一、現(xiàn)狀概述

在水處理中有關(guān)氮素經(jīng)常提到的幾個術(shù)語包括：總氮(TN)、凱氏氮(TKN)、有機氮、無機氮、氨氮，他們之間的關(guān)系如下：

總氮(TN)=有機氮+無機氮=凱氏氮(TKN)+NOx-N;

無機氮=氨氮(NH3-N,NH4-N)+硝態(tài)氮(NO3--N)+亞硝態(tài)氮(NO2-N);

凱氏氮(TKN)=有機氮+氨氮(NH3-N,NH4-N)。

污水排放標準中的總氮指標在短短半年內(nèi)被推上風(fēng)口浪尖，很多地區(qū)及廠區(qū)成為環(huán)保督察組重1點監(jiān)督的對象，而在2018年，這一趨勢還會愈演愈烈，更多的地區(qū)將被納入重1點監(jiān)管范圍，在這樣緊迫的形勢下，對氮的處理技術(shù)依然以傳統(tǒng)活性污泥法應(yīng)用為廣泛，無奈的是，傳統(tǒng)活性污泥法對氮的脫除效率已經(jīng)不能滿足排放需求，因此眾多企業(yè)面臨著提標改造的新局面。

二、基本原理

在廢水脫氮技術(shù)中廣泛使用生物法進行處理，生物脫氮是依靠水體中微生物的生理代謝作用將不同形態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為氮氣的過程，流程為：

廢水中難降解的有機氮通過水解氨化作用，分解為氨氮(NH3--N,NH4-N)，氨氮在亞硝化作用及硝化作用下，轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮(NOX-N)，繼而在反硝化作用下轉(zhuǎn)化為氮氣。

三、技術(shù)分析

目前處理總氮的方法中生化法備受青睞，原因包括起源較早、技術(shù)成熟、成本較低等，在我國幾十年的污水處理中，生化法一直占據(jù)著主體地位，但工藝上的不足也隨著排放標準的提高逐漸顯現(xiàn)而出，尤其對氮磷的去除效果僅依靠供給微生物的自然生理需求以得到一1定程度的減少，在污水中氮磷濃度較高時，依靠傳統(tǒng)污泥法往往達不到預(yù)想的結(jié)果。

當(dāng)然，在活性污泥法的實踐應(yīng)用中也出現(xiàn)了很多變形工藝，包括膜生物反應(yīng)器、生物濾池技術(shù)及生物轉(zhuǎn)盤等，但一方面成本較高，另一方面，技術(shù)的不成熟使大多數(shù)企業(yè)不愿輕易嘗試，因此很少有優(yōu)1質(zhì)的案例作為模范，也很少有企業(yè)愿意共同嘗試尋求技術(shù)的實踐改進，使這些技術(shù)很難取得突破性進展。

四、實際應(yīng)用

在實際生產(chǎn)中，根據(jù)不同水質(zhì)需求應(yīng)對生化脫氮的不同環(huán)節(jié)進行強化，例如農(nóng)藥生產(chǎn)廠區(qū)產(chǎn)生的廢水通常含有大量有機氮，因此需規(guī)模較大的水解工藝，將難降解的有機氮轉(zhuǎn)化為容易被轉(zhuǎn)化的小分子有機氮，從而轉(zhuǎn)化為氨氮。

再如，部分電鍍廠需大量氨水作為緩沖劑，因此廢水中含有大量氨氮，在這樣的情況下，如不對氨氮進行單獨處理，會造成生化出水氨氮仍然超標，目前較好的方法有吹脫法和折點加氯法;也有部分行業(yè)廢水中硝酸鹽較多，而對硝態(tài)氮的去除方法中只有生化法較為成熟，但存在的制約性為現(xiàn)有生化技術(shù)的脫氮效率較低，當(dāng)面對高濃度硝態(tài)氮是需增建較大規(guī)模的厭氧池，基建成本較高且占地面積較大，使整體投資成本大大升高，并較難實現(xiàn)。

五、實現(xiàn)生化占地大幅縮減的總氮處理方法

如上圖所示，生物法的大的弊端是占地面積較大，根本原因是生物法的處理效率低，以對氮的去除效果而言，一方面脫氮能力僅為0.1kgN/m3，另一方面，實現(xiàn)這一脫氮效率的停留時間少則12h，多則30d。兩者綜合之下，污水以貯存方式長時間停留在污水站，造成廢水堆積，使池體容積在設(shè)計時不僅要容納實際生產(chǎn)水量，還要設(shè)計足夠盈余，以便應(yīng)對緊急狀況。因此，縮減生化池容積的改進方向歸根結(jié)底是提高脫氮負荷。(脫氮負荷是指單位時間、單位體積內(nèi)，微生物能夠消耗的氮素質(zhì)量，單位是kgN/m3·d)

生化法提高脫氮負荷可以從以下幾方面入手：

1.菌種選擇與馴化：常規(guī)反硝化菌活性弱，耐受力差，容易在工業(yè)廢水的沖擊下死亡，對微生物進行長期馴化，物競天擇可使菌群提高耐受力，延長生理周期，活性的增強可提升微生物的代謝與繁殖能力，使微生物的可承受脫氮量隨之升高。

2.反應(yīng)器結(jié)構(gòu)：在傳統(tǒng)生化中，反硝化環(huán)節(jié)完成后產(chǎn)生的氮氣不溶于水，而堆積的污泥制約著氮氣的排出，氮氣的滯留又會占據(jù)微生物富集的空間，影響微生物的富集，如此惡性循環(huán)，使反應(yīng)死區(qū)越來越多，污泥的可利用里越來越低。改進反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，提高氮氣排放速率，可使反應(yīng)器效率更高。

3.微生物富集模式：傳統(tǒng)活性污泥法中菌體吸附在污泥之上，隨污泥懸浮在水體之中，當(dāng)污水進入池體時，懸浮污泥易被打散隨水流排出池體，一方面影響出水水質(zhì)，另一方面減少了污泥有效利用率，目前的改善方式包括生物接觸氧化、生物移動床及生物固定床等。