水资源中好氧活性污泥法脱氮效果论述

周建禄 吕享宇 樊平

（1.北京华路达环保工程有限公司 北京 1000002.攀枝花市英皓环保科技有限公司 四川攀枝花 617000）

1 前言

水是生命之源，如今随着城市工业化程度的加剧，导致城市污水量也不断的上升，为保护水资源，城市污水的处理显得尤为重要。氮作为城市污水的特征污染物之一，同时也是致使水体富营养化、水体赤潮和水环境污染的重要物质，因此在城市污水处理工艺中氮的处理效率的研究显得尤为重要。目前对城市污水的处理工艺较多，如传统活性污泥法、AB活性污泥法、A2/O法、SBR法等，虽各工艺的脱氮基理基本相同，但因其脱氮的过程不同，因此对城市污水脱氮效率也不同。

2 脱氮基理简述

好氧活性污泥法一般包括传统活性污泥法、AB活性污泥法、A2/O法、SBR法、氧化沟法，在脱氮时都需经历三个阶段，即氨化、硝化和反硝化。

氨化阶段：在氨化细菌作用下，将有机物中的氮转化为氨氮。例如氨基酸生产酮酸和氨（CH2CH（NH2）COOH→CH3COCOOH+NH3）。

硝化阶段：在硝酸菌和亚硝酸菌共同作用下，将污水中的氨氮氧化成硝酸盐的生物化学过程（其中反应式为：NH3+2 O2→NO3-+H2O+H+）。

反硝化阶段：在厌氧或缺氧条件（DO＜0.5 mg/L）下，利用污水中的反硝化菌，将硝化阶段产生的硝酸盐还原成氮气（其中的反应式为：NO3-+5[H]→0.5 N2+2 H2O+OH-）。

3 各处理工艺简述

3.1 传统活性污泥法

传统活性污泥法简称活性污泥法，处理系统主要由曝气池、二沉池和污泥回流系统三个部分组成。一般来说传统活性污泥法对氮的去除效率较低，一般为10%～20%[1]。

污水先进入曝气池再进入二沉池，经二沉池沉淀后排放，其中二沉池中的活性污泥回流至曝气池。在曝气阶段包括氨化和硝化二个阶段，在二沉池内主要进行反硝化阶段。但由于在曝气阶段污水中的碳源大部分被利用，二沉池内的碳源不能满足反硝化细菌的摄取量，同时经曝气过程产生的部分溶解氧仍随污水进入二沉池，在二沉池中很难达到缺氧状态，因此反硝化的效率较低，这是导致传统活性污泥法脱氮效率低的最主要的原因。

随着活性污泥法的不断发展，目前出现了许多改良的活性污泥法，如阶段曝气活性污泥法、吸附再生活性污泥法、延时曝气活性污泥法、高负荷活性污泥法等，经改良后的活性污泥法其氨氮去除率可达50%～60%[2]。

由于该工艺曝气池容积大、占地较多，基建费用高，抗冲击能力低，耗氧速率与供氧速率与池长难以吻合，但考虑到该工艺在其他方面的优越性，若对脱氮要求较低的情况下，该工艺较为适合中、小型污水处理厂。

3.2 A2/O法

A2O法即是厌氧/缺氧/好氧活性污泥处理法，该工艺将污水与回流后的污泥充分混合后，在厌氧池中经一定时间厌氧分解，将硝酸盐转化成N2（反硝化）而释放。然后污水进入缺氧池，池中的反硝化细菌以污水中未分解的含碳有机物为碳源，将好氧池通过内循环回流进来的NO3-进一步还原为N2而释放。接着污水进入好氧池，将水中的NH3-N通过硝化反应转化成NO3-，回流至厌氧池和缺氧池，作为反硝化菌的电子受体。该工艺在缺氧阶段避免了污泥回流带来的溶解氧，因此在脱氮方面，比传统污泥法更具有优势，其脱氮效率可达到60～80%[3]。

该工艺相对传统活性污泥法来说，需单独建缺氧池，因此反应池相对较大，另外污泥内回流量较大，能耗相对较高，该工艺较为适合大中型污水处理厂。

3.3 SBR法

序批式活性污泥法（SBR）是一种间歇运行的活性污泥法，主要的装置是序批式反应器，其工艺流程是进水、反应、沉淀、排水和待机五个阶段。其中在进水和反应属好氧阶段，此时好氧细菌充足，将废水中的氨氮转化为硝酸盐；随着反应阶段好氧细菌对溶解氧的消耗，废水从好氧阶段过渡至缺氧阶段，进入进入沉淀阶段。在沉淀阶段水中的反硝化细菌将反应阶段产生的硝酸盐转化为氮气。由于SBR工艺所有过程均在同一反应器内进行，好氧细菌和反硝化细菌相互影响，脱氮效率受到了一定程度的影响。

SBR处理工艺为变水位运行，受反应器容积和处理量的影响，其脱氮效率也有所不同，可达到80%～90%[2]。一般情况下，若反应器容积一定，脱氮效率与处理量成反相关，若处理量一定，脱氮效率与反应器容积成正相关；另外，由于其占地面积小，基建费用低等特点，此类工艺比较适合中小型污水处理厂。

3.4 氧化沟

氧化沟又称循环混合曝气池，它是一种最为简单的脱氮工艺。废水在环形沟渠中循环流动，进水点、排水点和曝气点基本上固定不变。由于在曝气点为富氧区，好氧细菌将氨氮转化为硝酸盐氮，形成一个硝化区；由于氧化沟工艺其沟渠较长，随着水中溶解氧的下降，随后又形成一个缺氧区，反硝化细菌将硝化区产生的硝酸盐氮转化为氮气，排至空气。一般来说氧化沟设有多个沟渠，交替循环好氧区和缺氧区，以提高氮的去除效率。

氧化沟工艺在一些实际的运行性能情况中，其脱氮效率为65～90%[2]。但采用氧化沟处理工艺处理一般的污水时，随着流量的增加，其水力停留时间降低。同时该工艺不仅耐冲击负荷强、净化程度高，而且脱氮效率较高，占地面积大，比较适合大型污水处理厂。

4 结语

目前，在对城市污水处理工艺的选择，不仅需要考虑污染因子的去除率是否达到GB 18918或中水水质标准，同时也需要对水力负荷、水质稳定程度、能耗、占地面积、基建费用和运行成本等多方面进行综合考虑。

对于大型污水处理厂可优先选择氧化沟法，而对于小中型污水处理厂则优先选择SBR法，在其他方面都比较成熟的情况下可选择A2/O法，对于项目决策者在用地、基础投入紧缺，同时脱氮效率要求不高时可选择传统活性污泥法。

[1]潘涛，田刚.废水处理工程技术手册[M].北京：化学工业出版社,2010.

[2]黄甦，刘瑾.《传统活性污泥工艺运行方式的改进》（J）.中国给水排水.2000(16).

[3]杭世峮，张大群.净水厂、污水厂工艺与设备手册[M].北京：化学工业出版社,2010.