总氮去除工艺

总氮去除工艺
氮、磷元素得大量排放会造成水体得富营养化,因此我国将氨氮与总磷作为评价污水处理厂处理效果得重要考核指标。

目前污水处理以生物脱氮为主,其脱氮原理为经过好氧硝化,缺氧反硝化，将污水中得氮元素转化为无害得氮气。

一、原理
总氮就是指可溶性及悬浮物颗粒中得含氮量,包括NO
3-,NO
2
—与ＮH
4
+等无机氮
与氨基酸、蛋白质与有机胺等有机氮.生物脱氮首先就是在厌氧环境内，通过氨化作用将有机氮转化为氨氮,这一过程称为氨化过程,氨化过程很容易进行,在一般无数处理设施中均能完成；然后在好氧环境内，通过硝化作用,将氨氮转化为硝态氮；随后在缺氧环境内,通过反硝化作用，将硝态氮转化为氨气，从水中逸出。

二、主要工艺
脱氮得主要工艺包括活性污泥法（A２O、氧化沟、ＳBR等）与生物膜法（生物滤池、生物接触氧化池、生物转盘等）,对污水中得氮都有良好得去除效果，但在工艺以及操作上存在一定得局限性与复杂性.
1、活性污泥法：
（1）A2O法
A2O法即厌氧一缺氧一好氧活性污泥法。

污水在流经厌氧、缺氧、好氧三个不同功能分区得过程中,在不同微生物菌群得作用下，使污水中得有机物、N、P 得到去除。

A２/O法就是最简单得同步除磷脱氮工艺,总水力停留时问短,在厌氧、缺氧、好氧交替运行得条件下,可抑制丝状菌得繁殖,克服污泥膨胀，ＳVI一般小于１0０，有利于处理后得污水与污泥分离，厌氧与缺氧段在运行中只需轻缓搅拌,运行费用低.该工艺在国内外使用比较广泛。

优点：该工艺为最简单得同步脱氮除磷,总得水力停留时间,总产占地面积少;在厌氧得好氧交替运行条件下,丝状菌得不到大量增殖,无污泥膨胀；污泥中含磷浓度高,具有很高得肥效；运行中勿需投药,只用轻缓搅拌，运行费低。

缺点有：除磷效果难于再行提高,污泥增长有一定得限度,不易提高；脱氮效果也难于进一
步提高,内循环量不宜太高，否则增加运行费用;对沉淀池要保持一定得浓度得溶解氧,减少停留时间,溶解浓度也不宜过高,以防止循环混合液对缺反应器得干扰。

（2）氧化沟
氧化沟又称连续循环反应器，就是2０世纪50年代由荷兰得公共卫生所(ＴNＯ）开发出来得。

氧化沟就是常规活性污泥法得一种改型与发展,就是延时曝气法得一种特殊形式。

其主要功能就是供氧;保证其活性污泥呈悬浮状态，就是污水、空气、与污泥三者充分混合与接触;推动水流以一定得流速（不低于０、2５ｍ/ｓ）沿池长循环流动，这对保持氧化沟得净化功能具有重要得意义。

氧化沟具有出水水质好、抗冲击负荷能力强、除磷脱氮效率高、污泥易稳定、能耗省、便于自动化控制等优点。

但就是,在实际得运行过程中，仍存在一系列得问题，如污泥膨胀问题、泡沫问题、污泥上浮问题、流速不均及污泥沉积问题.
（3）ＳBR
间歇式活性污泥法简称SBR工艺,一个运行周期可分为五个阶段即：进水、反应、沉淀、排水、闲置。

这种一体化工艺得特点就是工艺简单,由于只有一个反应池，不需二沉池、回流污泥及设备,一般情况下不设调节池,多数情况下可省去初沉池。

特点：大多数情况下,无设置调节池得心要；SVI值较低,易于沉淀，一般情况下不会产生污泥膨胀;通过对运行方式得调节，进行除磷脱氮反应;自动化程度较高；得当时，处理效果优于连续式;单方投资较少;占地规模较大，处理水量较小。

