對氨氮污水處理方面開展了較多的研究。其研究范圍涉及生物法、物化法的各種處理工藝,目前氨氮處理 實用性較好國內(nèi)運(yùn)用最多的技術(shù)為：生物脫氮法、氨吹脫汽提法、折點氯化法、化學(xué)沉淀法、離子交換 法、液膜法、土壤灌溉法等。

1.生物法機(jī)理——生物硝化和反硝化機(jī)理

在污水的生物脫氮處理過程中，首先在好氧條件下,通過好氧硝化菌的作用,將污水中的氨氮氧化為 亞硝酸鹽或硝酸鹽；然后在缺氧條件下,利用反硝化菌(脫氮菌)將亞硝酸鹽和硝酸鹽還原為氮氣而從污水 中逸出。因而,污水的生物脫氮包括硝化和反硝化兩個階段。

硝化反應(yīng)是將氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽的過程,包括兩個基本反應(yīng)步驟:由亞硝酸菌參與的將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸 鹽的反應(yīng)；由硝酸菌參與的將亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為硝酸鹽的反應(yīng)。

在缺氧條件下,由于兼性脫氮菌(反硝化菌)的作用,將硝化過程中產(chǎn)生的硝酸鹽或亞硝酸鹽還原成N2 的過程,稱為反硝化。反硝化過程中的電子供體是各種各樣的有機(jī)底物(碳源)。

生物脫氮法可去除多種含氮化合物,總氮去除率可達(dá)70%—95%,二次污染小且比較經(jīng)濟(jì),因此在國內(nèi)外 運(yùn)用最多。但缺點是占地面積大,低溫時效率低。

2.傳統(tǒng)生物法

目前,國內(nèi)外對氨氮污水實際處理中應(yīng)用較成熟的生物處理方法是傳統(tǒng)的前置反硝化生物脫氮,如A/O 、A2/O工藝等,都能在一定程度上去除污水中的氨氮。傳統(tǒng)生物脫氮途徑一般包括硝化和反硝化兩個階段 ,硝化和反硝化反應(yīng)分別由硝化菌和反硝化菌作用完成,由于對環(huán)境條件的要求不同,這兩個過程不能同時 發(fā)生,而只能序列式進(jìn)行,即硝化反應(yīng)發(fā)生在好氧條件下,反硝化反應(yīng)發(fā)生在缺氧或厭氧條件下。由此而發(fā) 展起來的生物脫氮工藝大多將缺氧區(qū)與好氧區(qū)分開,形成分級硝化反硝化工藝,以便硝化與反硝化能夠獨 立地進(jìn)行。

3.A/O系統(tǒng)

A/O脫氮除磷系統(tǒng)，即缺氧、好氧脫氮除磷系統(tǒng)。它是70年代主要由美國、南非等國開發(fā)的具有去除 廢水中氮污染物的工藝，同時對脫磷亦有一定的效果。其工藝流程是讓廢水依次經(jīng)歷缺氧、好氧兩個階 段，故人們通稱為缺氧、好氧脫氮除磷系統(tǒng)，簡稱A/O系統(tǒng)。A/O系統(tǒng)流程簡單、運(yùn)行管理方便，且很容 易利用原廠改建，從而提高了出水水質(zhì)。近年來已得到了越來越廣泛的應(yīng)用。

4.缺氧/好氧工藝(簡稱A2/O法)

A2-O法處理工藝是在好氧條件下,污水中NH3和銨鹽在硝化菌的作用下被氧化成NO2-—N和NO3-—N,然 后在缺氧條件下,通過反硝化反應(yīng)將NO2-—N和NO3-—N還原成N2,達(dá)到脫氮的目的。A2/O是目前普遍采用 的工藝，它是在法A/O法的基礎(chǔ)上增加一個厭氧段和一個缺氧段。

5.厭氧—缺氧—好氧工藝(簡稱A1-A2/O工藝)

