城镇污水处理厂总氮去除工艺研究进展

前言 
　　近年来，随着我国经济社会的快速发展，城镇规模的日益扩大，各地区污水排放量都在不断的增加，水资源的污染也日趋严重，且《长江中下游流域水污染防治规划（2011-2015年）》明确要求到2015年底所有城镇污水处理厂应达到《城镇污水厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B以上排放标准。然而现有的城镇污水处理厂因工艺技术和过程控制等方面不足，存在尾水氮超标的问题，这就迫使城市污水处理厂在去除有机物的同时，也要对脱氮，特别是总氮的去除应有所加强，因此，对于污水处理中总氮去除的工作受到了广大水务工作者的关注和重视。本文对城镇污水处理厂中现有的总氮去除工艺进行了综述，为新污水处理厂的建设及旧污水处理厂的升级改造提供相关的文献支持。 
　　1、总氮去除的原理 
　　总氮是指可溶性及悬浮物颗粒中的含氮量，包括NO3-，NO2-和NH4+等无机氮和氨基酸、蛋白质和有机胺等有机氮。总氮去除的基本过程主要包括氨化反应，硝化反应和反硝化反应三个阶段。在氨化菌的作用下，有机氮被分解转化为氨态氮，这一过程称为氨化过程，氨化过程很容易进行，在一般污水处理设施中均能完成，故城镇污水处理厂总氮去除关键在于硝化和反硝化。 
　　硝化反应即氨氮氧化成硝酸盐的反应是由来两组自养型好氧微生物，通过两个过程来完成的。第一步先由亚硝酸菌将氨氮转化为亚硝酸盐（NO2-），第二步再由硝酸菌将亚硝酸盐氧化成硝酸盐（NO3-）。亚硝酸菌和硝酸菌统称硝化菌，硝化菌属专性好氧菌，亚硝酸菌有亚硝酸单胞菌属，亚硝酸螺杆菌属和亚硝酸球菌属；硝酸菌有硝酸杆菌，螺菌属和球菌属等。 
　　反硝化反应是将硝化反应过程中产生的硝酸盐和亚硝酸盐还原成氮气的过程。参与反硝化反应的微生物是反硝化菌，反硝化细菌是由大量存在于污水处理系统的异养型兼性细菌，如变形杆菌，假单胞菌和芽孢杆菌等。 
　　2、总氮去除的主要工艺 
　　2.1 A2/O工艺 
　　A2/O工艺是厌氧-缺氧-好氧生物脱氮除磷工艺的简称。A2/O工艺于70年代由美国专家在厌氧-好氧磷工艺（A/O）的基础上开发出来的。该工艺在好氧段，硝化细菌将入流中的氨氮及有机氮氨化成的氨氮，通过生物硝化作用，转化成硝酸盐；在缺氧段，反硝化细菌将内回流带入的硝酸盐通过生物反硝化作用，转化成氮气逸入到大气中，从而达到脱氮的目的。无锡芦村污水处理厂通过对多年进出水水质数据的统计分析，结合其污水处理工艺流程的单元构成和实际运行控制参数选择多模式运行的A2/O工艺，对其出水水质达到一级A标准提供了工艺支持。清潭污水处理厂利用型改良A2/O工艺对自身原有工艺进行改造，调试结果表明，对于回流污泥内源反硝化强化环沟型改良A2/O工艺，在进水COD/TN为3.3的条件下，工艺系统TN去除量高达35mg/L，脱氮效果良好，出水水质稳定达到了一级A排放标准。 
　　2.2 氧化沟工艺 
　　氧化沟也称氧化渠或循环曝气池，是于20世纪50年代由荷兰的巴斯韦尔（Pasveer）所开发的一种污水生物处理技术，属活性污泥法的一种变法。它把连续式反应池作为生化反应器，混合液在其中连续循环流动。氧化沟使用一种带方向控制的曝气和搅动装置，向反应器中的混合液传递水平速度，从而使被搅动的混合液在氧化沟闭合渠道内循环流动。 
　　平顶山污水处理一期工程采用了传统的Carrousel型氧化沟法处理工艺，运行中由于采用了完全混合式，缺氧段很难形成，造成TN去除率偏低。针对一期工程的问题，采取了改造管网、限制排污等一系列源头控制策略，改善了污水处理厂进水的可生化性。平顶山污水处理一期工程改造后，进水水质发生了明显变化，C/N约为3.85，BOD/COD约为0.4，出水水质中TN为16.75mg/L，出水TN达到了一级B标准的要求。 
　　2.3 SBR工艺 
　　SBR是序列间歇式活性污泥法的简称。SBR的运行有别于传统活性污泥法，一般采用多个SBR反应器并联间歇运行的方式。SBR工艺的主要特征是采用有序和间歇操作的运行方式。对于单一SBR 反应器，每个运行周期包括5个阶段：进水期，反应期，沉淀期，排水排泥期，闲置期。 
　　晋中市第一污水处理厂原采用SBR工艺，存在TN达标的问题，中试实验阶段探索采用补充外加碳源的方式，实现了出水TN稳定达到一级A标准。结果表明，外加碳源葡萄糖的最优投加量为125mg/L，在该投量下，TN的去除率为76.1-83.8%，出水TN稳定为11-12mg/L，达到一级A标准。 
　　3、结语 
　　总氮去除作为城镇污水处理厂升级改造的关键因素必将受到越来越多的污水处理厂的关注，目前，总氮去除主要的工艺有A2/O，氧化沟工艺和SBR工艺等，这些工艺通过其各自不同的特点来完成总氮的去除，污水处理厂可根据自身原有的工艺特点及水质情况来选择符合自己的工艺，来完成对总氮去除的升级改造。