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

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

（1）氨氮會消耗水體中的溶解氧；

（2）氨氮會與氯反應生成氯胺或氮氣，增加氯的用量；

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

（4）加速水體的“富營養(yǎng)化”過程；所謂“富營養(yǎng)化”就是指水中的藻類大量繁殖而引起水質惡化，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，脫氮技術的深入非常有必要！下面帶你全面剖析脫氮技術原理，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） 折點加氯法去除氨氮

每mg NH₄⁺-N被氧化為氮氣，至少需要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提出的三級活性污泥法流程：

 第一級曝氣池的功能：① 碳化——去除BOD5、COD；② 氨化——使有機氮轉化為氨氮；

 第二級是硝化曝氣池，投堿以維持pH值；

 第三級為反硝化反應器，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)點是氨化、硝化、反硝化分別在各自的反應器中進行，反應速率較快且較徹底；但其缺點是處理設備多，造價高，運行管理較為復雜。

 兩級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曝氣池合并成一個曝氣池，使廢水在其中同時實現(xiàn)碳化、氨化和硝化反應，因此只是在形式上減少了一個曝氣池，并無本質上的改變。

（2） 缺氧—好氧活性污泥法脫氮系統(tǒng)（A-O工藝 ）

    該流程與兩級活性污泥工藝相比，是將缺氧的反硝化反應器設置在好氧反應器的前面，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：反硝化反應器設置在流程的前端，而去除BOD、進行硝化反應的綜合好氧反應器則設置在流程的后端；因此，可以實現(xiàn)進行反硝化反應時，可以利用原廢水中的有機物直接作為有機碳源，將從好氧反應器回流回來的含有硝酸鹽的混合液中的硝酸鹽反硝化成為氮氣；而且，在反硝化反應器中由于反硝化反應而產(chǎn)生的堿度可以隨出水進入好氧硝化反應器，補償硝化反應過程中所需消耗堿度的一半左右；好氧的硝化反應器設置在流程的后端，也可以使反硝化過程中常常殘留的有機物得以進一步去除，無需增建后曝氣池。目前，A-O工藝是實際工程中較常見的一種生物脫氮工藝。

（3） 其它生物脫氮工藝

氧化溝工藝：

由于氧化溝的運行工藝特征，會在其反應溝渠內的不同部位分別形成好氧區(qū)、缺氧區(qū)，使得氧化溝內的活性污泥分別經(jīng)過好氧區(qū)和缺氧區(qū)，從而可以實現(xiàn)生物脫氮功能。

生物轉盤生物脫氮工藝：

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

現(xiàn)階段的污水處理，一般生物脫氮是最為常用、且實用的方法，弄清楚生物脫氮的基礎理論原理，是控制好整個脫氮工藝的關鍵！下面對我們的生物脫氮基礎進行回顧。

理論上脫氮機理分為，氨化，硝化，反硝化。具體如下：

1、氨化作用

有機氮化合物在氨化菌作用下，分解轉化為氨氮，稱為“氨化作用”。氨化作用是脫出羧基和氨基的過程。  

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化為亞硝酸氮；

二是硝酸菌利用氧將亞硝酸氮轉化為硝酸氮，這一過程統(tǒng)稱硝化。

1）硝化過程：亞硝酸菌和硝酸菌均為化能自養(yǎng)菌，統(tǒng)稱硝化細菌。屬革蘭氏染色陰性、不生芽孢的短干菌和球菌，以CO2為碳源，從無機物的氧化中獲取能量。生長速率很低（因為NH4+-N和NO2-N氧化過程產(chǎn)能底）。

2）影響硝化反應的環(huán)境因素：

 溫度：影響硝化細菌的比增長速率，及活性。一般4—45℃，最佳30℃。

 溶解氧：硝化細菌——好氧菌，DO影響反應速率和細菌增長速度。一般DO≥2mg/L。

堿度和pH：如反應式，硝化過程產(chǎn)生[H+]，消耗堿度，pH會下降。硝化細菌對pH相當敏感（亞硝酸菌pH=7.7—8.1活性最強，硝酸菌pH=7.0—7.8活性最強），pH不適宜時活性急劇下降，pH值波動是致命的。

C/N比：硝化細菌比增速率很慢，比其它異養(yǎng)菌底一個數(shù)量級，污水中的C/N過高（COD/TKN=10—15），對硝化細菌基質競爭不利。

泥齡：短時易被洗脫排出。

有毒物質：常規(guī)毒物對其有害，氨及亞硝酸對其也有毒性，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)菌將硝酸氮又轉化為亞硝酸氮、繼而還原為氮氣（N2、N2O、NO）釋放出來，這一階段使氮脫除，叫反硝化。

1）反硝化過程：反硝化細菌—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，利用O2呼吸降解有機物，無O2時利用NO2-、NO3-作為電子受體。

NOx-N的還原包括同化作用（合成細胞）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）影響反硝化反應的環(huán)境因素

 溫度：影響反硝化細菌的比增長速率，及活性。一般20—40℃。

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

另外，反硝化菌體內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：反硝化過程產(chǎn)生[OH-]，積累堿度，正好補充硝化過程中消耗的堿度。

反硝化細菌對pH也敏感，適宜pH=7.0—7.5活性最強，pH不適宜時活性下降，pH值波動是致命的。

碳源有機物：有機物是反硝化反應的碳源，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：反硝化細菌抗毒性能力＞硝化細菌，與一般好氧異養(yǎng)菌相同。所以毒性瓶頸在消化過程。

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

污水的脫氮首先得遵循硝化和反硝化的過程，嚴格把控DO、回流比、缺氧池的大小，關注整個過程的碳源，C/N比值是判別能否有效脫氮的重要指標。從理論上講，C/N≥2.86就能進行生物脫氮，但一般認為，C/N≥3.5才能進行有效脫氮。要達到生物脫氮的目的，完全硝化是先決條件，充足的碳源是基本保障。