說到汙水脫氮，對於汙水處理行業從業者來說，既熟悉又頭疼。說熟悉，是因為現階段絕大多數的汙水處理設施中都會加入具有氨氮及總氮去除的功能單元；說頭疼，則是因為很多現有設施的氮素去除效果無法滿足各地區愈發嚴格的排放標準限制。
所以，接下來主要為大家介紹傳統生物脫氮過程及新型生物脫氮過程的基本理論，幫助大家更好地理解生物脫氮過程。
一、傳統生物脫氮過程
1、傳統生物脫氮簡介
在工程實踐中，目前應用最廣泛的傳統生物脫氮過程主要包含：好氧硝化、缺氧反硝化兩部分組成。
因此，借鑑這一微生物視角對汙水處理生化系統進行分析，為執行特定功能的微生物提供更好的生長代謝條件，就可以幫助我們更好地實現高效脫氮。
2、傳統生物脫氮特點
在實踐中，大家可根據針對對象及功能菌群菌的特點，通過參數調節促進那些我們所需要的微生物的良好生長代謝。
氨化細菌可以利用有機物獲取能量並進行生長代謝，且其在好氧和缺氧環境都可生長，這些特點使得氨化細菌生長迅速、分佈廣泛，在生化系統中很少成為問題所在。
因此，接下來我們主要探討亞硝化菌、硝化菌和反硝化菌。
（1）亞硝化菌
由於亞硝化過程會導致系統鹼度下降，而亞硝化菌的最適pH值範圍約為在7.0-7.5，因此應注意曝氣池pH值，避免pH值過低導致亞硝化菌活性下降，氨氮去除不佳。
（2）硝化菌
硝化菌主要參與系統中亞硝酸鹽被氧化為硝酸鹽的過程，其與亞硝化細菌經常出現在相近區域，特點也較為相似。從微生物學角度來看，硝化細菌是一類在好氧條件利用無機碳源合成自身菌體、利用氧化亞硝酸鹽釋放能量的化能（能量來源）-好氧（溶氧要求）-自養（碳源類型）細菌。
由於硝化過程會導致系統鹼度下降，而硝化菌的最適pH值範圍約為在7.0-8.0，因此應注意曝氣池pH值，避免pH值過低導致硝化菌活性下降。
（3）反硝化菌
反硝化菌主要參與系統中硝酸鹽及亞硝酸鹽被還原的過程，是生化系統中硝酸鹽氮去除的主要功能菌。
因此，為了促進硝酸鹽在反硝化過程中被去除，充足的有機碳源、良好的缺氧環境是必不可少的。
二、新型生物脫氮過程
傳統生物脫氮理論積累多年，並在工程實踐中廣泛應用，但也存在一些不足。
在研究人員對生物脫氮中物料守恆、能量代謝等方面的持續關注下，一些相對新穎的生物脫氮過程逐漸被提出並完善，接下來對這幾種常見新型生物脫氮過程進行簡單介紹。
1、新型生物脫氮彙總
近年來，短程硝化、厭氧氨氧化、好氧反硝化等新型生物脫氮過程逐漸引起人們注意。
注意：標紅處是該項新型生物脫氮過程與傳統生物脫氮過程的區別所在。
2、厭氧氨氧化VS好氧氨氧化
傳統生物脫氮中，氨氧化（即亞硝化）過程為好氧過程，細菌需要溶解氧作為電子受體實現氨氮的氧化。
由於厭氧氨氧化菌一般呈現紅色，因此也常常被稱為“紅菌”。厭氧氨氧化菌是自養微生物，以二氧化碳等無機物為碳源進行自身生長合成。由於厭氧氨氧化無需好氧曝氣條件與有機碳源，其在曝氣能耗削減與有機碳源節約方面有著顯著優勢，因此近年來厭氧氨氧化成為發展最迅猛的新型脫氮理論之一。
此外，基於顆粒汙泥技術的短程硝化-厭氧氨氧化技術也是研究熱門。
3、短程硝化VS全程硝化
傳統硝化過程是從氨氮到亞硝酸鹽再到硝酸鹽的全程硝化，而短程硝化一般指代從氨氮到亞硝酸鹽這一過程。
現階段短程硝化的主要技術問題在於：如何在不同環境下（溫度、有機物含量等因素）實現對於氨氮到亞硝酸鹽這一轉化過程的長期穩定維持。
4、好氧反硝化VS缺氧反硝化
目前已有大量好氧反硝化細菌被篩選鑑定並考察相關脫氮性能，採用好氧反硝化細菌作為菌種來源的微生物菌劑也逐漸出現，然而好氧反硝化理論仍需不斷完善，其準確機理仍在探索中，同時，關於好氧條件的準確界定也需要進一步探討。
5、自養反硝化VS異養反硝化
傳統反硝化過程需要以有機物作為電子供體及碳源以供細菌獲取能量併合成自身菌體，這些反硝化細菌屬於異養型細菌。
考慮到自養反硝化菌的功能菌為自養菌，如何快速高效地獲得大量自養反硝化菌，並將其長期穩定存留於生化系統中是自養反硝化能否進一步發展的關鍵技術問題。
6、短程反硝化VS全程反硝化
傳統生物脫氮中反硝化一般包括從硝酸鹽到氮氣的全程反硝化過程，而短程反硝化則可理解為全程反硝化過程中的一部分，具體囊括過程則根據需要而定。
現階段短程反硝化的主要技術問題包括：如何長期穩定高效地實現反硝化過程的針對性控制，以及如何降低反硝化過程中一氧化二氮等溫室氣體的排放量。
三、總結與展望
汙水生化處理的核心是微生物，一線技術人員對工藝參數與環境條件的調試應在考慮成本的前提下儘量實現對特定微生物的針對富集，為特定微生物的生長代謝提供良好條件是關鍵。
儘管新型生物脫氮理論的發展大多仍處於小試與中試規模，其在實際規模與環境條件下的擴大與應用尚需解決大量技術細節與實踐限制，這些理論在未來汙水處理過程中的寶貴价值不容忽視。
閱讀更多 天海環保 的文章
