总氮处理：生物脱氮技术的深度解析
总氮处理：生物脱氮技术的深度解析
总氮处理是污水处理中的关键环节，其目的是降低水体中各种形态的氮含量，防止富营养化和环境污染。在众多处理方法中，生物脱氮技术因其经济、有效、易操作、无二次污染等特点，成为污水处理厂的首要选择方法。
生物脱氮的基本原理
生物脱氮是指在微生物的联合作用下，污水中的有机氮及氨氮经过氨化作用、硝化反应和反硝化反应，最终转化为氮气的过程。
氨化反应：含氮有机物在氨化功能菌的代谢下，经分解转化为NH4+。这一过程不仅将有机氮转化成氨氮，还能提高污水的可生化性。
硝化反应：由好氧自养型微生物完成，分为两个阶段。第一阶段，亚硝化菌将氨氮转化为亚硝酸盐（NO2-）；第二阶段，硝化菌将亚硝酸盐进一步氧化成硝酸盐（NO3-）。硝化过程需要充足的溶解氧，通常在DO值保持在2mg/L以上时，硝化反应才能正常进行。
反硝化反应：在缺氧状态下，反硝化菌将亚硝酸盐氮、硝酸盐氮还原成气态氮（N2）。反硝化菌为异养型微生物，利用有机物（污水中的BOD成分）作为电子供体，提供能量并被氧化稳定。
生物脱氮的应用领域
城市污水处理：通过引入生物脱氮技术，城市污水处理厂可以提高废水处理效率，降低处理成本，达到节能减排的目的。
工业废水处理：生物脱氮技术可以帮助工厂满足环保排放标准，特别是对于高氮废水，如化工、制药等行业产生的废水，通过生物脱氮处理可以有效降低氮含量。
畜牧养殖废水处理：畜牧养殖过程中会产生大量的畜禽粪便废水，含有大量氮元素。生物脱氮技术可以有效处理这些废水，减少废水对土壤和水体的污染。
工厂化循环水养殖：通过硝化和反硝化作用，生物脱氮技术可以有效去除养殖尾水中的氮元素，减少排入河流的氮污染和富营养化问题。
生物脱氮的新进展
近年来，生物脱氮技术取得了明显进展，涌现出一系列新的工艺和方法：
短程硝化反硝化：通过控制硝化反应停留在生成NO2-阶段，异养反硝化菌将生成的NO2-直接还原为N2，该过程在传统硝化反硝化的基础上节约40%碳源和25%氧耗。
同步硝化反硝化（SND）：打破了硝化和反硝化必须在不同单元进行的限制，利用交替出现的氧化和反硝化微生物群体，将氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮转化为氮气，提高了脱氮效率，降低了运行成本。
厌氧氨氧化：因其无需碳源、节能降耗的特点，在低C/N污水脱氮领域表现出巨大优势。该工艺通过反硝化除磷菌的作用，在实现反硝化的同时去除磷元素，提高了污水处理效率。
生物脱氮的影响因素
生物脱氮的效果受多种因素影响，包括温度、pH值、溶解氧水平以及碳源的供给情况。
温度：适宜的温度范围有利于提高总氮去除率。生物硝化反应的适宜温度范围为20
30℃，反硝化适宜的温度范围为2040℃。pH值：硝化菌的较适pH为8.0
8.4，反硝化反应的较适pH为7.08.5。pH值的变化对生物脱氮功能菌的活性有明显影响。溶解氧：硝化反应需要充足的溶解氧，而反硝化反应则需要在严格意义上的缺氧环境下进行。
碳源：在反硝化过程中，碳源的供给直接影响反硝化能力。当废水进水中BOD5/TKN≥4~6时，可以认为反硝化碳源是充足的。
结语
生物脱氮技术作为一种经济、有效、环保的污水处理方法，在多个领域得到了广泛应用。随着研究的不断深入和技术的不断进步，生物脱氮技术将不断取得新的突破和进展，为环境保护和可持续发展做出更大的贡献。未来，我们期待看到更多创新性的生物脱氮技术涌现，为污水处理领域带来更多的惊喜和改变。