污水运营中如何实现快速脱氮

污水运营中如何实现快速脱氮

一、 理解脱氮的基本原理

传统生物脱氮主要分两个步骤：

1.硝化作用（好氧环境）：

· ?执行者：硝化细菌（自养菌，好氧）

· ?过程：将水中的氨氮（NH??/NH?）转化为硝酸盐氮（NO??）。

· ?反应简式：NH?? → NO?? → NO??

· ?所需条件：充足的氧气（溶解氧DO > 2mg/L）、适宜的碱度（pH 7.0-8.5）、较长的污泥龄。

1. 2.反硝化作用（缺氧环境）：

· ?缺氧环境：有硝酸盐（NO??），但几乎没有溶解氧（DO < 0.5mg/L）。

· ?碳源：需要有机物（如BOD）作为电子供体（“食物”）。

· ?执行者：反硝化细菌（异养菌，兼性厌氧）

· ?过程：将硝酸盐氮（NO??）转化为氮气（N?），从水中逸出，实现彻底脱氮。

· ?反应简式：NO?? → NO?? → NO → N?O → N?↑

· ?所需条件：

“快速”的关键就在于如何优化这两个步骤的条件，并让它们紧密衔接。

二、 实现快速脱氮的主流工艺

工艺设计的核心是构建“缺氧-好氧”交替的环境，让硝化和反硝化反应在同一个系统内连续进行。

1. A/O工艺（厌氧-好氧工艺）

这是最经典和基础的脱氮工艺。

· ?流程：进水 → 缺氧池（A池） → 好氧池（O池） → 沉淀池 → 出水。

· ?内回流：将好氧池末端含有大量硝酸盐（NO??）的混合液，回流到缺氧池前端，为反硝化提供反应底物。

· ?如何实现快速：

o ?前置反硝化：原水中的有机碳源首先进入缺氧池，被反硝化菌利用，提高了碳源利用率。

o ?流程简单：构筑物少，投资相对较低。

· ?缺点：脱氮效率受限于原水碳源，如果进水碳氮比（BOD/TN）低，脱氮效果会下降。总氮去除率一般在70-80%。

2. A?/O工艺（厌氧-缺氧-好氧工艺）

在A/O工艺前增加了一个厌氧池，主要用于生物除磷，同时强化脱氮。

· ?流程：进水 → 厌氧池（释磷） → 缺氧池（反硝化脱氮） → 好氧池（硝化/吸磷） → 沉淀池 → 出水。

· ?特点：可以同步脱氮除磷，是目前市政污水处理厂应用最广泛的工艺之一。

3. 氧化沟工艺

· ?特点：一种环状的延时曝气活性污泥法。通过控制曝气转刷（碟）的转速，在沟内形成好氧区、缺氧区甚至厌氧区，实现了硝化和反硝化在同一个构筑物内完成。

· ?如何实现快速：流程简单、管理方便，抗冲击负荷能力强。脱氮效果稳定。

4. SBR工艺（序批式活性污泥法）及其变种（如CASS, ICEAS）

 

 

· ?特点：所有处理步骤（进水、反应（曝气）、沉淀、排水、闲置）都在同一个反应器内按时间顺序进行。

· ?如何实现快速：

o ?高度灵活：通过精确的时间控制，可以在“反应”阶段创造好氧（曝气）和缺氧（搅拌）的交替环境，高效完成硝化和反硝化。

o ?无需回流：省去了内回流系统。

o 三、 强化快速脱氮的措施（提速关键）

当需要进一步提高脱氮速度或处理低碳氮比污水时，需要采取强化措施。

1. 投加外部碳源（最直接有效的方法）

当进水碳源不足（BOD/TN < 4）时，反硝化速率会变慢。

· ?常用碳源：甲醇、乙酸钠、葡萄糖等。

· ?投加点：通常在缺氧池前端投加。

· ?优点：快速提高反硝化速率，脱氮效率立竿见影。

· ?缺点：增加了运行成本。

2. 优化控制参数

· ?溶解氧（DO）控制：

o ?好氧池DO：不宜过高（通常2-4 mg/L），过高的DO会随内回流带入缺氧池，破坏缺氧环境。

o ?缺氧池DO：严格控制在0.5 mg/L以下。

· ?内回流比（R）：适当提高内回流比（通常300%-400%），可以将好氧池产生的NO??更快地送回缺氧池进行反硝化。但回流比过大会增加能耗和带入过多氧气。

· ?污泥龄（SRT）：保证足够长的污泥龄，特别是硝化菌世代周期长，SRT太短会导致硝化失败，整个脱氮过程就无法进行。

· ?pH与碱度：硝化过程会消耗碱度，导致pH下降，抑制硝化菌活性。需监控pH，必要时投加纯碱（Na?CO?）或烧碱（NaOH）补充碱度。

3. 采用新型高效工艺/技术

· ?MBBR工艺：在池内投加悬浮填料，生物膜在填料上生长，形成了同时存在好氧、缺氧、厌氧的微环境，可以同步硝化反硝化（SND），大大提高了脱氮效率和速度。

· ?厌氧氨氧化（ANAMMOX）：这是最前沿的“短程脱氮”技术。

o ?原理：在厌氧条件下，以亚硝酸盐（NO??）为电子受体，直接将氨氮（NH??）氧化成氮气（N?）。

o ?优势：无需氧气和有机碳源，节能降耗，污泥产量少，是最快的脱氮途径之一。主要用于高氨氮废水的处理（如垃圾渗滤液、污泥消化液）。

总结：如何实现快速脱氮

方法类别	具体措施	核心目标
核心工艺	采用A/O、A?/O、氧化沟、SBR等	创造缺氧-好氧交替环境，为硝化和反硝化提供空间或时间上的条件。
运行优化	控制DO、内回流比、污泥龄、pH/碱度	优化微生物的生存环境，让硝化菌和反硝化菌在最适宜条件下以最高效率工作。
强化措施	投加外部碳源（如乙酸钠）	解决反硝化“食物”不足的问题，直接加速反硝化过程。
前沿技术	采用MBBR、ANAMMOX等新技术	通过改变反应路径或微环境，突破传统工艺的限制，实现超高速脱氮。

对于具体的项目，需要先分析进水水质（特别是C/N比、氨氮浓度），再结合投资和运行成本，选择最合适的“快速脱氮”组合方案。对于常规市政污水，优化运行的A?/O工艺配合精确的碳源投加，是性价比很高的“快速”方案。