水資源中好氧活性污泥法脫氮效果論述

周建祿 呂享宇 樊平

（1.北京華路達環保工程有限公司 北京 1000002.攀枝花市英皓環?？萍加邢薰?四川攀枝花 617000）

1 前言

水是生命之源，如今隨著城市工業化程度的加劇，導致城市污水量也不斷的上升，為保護水資源，城市污水的處理顯得尤為重要。氮作為城市污水的特征污染物之一，同時也是致使水體富營養化、水體赤潮和水環境污染的重要物質，因此在城市污水處理工藝中氮的處理效率的研究顯得尤為重要。目前對城市污水的處理工藝較多，如傳統活性污泥法、AB活性污泥法、A2/O法、SBR法等，雖各工藝的脫氮基理基本相同，但因其脫氮的過程不同，因此對城市污水脫氮效率也不同。

2 脫氮基理簡述

好氧活性污泥法一般包括傳統活性污泥法、AB活性污泥法、A2/O法、SBR法、氧化溝法，在脫氮時都需經歷三個階段，即氨化、硝化和反硝化。

氨化階段：在氨化細菌作用下，將有機物中的氮轉化為氨氮。例如氨基酸生產酮酸和氨（CH2CH（NH2）COOH→CH3COCOOH+NH3）。

硝化階段：在硝酸菌和亞硝酸菌共同作用下，將污水中的氨氮氧化成硝酸鹽的生物化學過程（其中反應式為：NH3+2 O2→NO3-+H2O+H+）。

反硝化階段：在厭氧或缺氧條件（DO＜0.5 mg/L）下，利用污水中的反硝化菌，將硝化階段產生的硝酸鹽還原成氮氣（其中的反應式為：NO3-+5[H]→0.5 N2+2 H2O+OH-）。

3 各處理工藝簡述

3.1 傳統活性污泥法

傳統活性污泥法簡稱活性污泥法，處理系統主要由曝氣池、二沉池和污泥回流系統三個部分組成。一般來說傳統活性污泥法對氮的去除效率較低，一般為10%～20%[1]。

污水先進入曝氣池再進入二沉池，經二沉池沉淀后排放，其中二沉池中的活性污泥回流至曝氣池。在曝氣階段包括氨化和硝化二個階段，在二沉池內主要進行反硝化階段。但由于在曝氣階段污水中的碳源大部分被利用，二沉池內的碳源不能滿足反硝化細菌的攝取量，同時經曝氣過程產生的部分溶解氧仍隨污水進入二沉池，在二沉池中很難達到缺氧狀態，因此反硝化的效率較低，這是導致傳統活性污泥法脫氮效率低的最主要的原因。

隨著活性污泥法的不斷發展，目前出現了許多改良的活性污泥法，如階段曝氣活性污泥法、吸附再生活性污泥法、延時曝氣活性污泥法、高負荷活性污泥法等，經改良后的活性污泥法其氨氮去除率可達50%～60%[2]。

由于該工藝曝氣池容積大、占地較多，基建費用高，抗沖擊能力低，耗氧速率與供氧速率與池長難以吻合，但考慮到該工藝在其他方面的優越性，若對脫氮要求較低的情況下，該工藝較為適合中、小型污水處理廠。

3.2 A2/O法

A2O法即是厭氧/缺氧/好氧活性污泥處理法，該工藝將污水與回流后的污泥充分混合后，在厭氧池中經一定時間厭氧分解，將硝酸鹽轉化成N2（反硝化）而釋放。然后污水進入缺氧池，池中的反硝化細菌以污水中未分解的含碳有機物為碳源，將好氧池通過內循環回流進來的NO3-進一步還原為N2而釋放。接著污水進入好氧池，將水中的NH3-N通過硝化反應轉化成NO3-，回流至厭氧池和缺氧池，作為反硝化菌的電子受體。該工藝在缺氧階段避免了污泥回流帶來的溶解氧，因此在脫氮方面，比傳統污泥法更具有優勢，其脫氮效率可達到60～80%[3]。

該工藝相對傳統活性污泥法來說，需單獨建缺氧池，因此反應池相對較大，另外污泥內回流量較大，能耗相對較高，該工藝較為適合大中型污水處理廠。

3.3 SBR法

序批式活性污泥法（SBR）是一種間歇運行的活性污泥法，主要的裝置是序批式反應器，其工藝流程是進水、反應、沉淀、排水和待機五個階段。其中在進水和反應屬好氧階段，此時好氧細菌充足，將廢水中的氨氮轉化為硝酸鹽；隨著反應階段好氧細菌對溶解氧的消耗，廢水從好氧階段過渡至缺氧階段，進入進入沉淀階段。在沉淀階段水中的反硝化細菌將反應階段產生的硝酸鹽轉化為氮氣。由于SBR工藝所有過程均在同一反應器內進行，好氧細菌和反硝化細菌相互影響，脫氮效率受到了一定程度的影響。

SBR處理工藝為變水位運行，受反應器容積和處理量的影響，其脫氮效率也有所不同，可達到80%～90%[2]。一般情況下，若反應器容積一定，脫氮效率與處理量成反相關，若處理量一定，脫氮效率與反應器容積成正相關；另外，由于其占地面積小，基建費用低等特點，此類工藝比較適合中小型污水處理廠。

3.4 氧化溝

氧化溝又稱循環混合曝氣池，它是一種最為簡單的脫氮工藝。廢水在環形溝渠中循環流動，進水點、排水點和曝氣點基本上固定不變。由于在曝氣點為富氧區，好氧細菌將氨氮轉化為硝酸鹽氮，形成一個硝化區；由于氧化溝工藝其溝渠較長，隨著水中溶解氧的下降，隨后又形成一個缺氧區，反硝化細菌將硝化區產生的硝酸鹽氮轉化為氮氣，排至空氣。一般來說氧化溝設有多個溝渠，交替循環好氧區和缺氧區，以提高氮的去除效率。

氧化溝工藝在一些實際的運行性能情況中，其脫氮效率為65～90%[2]。但采用氧化溝處理工藝處理一般的污水時，隨著流量的增加，其水力停留時間降低。同時該工藝不僅耐沖擊負荷強、凈化程度高，而且脫氮效率較高，占地面積大，比較適合大型污水處理廠。

4 結語

目前，在對城市污水處理工藝的選擇，不僅需要考慮污染因子的去除率是否達到GB 18918或中水水質標準，同時也需要對水力負荷、水質穩定程度、能耗、占地面積、基建費用和運行成本等多方面進行綜合考慮。

對于大型污水處理廠可優先選擇氧化溝法，而對于小中型污水處理廠則優先選擇SBR法，在其他方面都比較成熟的情況下可選擇A2/O法，對于項目決策者在用地、基礎投入緊缺，同時脫氮效率要求不高時可選擇傳統活性污泥法。

[1]潘濤，田剛.廢水處理工程技術手冊[M].北京：化學工業出版社,2010.

[2]黃甦，劉瑾.《傳統活性污泥工藝運行方式的改進》（J）.中國給水排水.2000(16).

[3]杭世峮，張大群.凈水廠、污水廠工藝與設備手冊[M].北京：化學工業出版社,2010.