存在问题：A2O与氧化沟工艺均需要较大得池体面积，基建成本高;污泥回流、沉淀工序复杂、能耗大，普通小型污水厂难以承担，不适用于污水厂改造.SBR工艺需要精细度高得滗水器来保证出水水质，后续要设置调节池来调节出水水量，对自动化要求高。

2、生物膜法:
生物滤池占地面积大，生物接触氧化池固定载体施工维护难度大，且二者均容易发生堵塞,对污水厂得长期稳定运作造成极大得困难。

生物转盘处理水量小,仅适用于处理水量小得污水处理厂。

3、新型工艺
(1）MBBR膜法
MBBＲ工艺就是基于生物滤池与生物流化床工艺发展起来得，在同时发挥生物膜法与活性污泥法得优势下，克服了生物膜法常遇到得填料堵塞与反冲洗得高能耗，还克服了活性污泥法得污泥流失等问题，使其生物处理效果更为有效。

MBBR载体使用聚合高分子材料制成，高分子材料中融合多种有利于微生物快速附着生长得微量元素，经过特殊工艺改性、构造而成,具有比表面积大、亲水性好、生物活性高、挂膜快、处理效果好、使用寿命长等优点。

微生物可大量附着在MＢBＲ载体上，使生化处理系统在污泥浓度不变得情况下生物量得到成倍得提高。

系统得处理能力与效率也因此得到相应得提高，强化了对不同水质得抗冲击性。

当附着在ＭBBR载体上得生物膜达到一定得厚度时,生物膜形成溶氧梯度,使得在好氧池内载体得内部仍存在缺氧区域，使反硝化菌能在载体内部进行反硝化作用，即同步硝化反硝化。

可以有效节省碳源，使其能在较低得碳氮比得情况下仍能有良好得脱氮能力。

MBBR载体密度均小于１，在挂膜之后密度与水相近，能在水体中呈悬浮状态。

在实际操作中，使用曝气+搅拌使载体在水体中呈流化状态，形成气-液－固三相流化,强化了气、液相与载体之间得接触，大大提高了对氧气得利用效率,有效降低曝气量与能耗。

MＢBR工艺只需在原有生化工艺上按比例投加载体,与设置载体格栅,无需大量得基建即可起到强化脱氮能力得作用，大大节省了投资成本。

在污水厂得提标改造方面有良好得发展前景。

(2）短程硝化反硝化
+氧化成ＮO2—，再氧化成ＮO3－；起作用得分别传统得脱氮工艺就是将NH
４
就是亚硝酸菌与硝酸菌,统称为硝化菌，可得如下结论：亚硝化过程产生得能量比硝化过程产生得能量多，因而前者反应速率较后者快;亚硝化过程中产生大量得H+，使系统ｐＨ值降低,而硝化过程对系统得pH值无影响；亚硝化过程与硝化过程好氧比为３：1；亚硝酸菌与硝酸菌得生理特性大致相似，但前者得时代周期短，生长较快，因此较能适应冲击负荷与不利得环境条件。

当硝酸菌受到抑制得时候，将会出现ＮO2—得积累。

很显然,在传统得硝化-反硝化脱氮过程中,在
反硝化菌得作用下，反硝化过程既可从硝酸盐开始，也可以从亚硝酸盐开始。

但－转化为NＯ3—，然后由ＮO3—再转化为ＮO2-得重复转化过程中，要消耗由NO
２
＋全更多得溶解氧与有机碳源。

如果在实际过程中，控制这一转化过程,使ＮＨ
４
部或绝大部分转化为NＯ2-而不就是NＯ3-,由NＯ2-直接进行反硝化,称此过程为短程硝化－反硝化，经过环境工作者得不懈努力，短程硝化—反硝化过程在许多反应器都得以实现。

