池的改造。
四、运行维护与管理 1.生物脱氮工艺的运行控制 （1）水力停留时间（HRT） • 硝化反应需时较长，一般不应低于6h；
-
• 当污水中缺乏有机物时，微生物则可通过消耗自 身的原生质进行内源反硝化反应
C5 H 7 NO2 (微生物) 4NO3 5CO2 NH3 2N2 4OH-
• 内源反硝化将导致细胞物质(微生物)的减少，同时
还生成NH3。为了不让内源反硝化占主导地位，
常外加有机可降解有机物，国外使用最普遍的可
3NO3 14CH3OH CO2 3H 3C5H7O2 N 19H2O
反硝化还原和微生物合成的总反应式为：
NO3 1.08CH3OH H 0.065C 5H7 O2 N 0.47N2 0.76CO 2 2.44H 2O
•从以上的过程可知，约96％的NO3-N经异化过程还原， 4％经同化过程合成微生物。 •反硝化过程需要有机物：1g亚硝酸盐氮为氮气时， 需要有机物(BOD5)为1.719；转化1g硝酸盐氮为氮气
• 反硝化反应所需时间则较短，在2h之内即可完成；
• 硝化与反硝化的水力停留时间比以3：1为宜
好氧池和缺氧池池容之比应该是多少？
（2）混合液回流比
• 是一项非常重要的参数
• 作用：向反硝化反应器提供硝态氮，使其作为反
硝化反应的电子受体，从而达到脱氮的目的，直
接影响脱氮效率
• 能耗，回流越多能耗越大，影响池容（投资） 大？ 小？
• 混合液回流比在50％以下，脱氮效率很低； • <200％时，脱氮效率随回流比增加而显著上升； >200％时，脱氮效率提高较缓慢； • 混合液回流比取值不宜低于200％，对活性污泥
系统最高取值可达600％。
• 可根据进出水水质和排放标准要求以及运行成本
综合考虑选择。
（3）污泥浓度 • 一般控制在3000mg/L以上，低于此值，脱氮效果 将明显降低
5.污泥龄ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• 生物脱氮过程污泥龄宜为12～25 d；
• 当冬季温度低于10℃，应适当提高泥龄。
6.有毒物质
• 重金属等
三、生物脱氮的典型工艺
1.活性污泥法脱氮的传统工艺
（1）三级活性污泥法生物脱氮工艺
曝气池 （去除BOD） 沉淀池 碱 曝气池 （硝化） 沉淀池
CH3OH
沉淀池 出水
进水
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
空气
空气
• 反硝化菌属异养兼性厌氧菌，在有氧存在时，它 会以O2为电子进行呼吸；在无氧而有NO3-或NO2存在时，则以NO3-或NO2-为电子受体，以有机碳 为电子供体和营养源进行反硝化反应。
在反硝化菌代谢活动的同时，伴随着反硝化菌的生长繁殖， 即菌体合成过程，反应如下(同化反硝化)：C5H7O2N为反
硝化微生物的化学组成。
（4）污泥龄
• 保证硝化反应器内存在足够数量的硝化菌，应该
采取较长的污泥龄，一般在12d以上。
（5）DO值
①好氧段
• DO应在2.0mg/L以上，一般2.0～3.0mg/L之间
• DO小于2.0mg/L时，硝化反应将受到抑制；
• DO小于1.0mg/L时，硝化反应将受到完全抑制并
趋于停止。
• 每克NH3-N转化成NO3--N约需氧4.57g，生物硝化
时间较长，需要较大的曝气池，增加了投资和运
行费用。③系统为维持较高的生物浓度及获得良
