總氮處理是污水處理中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其目的在于降低水體中各種形態(tài)的氮含量，以防止富營(yíng)養(yǎng)化和環(huán)境污染?？偟o(wú)機(jī)氮（如硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮）和有機(jī)氮（如蛋白質(zhì)、氨基酸等），這些物質(zhì)若在水體中過(guò)量存在，會(huì)引發(fā)一系列環(huán)境問(wèn)題。在眾多處理方法中，生物脫氮技術(shù)因其經(jīng)濟(jì)、有效、易操作、無(wú)二次污染等特點(diǎn)，成為污水處理廠的首要選擇方法。

 生物脫氮的基本原理

生物脫氮是指在微生物的聯(lián)合作用下，污水中的有機(jī)氮及氨氮經(jīng)過(guò)氨化作用、硝化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)，較終轉(zhuǎn)化為氮?dú)獾倪^(guò)程。

1. 氨化反應(yīng)：含氮有機(jī)物在氨化功能菌的代謝下，經(jīng)分解轉(zhuǎn)化為NH4+。這一過(guò)程不僅將有機(jī)氮轉(zhuǎn)化成氨氮，還能提高污水的可生化性。

2. 硝化反應(yīng)：由好氧自養(yǎng)型微生物完成，分為兩個(gè)階段。第一階段，亞硝化菌將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽（NO2-）；第二階段，硝化菌將亞硝酸鹽進(jìn)一步氧化成硝酸鹽（NO3-）。硝化過(guò)程需要充足的溶解氧，通常在DO值保持在2mg/L以上時(shí)，硝化反應(yīng)才能正常進(jìn)行。

3. 反硝化反應(yīng)：在缺氧狀態(tài)下，反硝化菌將亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮還原成氣態(tài)氮（N2）。反硝化菌為異養(yǎng)型微生物，利用有機(jī)物（污水中的BOD成分）作為電子供體，提供能量并被氧化穩(wěn)定。

 生物脫氮的應(yīng)用領(lǐng)域

1. 城市污水處理：通過(guò)引入生物脫氮技術(shù)，城市污水處理廠可以提高廢水處理效率，降低處理成本，達(dá)到節(jié)能減排的目的。

2. 工業(yè)廢水處理：生物脫氮技術(shù)可以幫助工廠滿足環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)，特別是對(duì)于高氮廢水，如化工、制藥等行業(yè)產(chǎn)生的廢水，通過(guò)生物脫氮處理可以有效降低氮含量。

3. 畜牧養(yǎng)殖廢水處理：畜牧養(yǎng)殖過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的畜禽糞便廢水，含有大量氮元素。生物脫氮技術(shù)可以有效處理這些廢水，減少?gòu)U水對(duì)土壤和水體的污染。

4. 工廠化循環(huán)水養(yǎng)殖：通過(guò)硝化和反硝化作用，生物脫氮技術(shù)可以有效去除養(yǎng)殖尾水中的氮元素，減少排入河流的氮污染和富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題。

 生物脫氮的新進(jìn)展

近年來(lái)，生物脫氮技術(shù)取得了明顯進(jìn)展，涌現(xiàn)出一系列新的工藝和方法：

1. 短程硝化反硝化：通過(guò)控制硝化反應(yīng)停留在生成NO2-階段，異養(yǎng)反硝化菌將生成的NO2-直接還原為N2，該過(guò)程在傳統(tǒng)硝化反硝化的基礎(chǔ)上節(jié)約40%碳源和25%氧耗。

2. 同步硝化反硝化（SND）：打破了硝化和反硝化必須在不同單元進(jìn)行的限制，利用交替出現(xiàn)的氧化和反硝化微生物群體，將氨氮、亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)猓岣吡嗣摰?，降低了運(yùn)行成本。

3. 厭氧氨氧化：因其無(wú)需碳源、節(jié)能降耗的特點(diǎn)，在低C/N污水脫氮領(lǐng)域表現(xiàn)出巨大優(yōu)勢(shì)。該工藝通過(guò)反硝化除磷菌的作用，在實(shí)現(xiàn)反硝化的同時(shí)去除磷元素，提高了污水處理效率。

 生物脫氮的影響因素

生物脫氮的效果受多種因素影響，包括溫度、pH值、溶解氧水平以及碳源的供給情況。

1. 溫度：適宜的溫度范圍有利于提高總氮去除率。生物硝化反應(yīng)的適宜溫度范圍為20~30℃，反硝化適宜的溫度范圍為20~40℃。

2. pH值：硝化菌的較適pH為8.0~8.4，反硝化反應(yīng)的較適pH為7.0~8.5。pH值的變化對(duì)生物脫氮功能菌的活性有明顯影響。

3. 溶解氧：硝化反應(yīng)需要充足的溶解氧，而反硝化反應(yīng)則需要在嚴(yán)格意義上的缺氧環(huán)境下進(jìn)行。

4. 碳源：在反硝化過(guò)程中，碳源的供給直接影響反硝化能力。當(dāng)廢水進(jìn)水中BOD5/TKN≥4~6時(shí)，可以認(rèn)為反硝化碳源是充足的。

 結(jié)語(yǔ)

生物脫氮技術(shù)作為一種經(jīng)濟(jì)、有效、環(huán)保的污水處理方法，在多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。隨著研究的不斷深入和技術(shù)的不斷進(jìn)步，生物脫氮技術(shù)將不斷取得新的突破和進(jìn)展，為環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。未來(lái)，我們期待看到更多創(chuàng)新性的生物脫氮技術(shù)涌現(xiàn)，為污水處理領(lǐng)域帶來(lái)更多的驚喜和改變。