A1—A2/O工藝和A2/O工藝同屬于硝化—反硝化為基本流程的生物脫氨工藝,所不同的是A1—A2/O工藝 是在A1/O工藝基礎(chǔ)上增加了一級預(yù)處理段—厭氧段(A1),目的在于通過水解(酸化)的預(yù)處理,改變廢水中 難降解物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu),提高其可生化性,強(qiáng)化脫氮效果。

近幾十年來,盡管生物脫氮技術(shù)有了很大的發(fā)展,但是,硝化和反硝化兩個過程仍然需要在兩個隔離的反應(yīng) 器中進(jìn)行,或者在時間或空間上造成交替缺氧和好氧環(huán)境的同一個反應(yīng)器中進(jìn)行。并且傳統(tǒng)的生物脫氮工 藝,主要有前置反硝化和后置反硝化兩種。

6.生物脫氮法新工藝

隨著生物脫氮技術(shù)的深入研究，其新發(fā)展卻突破了傳統(tǒng)理論的認(rèn)識。近年來的許多研究表明:硝化反 應(yīng)不僅由自養(yǎng)菌完成,某些異養(yǎng)菌也可以進(jìn)行硝化作用；反硝化不只在厭氧條件下進(jìn)行,某些細(xì)菌也可在 好氧條件下進(jìn)行反硝化；而且,許多好氧反硝化菌同時也是異養(yǎng)硝化菌(如Thiosphaerapantotropha菌), 并能把NH4+氧化成NO2-后直接進(jìn)行反硝化反應(yīng)。

7.厭氧氨氧化工藝

厭氧氨氧化(ANA-MMOX)是以硝酸鹽為電子受體或以氨作為直接電子供體,進(jìn)行硝酸鹽還原反應(yīng)或?qū)? 硝酸氮轉(zhuǎn)化為氮氣的反硝化反應(yīng)。與傳統(tǒng)的硝化反硝化工藝或同時硝化反硝化工藝相比,氨的厭氧氧化具 有不少突出的優(yōu)點。主要表現(xiàn)在:(1)無需外加有機(jī)物作電子供體,既可節(jié)省費(fèi)用,又可防止二次污染；(2) 硝化反應(yīng)每氧化1molNH4+耗氧2mol,而在厭氧氨氧化反應(yīng)中,每氧化1molNH4+只需要0.75mol氧,耗氧下降 62.5%(不考慮細(xì)胞合成時),所以,可使耗氧能耗大為降；(3)傳統(tǒng)的硝化反應(yīng)氧化1molNH4+可產(chǎn)生2molH+, 反硝化還原1molNO3-或NO2-將產(chǎn)生1molOH-,而氨厭氧氧化的生物產(chǎn)酸量大為下降,產(chǎn)堿量降至為零,可以 節(jié)省可觀的中和試劑。故厭氧氨氧化及其工藝技術(shù)很有研究價值和開發(fā)前景。

8.短程硝化反硝化工藝

短程硝化反硝化是將硝化控制在HNO2階段而終止,隨后進(jìn)行反硝化,其生物脫氮過程如:NH+4——HNO2 ——N2

短程生物脫氫工藝的優(yōu)點:可節(jié)省氧供應(yīng)量約25%,降低了能耗；節(jié)省反硝化所需碳源40%,在C/N比一 定的情況下,提高了TN去除率；減少污泥生成量可達(dá)50%；減少投堿量,縮短反應(yīng)時間。但是短程硝化反硝 化的缺點是不能夠長久穩(wěn)定地維持HNO2積累。

綜上，生物法處理氨氮污水較穩(wěn)定,但一般要求氨氮濃度在400mg/L以下,總氮去除率可達(dá)70%～95%。生物 脫氮新工藝處理高濃度氨氮污水效率比較高,目前實際投入運(yùn)行的有短程硝化反硝化工藝和厭氧氨氧化工 藝,但它們的工藝條件要求嚴(yán)格,特別是對溶解氧的要求更為嚴(yán)格,在實際應(yīng)用中很難控制；