污水脱氮的原理及过程

在废水生物脱氮过程中，氨化反应、硝化反应和反硝化反应是三个关键步骤，共同完成从有机氮到氮气（N?）的转化。

1. 氨化反应（Ammonification）

作用：将废水中的有机氮（如蛋白质、尿素、氨基酸）转化为氨氮（NH??/NH?），为后续硝化反应提供底物。

工作原理

 

应用场景

· 生活污水（含大量尿素、粪便）；

· 食品加工废水（高蛋白质）。

2. 硝化反应（Nitrification）

作用

将氨氮（NH??）氧化为亚硝酸盐（NO??）和硝酸盐（NO??），为反硝化提供原料。

工作原理

 

· 关键条件：

· 溶解氧（DO）：>2 mg/L（严格好氧）；

· pH：7.5–8.5（低于6.5会抑制硝化菌）；

· 温度：25–30℃最佳（低于15℃速率显著下降）；

· 污泥龄（SRT）：需>10天（硝化菌世代周期长）。

应用场景

· 活性污泥法的好氧池（如AAO工艺的硝化池）；

· 生物膜反应器（如MBR）。

3. 反硝化反应（Denitrification）

作用

将硝酸盐（NO??）还原为氮气（N?），实现氮的最终去除。

工作原理

 

· 关键条件：

· 缺氧环境：DO<0.5 mg/L（完全厌氧会导致硫酸盐还原）；

· 碳源：BOD?/NO??-N≥4:1（不足需投加甲醇、乙酸等）；

· pH：7.0–8.0（酸性环境会产生N?O温室气体）。

应用场景

· AAO工艺的缺氧池；

· 深床反硝化滤池（污水处理厂深度处理）。

常见问题解答

Q1：为什么硝化需要长污泥龄？

A：硝化菌（如Nitrosomonas）增殖速率慢（世代时间约15小时），短SRT会导致菌群流失。

Q2：反硝化为何要控制DO？

A：DO>0.5 mg/L时，反硝化菌优先利用氧气而非NO??，导致脱氮效率下降。

Q3：如何判断硝化是否完成？

A：监测出水NH??-N<1 mg/L且NO??-N上升，或通过ORP（氧化还原电位）骤降判断反硝化终点。

工程应用要点

1. 碳氮比（C/N）调控：硝化阶段需限制BOD（避免异养菌竞争氧气）；反硝化阶段需补充碳源（如投加乙酸钠）。

2. 工艺选择：高氨氮废水：短程硝化-反硝化（节省碳源25%）；低温废水：生物倍增工艺（强化硝化菌富集）。