自从《水污染防治行动计划》(“水十条”)发布以后，污水的治理标准又进入了一个新的台阶，作为较难处理的高浓度的有机废水也成为人们备受关注的领域。

传统生物脱氮工艺往往由于废水中氨氮负荷高、碳氮比(C/N)不足，致使硝化、反硝化效率严重受限，导致出水NH-N和TN超标。那下面我们来探讨一下关于高深度有机废水有什么最新的处理技术工艺。

高浓度废水

01、传统硝化反硝化

污水处理发展至今，传统传统物脱氮技术可以说是含氮废水生物处理采用最广泛的技术之一了。传统污水脱氮工艺中，往往经过硝化和反硝化两个步骤：

首先在硝化的作用下将氨氮转化为硝酸盐氮，之后通过反硝化作用使得硝酸盐氮还原为氮气并去除，反应过程需要以有机物为电子供体。整个传统脱氮工艺中的关键是反硝化过程，需要充足的有机碳源。

氨化阶段：氨化作用又被称作脱氮作用，指的是有机态氮在微生物的分解作用下转化为氨氮。所有的异养菌都可以进行氨化作用， 其过程与异养菌开始分解有机物同步进行，并且在厌氧和好氧的环境下均有可以进行氨化的菌种，因此氨化作用的效率非常高，一般情况都不需要特别去关注。

过程如下： + O2 → NH3 + CO2 + RCOOH

硝化阶段：硝化反应是指NH4 +在好氧自养型细菌的作用下转化为NO3 - -N 的过程。

硝化过程可以被分为两个步骤：

第一个步骤是 NH3 在氨氧化菌（AOB）的作用下， 首先通过氨单加氧酶（AMO）转化为 NH2OH，再通过羧胺氧化酶转化为NO2 - 。

第二个步骤是NO2 - 在亚硝酸盐氧化菌的作用下通过亚硝酸氧化酶（NOR）转化为 NO3 -。

因为硝化反应两个步骤都需要以氧为电子受体，即需要在好氧条件下进行。

好氧池

反硝化阶段：反硝化作用是指NO3 -被异养菌经过一系列转化还原为 N2 的过程，只有经过 这个过程，经历过氨化作用和硝化作用转化的氮元素才能从水中去除。

不同于硝化的两个不同菌种完成的两个步骤，整个反硝化只需要同一种反硝化细菌就可以完成，但是物质的转化需要经过一个过程：

NO3 -首先在反硝化菌的作用下通过硝酸盐还原酶转化为NO2 -，然后通过亚硝酸盐还原酶转化为 NO，随后通过 NO 还原酶转化为 N2O，最后在 N2O 还原酶的作用下转化为 N2。

反硝化反应需要充足有机碳源这一特点，使其在面对我国普遍低 C/N 的生 活污水时受到限制，进而成为限制脱氮效果的主要环节。

我国的城市生活污水普遍碳氮比较低，反硝化过程中有机碳源不足的现象比较普遍，尤其是雨季来临时的南方城市面临的问题会更加严重。

02、短程硝化反硝化

由于反硝化菌可以利用亚硝态氮和硝态氮两种物质作为电子受体，那么可以通过调整工艺使得硝化停留在亚硝化的阶段，产生的NO2 -直接参与反硝化反应，我们称这种脱氮技术即为短程硝化反硝化工艺。

短程反硝化的优势：

与传统的全程硝化-反硝化工艺相比，短程反硝化工艺具有诸多优势：

（1）节能：由于硝化只需进行至形成NO2 -阶段，因此可以节约 25%的曝气量，即可以大幅降低能耗。

（2）节约碳源：反硝化也可省去从NO3 -转化为NO2 -所消耗的有机碳源，大约占全程反硝化所需碳源的 40%。

（3）降低停留时间：由于反应步骤的简化，反应时间有所缩短（NO2 -反硝化速率是NO3 -反 硝化速率的 1.5 至 2 倍），停留时间随之减少，由此可以缩小 30%~40%的反应器容积。

