氮濃度是檢驗(yàn)污水處理效果的重要指標(biāo)之一，也是檢驗(yàn)地埋式污水處理設(shè)備效率的參考指標(biāo)，江蘇力鼎環(huán)保作為農(nóng)村污水處理專家，精通各類污水處理技術(shù)指標(biāo)，今天將深入淺出氮素對(duì)水體的危害以及脫氮技術(shù)原理。

氮素物質(zhì)對(duì)水體環(huán)境和人類都具有很大的危害，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）氨氮會(huì)消耗水體中的溶解氧；

（2）氨氮會(huì)與氯反應(yīng)生成氯胺或氮?dú)?，增加氯的用量?/span>

（3）含氮化合物對(duì)人和其它生物有毒害作用：① 氨氮對(duì)魚(yú)類有毒害作用；② NO3-和NO2-可被轉(zhuǎn)化為亞硝胺——一種“三致”物質(zhì)；③水中NO3-高，可導(dǎo)致嬰兒患變性血色蛋白癥——“Bluebaby”；

（4）加速水體的“富營(yíng)養(yǎng)化”過(guò)程；所謂“富營(yíng)養(yǎng)化”就是指水中的藻類大量繁殖而引起水質(zhì)惡化，其主要因子是N和P（尤其是P）；解決的辦法主要就是要嚴(yán)格控制污染源，降低排入水環(huán)境的廢水中的N、P含量，同時(shí)，脫氮技術(shù)的深入非常有必要！下面帶你全面剖析脫氮技術(shù)原理，分為物化脫氮和生物脫氮。

一、物化法脫氮

（1） 氨氮的吹脫法

（2） 折點(diǎn)加氯法去除氨氮

每mg NH₄⁺-N被氧化為氮?dú)?，至少需?/span>7.5mg的氯。

（3） 選擇性離子交換法去除氨氮

采用斜發(fā)沸石作為除氨的離子交換體。

二、生物脫氮工藝

（1）活性污泥法脫氮傳統(tǒng)工藝

Barth提出的三級(jí)活性污泥法流程：

 第一級(jí)曝氣池的功能：① 碳化——去除BOD5、COD；② 氨化——使有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為氨氮；

 第二級(jí)是硝化曝氣池，投堿以維持pH值；

 第三級(jí)為反硝化反應(yīng)器，可投加甲醇作為外加碳源或引入原廢水。

 該工藝流程的優(yōu)點(diǎn)是氨化、硝化、反硝化分別在各自的反應(yīng)器中進(jìn)行，反應(yīng)速率較快且較徹底；但其缺點(diǎn)是處理設(shè)備多，造價(jià)高，運(yùn)行管理較為復(fù)雜。

 兩級(jí)活性污泥法脫氮工藝：

 與前一工藝相比，該工藝是將其中的前兩級(jí)曝氣池合并成一個(gè)曝氣池，使廢水在其中同時(shí)實(shí)現(xiàn)碳化、氨化和硝化反應(yīng)，因此只是在形式上減少了一個(gè)曝氣池，并無(wú)本質(zhì)上的改變。

（2） 缺氧—好氧活性污泥法脫氮系統(tǒng)（A-O工藝 ）

    該流程與兩級(jí)活性污泥工藝相比，是將缺氧的反硝化反應(yīng)器設(shè)置在好氧反應(yīng)器的前面，因此常被稱為“前置式反硝化生物脫氮系統(tǒng)”。其主要特征有：反硝化反應(yīng)器設(shè)置在流程的前端，而去除BOD、進(jìn)行硝化反應(yīng)的綜合好氧反應(yīng)器則設(shè)置在流程的后端；因此，可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)行反硝化反應(yīng)時(shí)，可以利用原廢水中的有機(jī)物直接作為有機(jī)碳源，將從好氧反應(yīng)器回流回來(lái)的含有硝酸鹽的混合液中的硝酸鹽反硝化成為氮?dú)?；而且，在反硝化反?yīng)器中由于反硝化反應(yīng)而產(chǎn)生的堿度可以隨出水進(jìn)入好氧硝化反應(yīng)器，補(bǔ)償硝化反應(yīng)過(guò)程中所需消耗堿度的一半左右；好氧的硝化反應(yīng)器設(shè)置在流程的后端，也可以使反硝化過(guò)程中常常殘留的有機(jī)物得以進(jìn)一步去除，無(wú)需增建后曝氣池。目前，A-O工藝是實(shí)際工程中較常見(jiàn)的一種生物脫氮工藝。

（3） 其它生物脫氮工藝

氧化溝工藝：

由于氧化溝的運(yùn)行工藝特征，會(huì)在其反應(yīng)溝渠內(nèi)的不同部位分別形成好氧區(qū)、缺氧區(qū)，使得氧化溝內(nèi)的活性污泥分別經(jīng)過(guò)好氧區(qū)和缺氧區(qū)，從而可以實(shí)現(xiàn)生物脫氮功能。

生物轉(zhuǎn)盤生物脫氮工藝：

控制每級(jí)生物轉(zhuǎn)盤的運(yùn)行工況，使其分別處于好氧狀態(tài)和缺氧狀態(tài)，即在整個(gè)流程中需要分別采用好氧生物轉(zhuǎn)盤和厭氧生物轉(zhuǎn)盤，在不同的好氧生物轉(zhuǎn)盤中分別實(shí)現(xiàn)BOD的去除和氨氮的硝化，而在厭氧生物轉(zhuǎn)盤中則主要實(shí)現(xiàn)反硝化，其原理類似于前述的三級(jí)活性污泥生物脫氮工藝，只是在本工藝中實(shí)現(xiàn)各級(jí)功能是依靠生物轉(zhuǎn)盤來(lái)完成的。