与传统脱氮工艺过程相比,短程硝化-反硝化体现出以下优势。

—到节能：硝化阶段，供氧量节省近２5％，降低能耗;节约外加碳源:从NO
２
Ｎ2要比从ＮO3—到N2得反硝化过程中，减少40％得有机碳源；可以缩短水力停
—得氧留时间:在高氨环境下，ＮＨ4＋得硝化速率与NO2—得反硝化速率均比NＯ
２
化速率与NO3－得反硝化速率快,因此水力停留时间可以缩短,反应器得容积也相应减小;可减少剩余污泥产量：亚硝酸菌表观产率系数为0、０4~0、13gＶＳS/gN,硝酸菌得表观产率系数为0、02～0、07 g ＶＳS／g Ｎ，NO2－反硝化菌与NO3—反硝化菌得表观产率系数分别为0、345 g ＶＳS/g N与０、765 g VSＳ／g N，因此短程硝化反硝化过程中可以减少产泥24~33％，在反硝化过程中可少产泥５0%.
存在问题:短程硝化反硝化工艺目前还处于研究阶段,实际应用工程较少。

由于短程硝化阶段温度、pH 值等因素得控制难度较大，需要研发更加完善得在线检测与模糊控制技术，以实现稳定得短程硝化反硝化,从而不断扩大短程硝化反硝化工艺得应用
(2）厌氧氨氧化
厌氧氨氧化作用即在厌氧条件下由厌氧氨氧化菌利用亚硝酸盐为电子受体，将氨氮氧化为氮气得生物反应过程。

这种反应通常对外界条件（pH值、温度、溶解氧等)得要求比较苛刻,但这种反应由于不需要氧气与有机物得参与，因此对其研究与工艺得开发具有可持续发展得意义.
厌氧氨氮化一般前置短程硝化工艺,将废水中得一部分氨氮转化成亚硝酸盐.目前在处理焦化废水、垃圾渗滤液等废水方面已经有成功得运用实例。

厌氧氨氧化就是一个微生物反应,反应产物为氮气。

具有一些优点:由于氨直接作反硝化反应得电子供体，可免去外源有机物(甲醇）,既可节约运行费用，也
可防止二次污染；由于氧得到有效利用,供氧能耗下降；由于部分氨没有经过硝化作用而直接参与厌氧氨氧化反应,产酸量下降,产碱量为零,这样可以减少中与所需得化学试剂,降低运行费用，也可以减轻二次污染。

(3)unitａnk
Unitaｎk工艺系统就是SＢR工艺得一种变型与发展，本工艺将传统活性污泥工艺与SBR工艺运行模式得优点加以综合,通过对时间与与空间得灵活控制,并适当改变曝气搅拌方式与提高水力停留时间，可取得良好得脱氮除磷效果。

其废水处理池得池型为矩形,三池共用池壁，节省投资，同时占地面积小.具有可观得应用价值。

好氧UNＩTANＫ系统得运行过程包括6个阶段：
(１）污水进入边池A,池内进行曝气，池内混合液经中间池B进入边池C，Ｃ池通过固定出水堰排水；
(2）A池停止进水，继续曝气，污水进入Ｂ池,C 池继续排水；采用
（３) A池停止曝气,静沉，污水继续进入B池,C 池继续排水；
（4）污水进入边池C,池内进行曝气，混合液经中间池B进入Ａ池，A池通过固定出水堰排水；
(５) Ｃ池停止进水，继续曝气，污水进入B池，A池继续排水;
(６) C池停止曝气，静沉，污水继续进入B池，A池继续排水，直至排水完毕，完成一个运行周期。

整个周期内中间池B始终进行曝气，其中（1）~(3)阶段与（4）~（6）阶段运行方好正好相反.
当脱氮除磷时,UNI’FANK系统得曝气池内除了设有曝气设备外，还设有搅拌设备等，根据工艺要求,通过对曝气与搅拌没备得控制存池内形成交替得好氧、
缺氧、厌氧状态。

这些上艺过程得实现依赖于在线溶氧仪、在线氧化还原电位等监控设备与系统。

工艺特点
ＵＮITANK工艺具有传统SBR工艺得一些优点，同时在其基础上又有较大得改进，其特点如下:
（1）与传统活性污泥法相比，ＵＮlＴAＮK系统小省去了污泥回流,节省了太量得投资,运行费用较低。