好的脱氮效果，必须同时进行污泥和硝化液回流，
增加了动力消耗和运行费用。
④系统抗冲击能力较弱，高浓度NH3和NH4+污水会 抑制硝化菌生长。 ⑤硝化过程中产生的酸度需要投加碱中和，增加了 处理费用，可能造成二次污染。
化菌将氨氨转化为亚硝酸盐（NO2-），第二阶段
由硝化菌将亚硝酸氮转化为硝酸盐氮
硝化反应的反应式
NH 4 2O2 NO3 H 2O 2H 315 kJ
氨态氮 NH3及NH4+等 1g氨氮氧化需氧4.57g
硝酸盐氮 NO3-N 硝化菌 亚硝酸盐氮
需氧3.43g
亚硝化菌
需氧1.14g
降解有机物为甲醇，实际污水处理可采用易降解
的有机废水或有机废物
• 反硝化过程会产生一定碱度，产生碱度为3.47g CaCO3/g NO3—N
5CH 3OH 6NO3 5CO2 3N2 7H 2 O 6OH-
二、生物脱氮的影响因素 1.温度 • 生物硝化反应适宜的温度范围为20～30℃，15℃ 以下硝化反应速率下降，5℃时基本停止。
污泥回流 剩余污泥
污泥回流 剩余污泥
污泥回流 剩余污泥
• 设计特点：将有机物氧化、氨氮的硝化以及反硝 化分级独立开来，每一级都有自己主要的功能， 都具有自己的沉淀池和污泥回流系统 – 第一级曝气池：主要功能是去除污水中的BOD、
COD，氨化反应
– 第二级曝气池：主要进行硝化反应，完成氨态
氮氧化为硝态氮，需要投加碱
脱氮效果
• 反硝化菌脱氮的代谢活动有同化反硝化和异化反 硝化两种转化途径 – 同化反硝化最终产物是有机氮化合物（增殖）
同化反硝化 NO3 NO2 NH 2OH 有机体
– 异化反硝化最终产物是气态氮（活动）
NO3 NO2 N 2 O 异化反硝化 N 2
盐氮、硝酸盐氮还原成气态氮(N2)的过程。
6NO3 2CH3OH 硝酸还原菌 6NO 2 2CO2 4H2O
亚硝酸还原菌 6NO 3 CH OH 3 N 3 CO 3 H O 6OH 2 3 2 2 2
总反应式为：
6NO3 5CH3OH 反硝化菌 3N2 5CO2 7H2O 6OH-
时，需要有机物(BOD5)为2.869。
• 反硝化需要的有机物量
C 1.71 [ NO2 N ] 2.86[ NO3 N ]
式中：C——反硝化中有机物需要量，mg(BOD5)/L；
[NO3--N] ——硝酸盐氮浓度，mg/L；
[NO2--N] ——亚硝酸盐氮浓度，mg/L。
可根据上式结果适当投加碳源，以达到较好的
• DO氧化性高于NO3-，反硝化细菌将优先利用游离
的溶解氧分解有机物，利用完溶解氧后，才能利
用NO3- ，因此，DO越低反硝化脱氮效果越好；
• 实际运行中DO过分降低（等于零）是非常困难的
①技术能力很难达到
②经济衡量不合适（控制DO小于0.5）
（6）碱度 • 硝化反应过程，进水总碱度/氨氮值宜大于7.14， 硝化过程消耗碱度，不满足时应补充碱度；
• 反硝化适宜的温度范围为20～40℃，15℃以下反
硝化反应速率下降。
• 冬季或者寒冷地区污水脱氮处理工艺要注意温度
对脱氮效果的影响
2.溶解氧
• 生物硝化反应器内宜保持溶解氧浓度在2.0 mg/L以上 • 在反硝化池中，溶解氧对反硝化有抑制作 用,应控制溶解氧浓度小于0.5 mg/L
3.pH
• 污水pH值在7.0-7.8时，亚硝酸菌的活性最好；而
硝酸菌在pH值为7.7～8.1时活性最好。pH值降到
