全面认识生物脱氮全过程及原理

添加时间：2024-02-02 09:06:39 来源：环保大亨 分享到：

生活污水来源为居民生活过程中的厕所便器的冲洗水，洗浴排水，厨房排水等。排放的废水中含氮化合物是其中的一种污染元素，那么在污水中含氮污染物是如何通过污水厂的生化反应被去除的呢？本期就来了解含氮污染物的去除过程及原理。

氮在生活污水中的存在形式

常规的生活污水中氮的存在形式为有机氮与无机氮。

其中有机氮的存在形式有尿素、氨基酸、蛋白质、核酸、尿酸、脂肪胺、有机碱、氨基糖等含氮有机物。

无机氮存在形式有氨态氮(简称氨氮)和硝态氮，

其中氨氮包含游离的氨态氮（NH₃-N）和铵盐态氮（NH₄⁺-N），如果污水的pH较高，那么游离氨的比例较高;反之，铵盐的比例高。氨氮对水生物起危害作用的主要是游离氨，其毒性比铵盐大几十倍，并随碱性的增强而增大。

硝态氮分为硝酸盐氮（NO3-N）与亚硝酸盐氮（NO2-N）。

其中有机氮占生活污水中总氮的40%-60%，氨氮占总氮的50-60%，硝态氮仅占总氮的0-5%。在生活污水有机氮与氨氮大多来自冲厕废水（粪便与尿液）。

除了以上我们还需要了解一个名词即凯氏氮。它包括氨氮和在此条件下能被转化为铵盐而测定的有机氮化合物。但不包括叠氮化合物、联氮、偶氮、腙、硝酸盐、腈、硝基、亚硝基、肟和半卡巴腙类含氮化合物。一般认为凯氏氮和氨氮的差值即称之为有机氮。

污水处理中氮的转化及去除过程    

首先各种来源的生活污水通过下水道汇集到污水管网中，由于污水在管网中停留时间较长，污水中的部分有机氮会在微生物的作用下发生氨化反应转化为氨氮，导致进入污水厂提升泵房的污水总氮中氨氮的占比升高（60-80%），氨氮占总氮的比值取决于污水在管网中的停留时间长短。污水进入污水厂的提升泵房后继续发生氨化作用，少量有机氮继续转化为氨氮。如果污水厂沉砂工艺选择的为曝气沉砂池，污水中的部分游离氨氮会通过曝气溢出到空气中，导致氨氮含量降低。

下面以AAO工艺为例，来说明含氮污染物在生化段的转化过程。

污水进入生化的厌氧段，污水中的有机氮在厌氧微生物的作用下继续发生氨化反应，这一阶段绝大多数的有机氮被转化为氨态氮，而部分氨氮发生同化反应被微生物利用。

跳过缺氧段，先说好氧段，在生化的好氧阶段，污水中的氨氮在好氧微生物的作用下，一部分发生同化反应作为微生物的生长繁殖被微生物利用，该过程需要有机物的参与所以属于异养反应；一部分被硝化菌或亚硝化菌在一定条件下，大部分氨氮被转化为硝态氮或亚硝态氮，该过程属于化能自养反应，硝化阶段需要有足够的的氧气支持。

（这里穿插一点，市场上卖的氨氮去除菌分为两种，一种属于不需要有机物参与的硝化菌，另外一种属于需要利用有机物参与的异养菌。硝化菌不可以被做成固体，通常为液体，而异养氨氮降解菌剂可以为固体也可以为液体。在采购氨氮去除菌剂时，这一点要搞清楚）。另外还有一点也需要注意，在好氧区也会发生DNRA（硝酸盐异化还原铵反应，即硝酸盐被转化为铵根离子），这种反应对整体氮的去除影响较小，所以可以不做考虑。

据有关研究显示，污水厂污泥硝化池的上清液回流到生物处理系统也将 使硝化速率减少约20% 。

在好氧阶段，被硝化反应转化为硝态氮，通过内回流的方式进入到缺氧池。一定条件下，部分硝态氮在缺氧池中被反硝化菌利用低分子有机物进行反硝化反应，部分硝态氮被转化为氮气释放到空气中，部分也被用于微生物的同化作用。反硝化过程中的硝态氮是通过反硝化菌的同化作用（合成代谢）和异化作用（分解代谢），同化作用是硝态氮被还原成氨态氮，用以微生物细胞的合成，氮成为细胞质成分；而异化作用是硝态氮被还原成NO、N2O和N2等气体。异化作用去除的氮约占去除总量的70%-75%。

也有部分硝态氮或者亚硝态氮在好氧区发生同步硝化反硝化，或者在短程硝化反硝化反应的反应中被转化为氮气。（反硝化作用在日常运行中效果也会出现不理想的情况，一般是通过额外投加低分子碳源增强反硝化能力，不过市场上也有一部分商家售卖反硝化菌剂，据了解反硝化菌剂成分为反硝化菌及低分子类碳源。）

以上就是整个生化过程中氮的形态转化过程及原理了。在后续的化学处理段，投加以次氯酸钠作为消毒剂的工艺段，还可以去除部分的氨氮，再次降低出水的氨氮及总氮。

除了以上生化去除氮的过程，近些年科学家又研究出了同步硝化反硝化、短程硝化反硝化以及厌氧氨氧化脱氮工艺，但由于一定条件的限制，目前还未被广泛使用。

以上就是本期内容，关注大亨获取更污水处理知识。