污水生物脱氮技术研究现状

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

近年来，随着工业化和城市化程度的不断提高，合成洗涤剂、化肥和农药被广泛使用。大量氮元素进入水体，使水体富营养化日益严重，我国现有污水处理厂中有60%没有脱氮功能,即使有脱氮功能的污水处理厂采用传统的脱氮技术对氨氮、总氮的去除率仅在10％～30％之间仍然难达到一级A标准[1]。因此，越来越多的国家和地区开始制定日趋严格的污水排放标准，这就意味着对新建及已建污水处理厂提出了更高的要求。和其他的脱氮技术相比生物脱氮技术相对其他方法的脱氮技术有着很强的优势，但传统的生物脱氮工艺存在着一些不可避免的缺陷，随着研究的不断深入，新的脱氮技术越来越多的引起人们的注意，已经成为当前研究的热点[2]。

1生物脱氦机理

生物脱氮包括氨化、硝化、反硝化三个过程，并由有机氮氨化、硝化、反硝化及微生物的同化作用来完成，即水体中的有机氮首先在氨化菌的作用下转化为氨态氮，这也就是所谓的氨化阶段。一般氨化过程与微生物去除有机物同时进行，氨化作用进行得很快，有机物去除结束时，氨化过程也已完成；之后是硝化阶段，

-一N；最后是反硝化阶氨态氮在好氧的条件下通过亚硝化菌和硝化菌转化为NO

2

段，该阶段在缺氧的条件下，通过反硝化菌将亚硝酸盐氮和硝酸盐氮转化为N

2 O。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或N

2

化，因此需要为其创造一个缺氧或厌氧的环境[1]。

而近年来的一些研究发现，在好氧的条件下发生了同时硝化和反硝化作用；在厌氧的条件下氨态氮减少；这些现象都无法用传统生物脱氮理论来解释，表明除了传统的生物脱氮理论外，还存在其他的生物脱氮原理。

2传统生物脱氮技术

废水中的氮以有机氮、氨氮、亚硝氮和硝酸盐4种形态存在。传统生物脱氮技术遵循已发现的自然界氮循环机理，废水中的有机氮依次在氨化菌、亚硝化菌、硝化菌和反硝化菌的作用下进行氮化反应、亚硝化反应、硝化反应和反硝化反应后最终转变为氮气而溢出水体，达到了脱氮目的。

普遍认为氨氮的去除是通过硝化和反硝化这两个相互独立的过程实现的，由

于对环境条件的要求不同，这两个过程不能同时发生，而只能序列式进行，即硝化反应发生在好氧条件下，反硝化反应则发生在严格的缺氧或厌氧条件下。在这种理论指导下，传统的生物脱氮工艺都是将缺氧区(或厌氧区)与好氧区分隔开，如A／0、A2／O等工艺；或者是在同一个反应器中，通过时问或空问上的好氧和缺氧的交替进行来实现氮的去除，如SBR等工艺[2]。

2.1 传统生物脱氮工艺

2.1.1 三级活性污泥法脱氮工艺[5]

它是以氨化、硝化和反硝化3项反应过程为基础建立的。其工艺流程示之于下图所示：

第一级曝气池为一般的二级处理曝气池，其主要功能是去除BOD、COD，使有

机氮转化，形成NH

3、NH

4

，即完成氨化过程。第二级硝化曝气池，在这里进行硝

化反应，使NH

3及NH

4

氧化为NO

3

-N。第三级为反硝化反应器，这里在缺氧条件下，

NO

3-N还原为气态N

2

，并逸往大气，在这一级应采取厌氧--缺氧交替的运行方式。这种系统的优点是有机物降解菌、硝化菌、反硝化菌，分别在各自反应器内

生长增值，环境条件适宜，而且各自回流在沉淀池分离的污泥，反应速度快而且比较彻底。但处理设备多，造价高，管理不够方便。

2.1.2 A/O工艺

该工艺是80年代初开创的工艺流程，其主要特点是将反硝化反应器放置在系统之首，即反硝化、硝化与BOD去除分别在两个不同的反应器内进行。其工艺流程示之于图2：