氮浓度是检验污水处理效果的重要指标之一，也是检验地埋式污水处理设备效率的参考指标，江苏力鼎环保作为农村污水处理专家，精通各类污水处理技术指标，今天将深入浅出氮素对水体的危害以及脱氮技术原理。

氮素物质对水体环境和人类都具有很大的危害，主要表现在以下几个方面：

（1）氨氮会消耗水体中的溶解氧；

（2）氨氮会与氯反应生成氯胺或氮气，增加氯的用量；

（3）含氮化合物对人和其它生物有毒害作用：① 氨氮对鱼类有毒害作用；② NO3-和NO2-可被转化为亚硝胺——一种“三致”物质；③水中NO3-高，可导致婴儿患变性血色蛋白症——“Bluebaby”；

（4）加速水体的“富营养化”过程；所谓“富营养化”就是指水中的藻类大量繁殖而引起水质恶化，其主要因子是N和P（尤其是P）；解决的办法主要就是要严格控制污染源，降低排入水环境的废水中的N、P含量，同时，脱氮技术的深入非常有必要！下面带你全面剖析脱氮技术原理，分为物化脱氮和生物脱氮。

一、物化法脱氮

（1） 氨氮的吹脱法

（2） 折点加氯法去除氨氮

每mg NH₄⁺-N被氧化为氮气，至少需要7.5mg的氯。

（3） 选择性离子交换法去除氨氮

采用斜发沸石作为除氨的离子交换体。

二、生物脱氮工艺

（1）活性污泥法脱氮传统工艺

Barth提出的三级活性污泥法流程：

 第一级曝气池的功能：① 碳化——去除BOD5、COD；② 氨化——使有机氮转化为氨氮；

 第二级是硝化曝气池，投碱以维持pH值；

 第三级为反硝化反应器，可投加甲醇作为外加碳源或引入原废水。

 该工艺流程的优点是氨化、硝化、反硝化分别在各自的反应器中进行，反应速率较快且较彻底；但其缺点是处理设备多，造价高，运行管理较为复杂。

 两级活性污泥法脱氮工艺：

 与前一工艺相比，该工艺是将其中的前两级曝气池合并成一个曝气池，使废水在其中同时实现碳化、氨化和硝化反应，因此只是在形式上减少了一个曝气池，并无本质上的改变。

（2） 缺氧—好氧活性污泥法脱氮系统（A-O工艺 ）

    该流程与两级活性污泥工艺相比，是将缺氧的反硝化反应器设置在好氧反应器的前面，因此常被称为“前置式反硝化生物脱氮系统”。其主要特征有：反硝化反应器设置在流程的前端，而去除BOD、进行硝化反应的综合好氧反应器则设置在流程的后端；因此，可以实现进行反硝化反应时，可以利用原废水中的有机物直接作为有机碳源，将从好氧反应器回流回来的含有硝酸盐的混合液中的硝酸盐反硝化成为氮气；而且，在反硝化反应器中由于反硝化反应而产生的碱度可以随出水进入好氧硝化反应器，补偿硝化反应过程中所需消耗碱度的一半左右；好氧的硝化反应器设置在流程的后端，也可以使反硝化过程中常常残留的有机物得以进一步去除，无需增建后曝气池。目前，A-O工艺是实际工程中较常见的一种生物脱氮工艺。

（3） 其它生物脱氮工艺

氧化沟工艺：

由于氧化沟的运行工艺特征，会在其反应沟渠内的不同部位分别形成好氧区、缺氧区，使得氧化沟内的活性污泥分别经过好氧区和缺氧区，从而可以实现生物脱氮功能。

生物转盘生物脱氮工艺：

控制每级生物转盘的运行工况，使其分别处于好氧状态和缺氧状态，即在整个流程中需要分别采用好氧生物转盘和厌氧生物转盘，在不同的好氧生物转盘中分别实现BOD的去除和氨氮的硝化，而在厌氧生物转盘中则主要实现反硝化，其原理类似于前述的三级活性污泥生物脱氮工艺，只是在本工艺中实现各级功能是依靠生物转盘来完成的。