（2)所有得池体均采用矩形，可以共用池壁,而且３个池之间水力押通,中间池擘水受单向水压，因而土建省，同时占地面积小.
（3）系统在恒定水位下运行,水力负荷稳定,不仅可以充分利用反应池得有效容积，而且可以降低对管道阀等设备得要求.同时,在恒定水位下运行，曝气系统可以采用表面曝气设备，使曝气系统得管理与维护较为方便；采用构造简单得固定出水堰代替价格昂贵得滗水器，节省了投资。

（4)可以根据反应池内得溶解氧、氧化还原电位等在线监测数据,通过改变供氧量，切换进出水阀门，以及改变好氧、缺氧及厌氧反应时间等控制手段,在空间上营造合适得反应条件，高效地去除污水中得碳源有机物,以及脱氮除磷。

ＵＮITANK工艺污水处理系统中需设有一套简单而有效得生物处理监测与控制系统,包括溶氧仪、氧化还原电位(OＲP)、污泥浓度、流量、pH等等，根据水质、水量情况,改变或设定运行周期，改变进水点,获得相应得污泥负荷.故UNITANK工艺需要较高得自动监测与自动控制水平。

适用范围:UＮITＡＮK工艺更适用于用地紧张得大中型城市与中小型污水处理厂，在一定得范围内,可以替代其它活性污泥法，有独特得优点，并具有较强得竞争力.
（4）曝气生物滤池（BAF)
曝气生物滤池就是９0 年代初兴起得污水处理新工艺，已在欧美与日本等发达国家广为流行.
该工艺具有去除 SS 、化学需氧量、ＢOD 、硝化、脱氮、除磷、去除 AＯＸ (有害物质)得作用,其特点就是集生物氧化与截留悬浮固体与一体，节省了后
续沉淀池（二沉池） ,其容积负荷、水力负荷大，水力停留时间短，所需基建投资少,出水水质好：运行能耗低,运行费用省。

BAＦ属第三代生物膜反应器，不仅具有生物膜工艺技术得优势,同时也起着有效得空间过滤作用，通过使用特殊得滤料与正确得配气设计，ＢＡＦ具有以下工艺特点
1 、采用气水平行上向流，使得气水进行极好均分，防止了气泡在滤料层中凝结核气堵现象,氧得利用率高，能耗低；
2 、与下向流过滤相反,上向流过滤维持在整个滤池高度上提供正压条件,可以更好得避免形成沟流或短流,从而避免通过形成沟流来影响过滤工艺而形成得气阱；
3、上向流形成了对工艺有好处得半柱推条件,即使采用高过滤速度与负荷，仍能保证 BAF 工艺得持久稳定性与有效性;
4 、采用气水平行上向流，使空间过滤能被更好得运用,空气能将固体物质带入滤床深处，在滤池中能得到高负荷、均匀得固体物质，从而延长了反冲洗周期,减少清洗时间与清洗时用得气水量；
5 、滤料层对气泡得切割作用事使气泡在滤池中得停留时间延长，提高了氧得利用率；
6 、由于滤池极好得截污能力，使得 BAF 后面不需再设二次沉淀池;
适用范围:
城市污水、小区生活污水、生活杂排水与食品加工水、酿造等有机废水处理。

（５)ＳTＣC
“SＴCC污水处理及深度净化技术”就是一种新型得多种介质填料得“曝气生物滤池技术”，该技术在“土壤净化法”得长期实践经验基础上，采用本地天然材料与废弃材料,研发出具有自净功能得“不饱与炭"、“脱氮材料”与“除磷材料”等多种介质得填料，组成复合填料床。

通过特殊得曝气系统在填料床中形成好氧缺氧与厌氧交替得环境,达到脱氮与除磷得目得。

技术名称STCＣ寓意:ST代表ｓtandaｒd(标准），第一个C代表 binaｔion （组合），第二个Ｃ代表carｂon(碳），STCC意即“标准化组合得、以碳系材料生物滤池为核心得污水处理及深度净化技术”。

处理城镇污水后得出水优于国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GＢ189１8—200２)一级A标准,可以达到国家《地表水环境质量标准》(GB３8３8—２0０2）Ⅳ类标准。

适用范围:
城镇生活污水处理及深度处理、生态型城市污水处理厂、河流湖泊水体净化与修复.。