污水生物处理脱氮主要是靠一些专性细菌实现氮形式的转化。

含氮有机化合物在微生物的作用下首先分解转化为氨态氮NH4+或NH3，这一过程称为“氨化反应”。

硝化菌把氨氮转化为硝酸盐，这一过程称为“硝化反应”；

反硝化菌把硝酸盐转化为氮气，这一反应称为“反硝化反应”。

含氮有机化合物zui终转化为氮气，从污水中去除。

1、硝化过程

硝化菌把氨氮转化为硝酸盐的过程称为硝化过程，硝化是一个两步过程，分别利用了两类微生物——亚硝酸盐菌和硝酸盐菌。这两类细菌统称为硝化菌，这些细菌所利用的碳源是CO32-、HCO3-和CO2等无机碳。

di一步由亚硝酸盐菌把氨氮转化为亚硝酸盐，di二步由硝酸盐菌把亚硝酸盐转化为硝酸盐。

这两个过程释放能量，硝化菌就是利用这些能量合成新细胞和维持正常的生命活动，氨氮转化为硝态氮并不是去除氮而是减少了它的需氧量。

氧化1g氨氮大约需要消耗4.3gO2和8.64gHCO3-（相当于7.14gCaCO3碱度）。

2、反硝化过程

反硝化过程是反硝化菌异化硝酸盐的过程，即由硝化菌产生的硝酸盐和亚硝酸盐在反硝化菌的作用下，被还原为氮气后从水中溢出的过程。

反硝化过程主要在缺氧状态下进行，溶解氧的浓度不能超过0.2mg/L，否则反硝化过程就要停止。

反硝化也分为两步，di一步由硝酸盐转化为亚硝酸盐，di二步由亚硝酸盐转化为一氧化氮、氧化二氮和氮气。

3、生物脱氮的基本条件

1）硝酸盐：硝酸盐的生成和存在是反硝化作用发生的先决条件，必须先将污水中的含氮有机物如蛋白质、氨基酸、尿素、脂类、硝基化合物等转化为硝酸盐氮。

2）不含溶解氧：反应器中的氧都将被有机体优先利用，从而减少反应器能脱氮的亚硝酸盐量，溶解氧超过0.2mg/L时没有明显脱氮作用。

3）兼性菌团：多数情况下，细菌普遍具有脱氮习性，污水处理的微生物脱氮时在好氧和缺氧条件下反复交替，其中以兼性菌团为主。

4）电子供体：生物脱氮的能量来自脱氮过程中起电子供体作用的碳质有机物，脱氮时污水中有机物必须充足，否则需要投加甲醇、乙醇、乙酸等外部碳源。

4、废水生物脱氮处理方法

生物脱氮工艺是一个包括硝化和反硝化过程的单级或多级活性污泥法系统。从完成生物硝化的反应器来看，脱氮工艺可分为微生物悬浮生长型（活性污泥法及其变形）和微生物附着生长型（生物膜反应器）两大类。

多级活性污泥法系统具有多级污泥回流系统，是传统的生物脱氮法，是将硝化和反硝化分别单独进行。此流程可以得到相当好的BOD5去除效果和脱氮效果，其缺点是流程长、构筑物多、基建费用高、需要外加碳源、运行费用高、出水中残留一定量甲醇等。

而单级活性污泥法系统则是将含碳有机物的氧化、硝化和反硝化在一个活性污泥系统中实现，并且只有一个沉淀池，即一个污泥回流系统。

单级活性污泥脱氮系统代表方法是缺氧/好氧（A/O）工艺和四段Bardenpho工艺（A/O/A/O），其他方法还有厌氧/缺氧/好氧（A2/O）工艺、Phoredox（五段Bardenpho）工艺、UCT工艺、VIP工艺等；

此外，氧化沟、SBR法、循环活性污泥法等通过调整运行方式而有脱氮功能时也归为单级活性污泥脱氮系统。其中A2/O工艺、Bardenpho工艺、Phoredox工艺、UCT工艺、VIP工艺等同时具有脱氮除磷功能。

生物膜反应器适合世代周期长的硝化细菌生长，而且其中固着生长的微生物使硝化菌和反硝化菌各有其适合生长的环境。因此在一般的生物膜反应器内部，也会同时存在硝化和反硝化过程。

在已有的活性污泥法处理过程中，通过投加粉末活性炭等载体，不仅可以提高去除BOD5的能力，还可以提高整个系统的硝化和脱氮效果。如果将已经实现硝化的废水回流到低速转动的生物转盘和鼓风量较小的生物滤池等缺氧生物膜反应器内，可以取得更好的脱氮效果，且不需污泥回流。

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