现阶段的污水处理，一般生物脱氮是最为常用、且实用的方法，弄清楚生物脱氮的基础理论原理，是控制好整个脱氮工艺的关键！下面对我们的生物脱氮基础进行回顾。

理论上脱氮机理分为，氨化，硝化，反硝化。具体如下：

1、氨化作用

有机氮化合物在氨化菌作用下，分解转化为氨氮，称为“氨化作用”。氨化作用是脱出羧基和氨基的过程。  

氨化菌是异养菌（需要一定碳源），有好氧菌、兼性菌和厌氧菌，因此有机氮很容易被氨化。

2、硝化作用

由种类非常有限的自养微生物完成，分两步：

一是亚硝酸菌利用氧将氨氮转化为亚硝酸氮；

二是硝酸菌利用氧将亚硝酸氮转化为硝酸氮，这一过程统称硝化。

1）硝化过程：亚硝酸菌和硝酸菌均为化能自养菌，统称硝化细菌。属革兰氏染色阴性、不生芽孢的短干菌和球菌，以CO2为碳源，从无机物的氧化中获取能量。生长速率很低（因为NH4+-N和NO2-N氧化过程产能底）。

2）影响硝化反应的环境因素：

 温度：影响硝化细菌的比增长速率，及活性。一般4—45℃，最佳30℃。

 溶解氧：硝化细菌——好氧菌，DO影响反应速率和细菌增长速度。一般DO≥2mg/L。

碱度和pH：如反应式，硝化过程产生[H+]，消耗碱度，pH会下降。硝化细菌对pH相当敏感（亚硝酸菌pH=7.7—8.1活性最强，硝酸菌pH=7.0—7.8活性最强），pH不适宜时活性急剧下降，pH值波动是致命的。

C/N比：硝化细菌比增速率很慢，比其它异养菌底一个数量级，污水中的C/N过高（COD/TKN=10—15），对硝化细菌基质竞争不利。

泥龄：短时易被洗脱排出。

有毒物质：常规毒物对其有害，氨及亚硝酸对其也有毒性，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/厌氧条件下，兼性异养菌将硝酸氮又转化为亚硝酸氮、继而还原为氮气（N2、N2O、NO）释放出来，这一阶段使氮脱除，叫反硝化。

1）反硝化过程：反硝化细菌—异养兼性厌氧菌，自然界很多。包括变形杆菌、假单胞杆菌、小球菌。在有分子氧（O2）存在时，利用O2呼吸降解有机物，无O2时利用NO2-、NO3-作为电子受体。

NOx-N的还原包括同化作用（合成细胞）和异化作用（分解脱氮为N2），异化反硝化为主，占到总脱氮量的70—75%。

2）影响反硝化反应的环境因素

 温度：影响反硝化细菌的比增长速率，及活性。一般20—40℃。

溶解氧：抑制反硝化菌活性，与硝态氮竞争电子供体。一般DO＜0.5mg/L。

另外，反硝化菌体内某些酶只有在有氧条件下合成，所以要求好氧厌氧交替工作。

 碱度和pH：反硝化过程产生[OH-]，积累碱度，正好补充硝化过程中消耗的碱度。

反硝化细菌对pH也敏感，适宜pH=7.0—7.5活性最强，pH不适宜时活性下降，pH值波动是致命的。

碳源有机物：有机物是反硝化反应的碳源，也是电子供体，消耗量很大。要求原水中提供或人工加入。

C/N比：理论上，还原1g硝酸氮——需要碳源2.86g（BOD5），一般原水中的都不够。

有毒物质：反硝化细菌抗毒性能力＞硝化细菌，与一般好氧异养菌相同。所以毒性瓶颈在消化过程。

在对污水生物脱氮的基本原理的深入了解后，对于生物脱氮所需要具备的基本条件，久经沙场的水污师们，有这样的总结：

污水的脱氮首先得遵循硝化和反硝化的过程，严格把控DO、回流比、缺氧池的大小，关注整个过程的碳源，C/N比值是判别能否有效脱氮的重要指标。从理论上讲，C/N≥2.86就能进行生物脱氮，但一般认为，C/N≥3.5才能进行有效脱氮。要达到生物脱氮的目的，完全硝化是先决条件，充足的碳源是基本保障。