現(xiàn)階段的污水處理，一般生物脫氮是最為常用、且實(shí)用的方法，弄清楚生物脫氮的基礎(chǔ)理論原理，是控制好整個(gè)脫氮工藝的關(guān)鍵！下面對(duì)我們的生物脫氮基礎(chǔ)進(jìn)行回顧。

理論上脫氮機(jī)理分為，氨化，硝化，反硝化。具體如下：

1、氨化作用

有機(jī)氮化合物在氨化菌作用下，分解轉(zhuǎn)化為氨氮，稱為“氨化作用”。氨化作用是脫出羧基和氨基的過(guò)程。  

氨化菌是異養(yǎng)菌（需要一定碳源），有好氧菌、兼性菌和厭氧菌，因此有機(jī)氮很容易被氨化。

2、硝化作用

由種類非常有限的自養(yǎng)微生物完成，分兩步：

一是亞硝酸菌利用氧將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸氮；

二是硝酸菌利用氧將亞硝酸氮轉(zhuǎn)化為硝酸氮，這一過(guò)程統(tǒng)稱硝化。

1）硝化過(guò)程：亞硝酸菌和硝酸菌均為化能自養(yǎng)菌，統(tǒng)稱硝化細(xì)菌。屬革蘭氏染色陰性、不生芽孢的短干菌和球菌，以CO2為碳源，從無(wú)機(jī)物的氧化中獲取能量。生長(zhǎng)速率很低（因?yàn)?/span>NH4+-N和NO2-N氧化過(guò)程產(chǎn)能底）。

2）影響硝化反應(yīng)的環(huán)境因素：

 溫度：影響硝化細(xì)菌的比增長(zhǎng)速率，及活性。一般4—45℃，最佳30℃。

 溶解氧：硝化細(xì)菌——好氧菌，DO影響反應(yīng)速率和細(xì)菌增長(zhǎng)速度。一般DO≥2mg/L。

堿度和pH：如反應(yīng)式，硝化過(guò)程產(chǎn)生[H+]，消耗堿度，pH會(huì)下降。硝化細(xì)菌對(duì)pH相當(dāng)敏感（亞硝酸菌pH=7.7—8.1活性最強(qiáng)，硝酸菌pH=7.0—7.8活性最強(qiáng)），pH不適宜時(shí)活性急劇下降，pH值波動(dòng)是致命的。

C/N比：硝化細(xì)菌比增速率很慢，比其它異養(yǎng)菌底一個(gè)數(shù)量級(jí)，污水中的C/N過(guò)高（COD/TKN=10—15），對(duì)硝化細(xì)菌基質(zhì)競(jìng)爭(zhēng)不利。

泥齡：短時(shí)易被洗脫排出。

有毒物質(zhì)：常規(guī)毒物對(duì)其有害，氨及亞硝酸對(duì)其也有毒性，消化污泥上清液回流水就抑制活性20%左右。

3、反硝化作用

在缺氧/厭氧條件下，兼性異養(yǎng)菌將硝酸氮又轉(zhuǎn)化為亞硝酸氮、繼而還原為氮?dú)猓?/span>N2、N2O、NO）釋放出來(lái)，這一階段使氮脫除，叫反硝化。

1）反硝化過(guò)程：反硝化細(xì)菌—異養(yǎng)兼性厭氧菌，自然界很多。包括變形桿菌、假單胞桿菌、小球菌。在有分子氧（O2）存在時(shí)，利用O2呼吸降解有機(jī)物，無(wú)O2時(shí)利用NO2-、NO3-作為電子受體。

NOx-N的還原包括同化作用（合成細(xì)胞）和異化作用（分解脫氮為N2），異化反硝化為主，占到總脫氮量的70—75%。

2）影響反硝化反應(yīng)的環(huán)境因素

 溫度：影響反硝化細(xì)菌的比增長(zhǎng)速率，及活性。一般20—40℃。

溶解氧：抑制反硝化菌活性，與硝態(tài)氮競(jìng)爭(zhēng)電子供體。一般DO＜0.5mg/L。

另外，反硝化菌體內(nèi)某些酶只有在有氧條件下合成，所以要求好氧厭氧交替工作。

 堿度和pH：反硝化過(guò)程產(chǎn)生[OH-]，積累堿度，正好補(bǔ)充硝化過(guò)程中消耗的堿度。

反硝化細(xì)菌對(duì)pH也敏感，適宜pH=7.0—7.5活性最強(qiáng)，pH不適宜時(shí)活性下降，pH值波動(dòng)是致命的。

碳源有機(jī)物：有機(jī)物是反硝化反應(yīng)的碳源，也是電子供體，消耗量很大。要求原水中提供或人工加入。

C/N比：理論上，還原1g硝酸氮——需要碳源2.86g（BOD5），一般原水中的都不夠。

有毒物質(zhì)：反硝化細(xì)菌抗毒性能力＞硝化細(xì)菌，與一般好氧異養(yǎng)菌相同。所以毒性瓶頸在消化過(guò)程。

在對(duì)污水生物脫氮的基本原理的深入了解后，對(duì)于生物脫氮所需要具備的基本條件，久經(jīng)沙場(chǎng)的水污師們，有這樣的總結(jié)：

污水的脫氮首先得遵循硝化和反硝化的過(guò)程，嚴(yán)格把控DO、回流比、缺氧池的大小，關(guān)注整個(gè)過(guò)程的碳源，C/N比值是判別能否有效脫氮的重要指標(biāo)。從理論上講，C/N≥2.86就能進(jìn)行生物脫氮，但一般認(rèn)為，C/N≥3.5才能進(jìn)行有效脫氮。要達(dá)到生物脫氮的目的，完全硝化是先決條件，充足的碳源是基本保障。