5.5以下时，硝化反应几乎停止
• 硝化反应需要消耗碱度，硝化设施中剩余碱度宜
大于70 mg/L（以CaCO3计）
• 反硝化反应最适宜的pH值在7.0-7.5;
• 反硝化过程中会恢复一部分碱度，有助于把系统
的pH值维持在所需的范围
4.碳氮比 • 可降解有机物的数量直接影响反硝化的效果，脱 氮时，污水中的BOD5与硝态氮之比宜大于4; • 可降解有机物的质量，需要易于降解的有机物。
（4）污泥回流：保持缺氧池、好氧池微生物量
• 工艺特点：
①工艺流程简单、基建费用省，无二次污染； ②污水中的有机物和内源代谢产物可用作反硝化的 可降解有机物，不需要外加可降解有机物； ③前置反硝化缺氧池具有生物选择器的功能，可避 免污泥膨胀，改善污泥沉降性能； ④缺氧池进行反硝化可以恢复部分碱度，调节系统 的pH值。
系统的实际供氧量一般较传统活性污泥工艺高50
％以上，具体取决于进水中总氮的浓度。
②缺氧段溶解氧：
• DO高于0.5mg/L时，脱氮效率明显下降
• DO值控制0.5mg/L以下，可得到良好的脱氮效果
• ―缺氧”的准确定义，目前理论界不统一，在实际 的运行管理中，DO低于0.5mg/L时，理解为“缺 氧状态”
• 反硝化过程中，总碱度/氨氮值宜大于3.6，不满
足时应补充碱度，一般不需要，反硝化会产生一
定碱度。
3.4 生物脱氮工艺
• 氮是微生物保持正常生理功能所必须的元素，细胞
合成的重要元素。
• 废水中氮的存在形式：有机氮、氨氮、亚硝酸氮和
硝酸氮四种形式。
• 在二级污水处理系统中，氨则以氨氮、亚硝酸氮和
硝酸氮形式存在
• 氮在水体中的转化
氨化作用
有机氮
氨氮
硝酸盐、亚 硝酸盐氮 氮气
• 危害：引起水体富营养化，破坏水体耗氧和复氧
平衡，导致水质恶化。 • 来源：人体排泄物、牲畜饲养场及含氮工业废水。 • 活性污泥法理想的营养平衡为BOD：N： P=100:5:1，因此一般污水二级处理除氮效率较低
一、生物脱氮原理 • 生物脱氮是在微生物的作用下，将有机氮和氨态 氮转化为N2和NxO气体的过程。因此含氮化合物
在微生物的作用下，一般要经过氨化反应、硝化
可根据上式结果适当投加碳源以达到较好的脱氮效果?反硝化菌脱氮的代谢活动有同化反硝化和异化反硝化两种转化途径同化反硝化最终产物是有机氮化合物增殖异化反硝化最终产物是气态氮活动有机体同化反硝化?????????ohnhno223no?????????2223nonno异化反硝化no?当污水中缺乏有机物时微生物则可通过消耗自身的原生质进行内源反硝化反应2323275oh4n2nhco5no4??微生物nohc?内源反硝化将导致细胞物质微生物的减少同时还生成nh3
反应和反硝化反应从污水中去除。
N2
含氮化合物
1.氨化反应 • 新鲜污水中，含氮化合物主要是以有机氮，如蛋 白质、尿素、胺类化合物、硝基化合物以及氨基 酸等形式存在的，此外也含有少数的氨态氮如
NH3及NH4+等。
• 微生物分解有机氮化合物产生氨的过程称为氨化
作用(以氨基酸为例)
RCHNH2COOH H2O RCOHCOOH NH3
出水
缺氧池 污泥回流
空气
剩余污泥
• 工艺流程说明：
（1）缺氧池：搅拌，DO小于0.5，反硝化作用，脱
除回流混合液中的硝酸盐氮；氨化作用，污水中
其他形态氮转为氨氮。
（2）好氧池：曝气，DO大于2，去除有机物