（4）污泥减量：反应步骤简化还会大大降低污泥产量，硝化污泥减少约 35%，反硝化污泥减少约 55%。

利用两种硝化菌生物特性的差异，在实际工程通过调整进水水质和工艺运行条件，可以实现这一目标。目前已有的研究表明通过控制污泥龄、溶解氧、pH、FA 和 FNA 浓度、温度均可以实现短程硝化。

污水净化厂

在所有的短程硝化反硝化工艺中，如何控制NH4+-N仅氧化成亚硝化酸是反应能成功的核心条件。起到关键的菌属也只有二种：氨氧化菌（AOB）和亚硝酸盐氧化菌（NOB）。

03、厌氧氨氧化

在诸多新型脱氮工艺中，厌氧氨氧化（）凭借其自养脱氮，无需 碳源、无需供氧，且产泥量少的特点，成为新型脱氮工艺中的研究热点之一。

主要的原理是利用了厌氧氨氧化菌在厌氧条件下以NO2-为电子受体氧化NH4+，最后生成N2和少量的NO3-。

厌氧氨氧化菌（红菌）

但也由于厌氧氨氧化菌增殖速度很慢，因此实现厌氧氨氧化菌的积累是此工艺的关键和难点，厌氧氨氧化技术依然较少在城镇污水中进行实际工程应用的报道。

但可以确定的是，这也是技术热点方向之一，在国内一些小水量的工程中已经开始了中试项目，相信不用多久就会有技术层面的进一步突破。

04、 工艺

在厌氧氨氧化现象最初被发现的反硝化流化床中，提供厌氧氨氧化菌所需的NO2 -N 底物的生化反应就是反硝化。

结合异养反硝化和厌氧氨氧化反应，有工程师就提出了在一个反应器中同时进行反硝化和厌氧氨氧化的工艺，这就是 工艺。

（属于短程反硝化耦合厌氧氨氧化），即在一个反应器中同时进行反硝化和 厌氧氨氧化，通过短程反硝化还原 NO3 - N 产生厌氧氨氧化所需的电子受体NO2 - N，并与废水中的NH4 + -N 产生厌氧氨氧化作用从而达到脱氮的目的。

采用工艺处理生活污水，不仅可以适应更低C/N的污水，还可以减少污水处理运行费用和污泥处置费用， 是一个有实用价值的新型脱氮技术。

左边为传统硝化反硝化，右边为

05、物理化学法

（1）折点加氯法：通过投氯后产生的次氯酸与水中的 NH3 –N 反应生成三种氯胺。但这种方法会 产生“三致”的副产物三氯甲烷（氯仿），需要对其进行深度处理。

（2）空气吹脱法：适用于水中氨氮浓度较高的情况，否则去除率会较低。 利用水中溶解的氨氮与平衡浓度的差异，通过调节 pH 等手段使得NH4 +转化为 NH3，通气将挥发性的 NH3 组分从水中扩散到空气中。此法经济简便，但是对 NO2 - 和NO3 -处理效果不理想。

（3）吸附法：常用活性炭吸附水中氨氮，该物是具有较强吸附性的疏水性 吸附剂，但是这种方法需要定期再生吸附剂同时处理再生液，处理成本较高。

（4）膜分离法：选择合适孔径的高分薄膜做介质并在膜两侧施加压力差，可 以对原水过滤以去除氨氮，此法去除率较高，但是成本过高。

由于篇幅的原因，各工艺的介绍就不展开介绍了，主要新的技术方向在于短程反硝化和厌氧氨氧化与现有工艺结合研究上，国内也有不少的应用工程案例，但都对运营的要求比较高，相信在不久的将来，应用场景会得突破。

文献参考：《高浓度含氮有机废水生物处理新技术》《缺氧生物膜强化城市污水 A2 /O 系统脱氮》