（COD、BOD），氨化作用，硝化作用，将其他
形态氮氧化为硝酸盐氮
（3）混合液回流：为反硝化提供适宜氮源
• 传统生物脱氮工艺的优点：有机物降解菌、氨化
菌、硝化菌和反硝化菌分别在各自反应池内生长
增殖，环境条件适宜可控，而且具有各自污泥回
流，反应速度快，反应比较彻底。
• 传统生物脱氮工艺的缺点： ①工艺流程较长，占地面积大，基建投资高。 ②由于硝化菌群增殖速度慢且难以维持较高的生物 浓度，特别是在低温冬季，造成系统的水力停留
NH 4 1.5O2 NO2 2H H 2O 276kJ
NO2-N
1 NO2 O2 NO3 72.27 kJ 2
硝化反应是产酸过程，消耗7.14gHCO3-碱度
硝化反应
有没有脱氮
？
3.反硝化反应 • 生物脱氮必须要经过反硝化反应 • 反硝化反应是在缺氧状态下，反硝化菌将亚硝酸
– 第三级为反硝化反应池：脱氮，需要投加碳
（2）两级生物脱氮系统
初沉池 曝气池 （除碳、硝化） 沉淀池 CH3OH 沉淀池 出水 Ⅱ Ⅲ
进水
空气
空气
空气
反硝化池
污泥回流 污泥 剩余污泥 剩余污泥 污泥回流
• 将三级生物脱氮系统中BOD的去除反应和硝化反
应放在同一个反应池内进行，以缩短和简化工艺
流程，是三级生物脱氮系统的改进与变形工艺
⑥处理设备多，造价高，管理不够方便等。
2.ANO工艺 • 缺氧/好氧脱氮工艺是目前使用比较广泛的活性污 泥法生物脱氮工艺，又称为前置反硝化生物脱氮
工艺，简称AO法。
• A为Anoxic（缺氧）的第一个英文字母，O为Oxic
（好氧）的第一个英文字母。区分生物除磷工艺，
计作ANO法
• 工艺流程
混合液回流 进水 好氧池 沉淀池
厌氧水解
RCHNH2COOH O2 RCOCOOH CO2 NH3 好氧氧化
2.硝化反应 • 硝化反应是在好氧条件下进行的，是由好氧自养 型微生物——硝化菌完成的。在有氧状态下，硝 化菌利用无机碳为碳源将氨态氮氧化成NO2-，然
后再氧化成NO3-，这一过程就是硝化过程。
• 硝化过程可以分成两个阶段。第一阶段是由亚硝
• 工艺缺点 脱氮效率不高，一般为70%-80%，如果沉淀池运 行管理不当，则会在沉淀池内发生反硝化反应， 造成污泥上浮，使处理出水水质恶化。
• 工艺应用中可以将缺氧池与好氧池合建，中间隔
一挡板，前段为缺氧反硝化，后端为好氧硝化。
便于实现现有推流式曝气池的改造。
四、运行维护与管理 1.生物脱氮工艺的运行控制 （1）水力停留时间（HRT） • 硝化反应需时较长，一般不应低于6h；
-
• 当污水中缺乏有机物时，微生物则可通过消耗自 身的原生质进行内源反硝化反应
C5 H 7 NO2 (微生物) 4NO3 5CO2 NH3 2N2 4OH-
• 内源反硝化将导致细胞物质(微生物)的减少，同时
还生成NH3。为了不让内源反硝化占主导地位，
常外加有机可降解有机物，国外使用最普遍的可
3NO3 14CH3OH CO2 3H 3C5H7O2 N 19H2O
反硝化还原和微生物合成的总反应式为：
NO3 1.08CH3OH H 0.065C 5H7 O2 N 0.47N2 0.76CO 2 2.44H 2O
•从以上的过程可知，约96％的NO3-N经异化过程还原， 4％经同化过程合成微生物。 •反硝化过程需要有机物：1g亚硝酸盐氮为氮气时， 需要有机物(BOD5)为1.719；转化1g硝酸盐氮为氮气
• 反硝化反应所需时间则较短，在2h之内即可完成；
• 硝化与反硝化的水力停留时间比以3：1为宜
好氧池和缺氧池池容之比应该是多少？
（2）混合液回流比
• 是一项非常重要的参数
• 作用：向反硝化反应器提供硝态氮，使其作为反
硝化反应的电子受体，从而达到脱氮的目的，直
接影响脱氮效率
• 能耗，回流越多能耗越大，影响池容（投资） 大？ 小？
• 混合液回流比在50％以下，脱氮效率很低； • <200％时，脱氮效率随回流比增加而显著上升； >200％时，脱氮效率提高较缓慢； • 混合液回流比取值不宜低于200％，对活性污泥
系统最高取值可达600％。
• 可根据进出水水质和排放标准要求以及运行成本
综合考虑选择。
（3）污泥浓度 • 一般控制在3000mg/L以上，低于此值，脱氮效果 将明显降低
5.污泥龄ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• 生物脱氮过程污泥龄宜为12～25 d；
• 当冬季温度低于10℃，应适当提高泥龄。
6.有毒物质
• 重金属等
三、生物脱氮的典型工艺
1.活性污泥法脱氮的传统工艺
（1）三级活性污泥法生物脱氮工艺
曝气池 （去除BOD） 沉淀池 碱 曝气池 （硝化） 沉淀池
CH3OH
沉淀池 出水
进水
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
空气
空气
• 反硝化菌属异养兼性厌氧菌，在有氧存在时，它 会以O2为电子进行呼吸；在无氧而有NO3-或NO2存在时，则以NO3-或NO2-为电子受体，以有机碳 为电子供体和营养源进行反硝化反应。
在反硝化菌代谢活动的同时，伴随着反硝化菌的生长繁殖， 即菌体合成过程，反应如下(同化反硝化)：C5H7O2N为反
硝化微生物的化学组成。
（4）污泥龄
• 保证硝化反应器内存在足够数量的硝化菌，应该
采取较长的污泥龄，一般在12d以上。
（5）DO值
①好氧段
• DO应在2.0mg/L以上，一般2.0～3.0mg/L之间
• DO小于2.0mg/L时，硝化反应将受到抑制；
• DO小于1.0mg/L时，硝化反应将受到完全抑制并
趋于停止。
• 每克NH3-N转化成NO3--N约需氧4.57g，生物硝化
时间较长，需要较大的曝气池，增加了投资和运
行费用。③系统为维持较高的生物浓度及获得良
好的脱氮效果，必须同时进行污泥和硝化液回流，
增加了动力消耗和运行费用。
④系统抗冲击能力较弱，高浓度NH3和NH4+污水会 抑制硝化菌生长。 ⑤硝化过程中产生的酸度需要投加碱中和，增加了 处理费用，可能造成二次污染。
化菌将氨氨转化为亚硝酸盐（NO2-），第二阶段
由硝化菌将亚硝酸氮转化为硝酸盐氮
硝化反应的反应式
NH 4 2O2 NO3 H 2O 2H 315 kJ
氨态氮 NH3及NH4+等 1g氨氮氧化需氧4.57g
硝酸盐氮 NO3-N 硝化菌 亚硝酸盐氮
需氧3.43g
亚硝化菌
需氧1.14g
降解有机物为甲醇，实际污水处理可采用易降解
的有机废水或有机废物
• 反硝化过程会产生一定碱度，产生碱度为3.47g CaCO3/g NO3—N
5CH 3OH 6NO3 5CO2 3N2 7H 2 O 6OH-
二、生物脱氮的影响因素 1.温度 • 生物硝化反应适宜的温度范围为20～30℃，15℃ 以下硝化反应速率下降，5℃时基本停止。