一、总氮的组成
污水中的总氮（TN）主要包括：氨氮（NH₄⁺-N）、硝态氮（NO₃⁻-N）、亚硝态氮（NO₂⁻-N）和有机氮。脱氮的本质就是将这些形态的氮转化为氮气（N₂）释放到大气中。
二、核心原理：硝化-反硝化
传统生物脱氮依赖两步骤协同完成：
1. 硝化作用（好氧段）
在好氧条件下，由两类自养菌分两步完成：
步骤 | 反应 | 关键菌群 |
亚硝化 | NH₄⁺ → NO₂⁻ | 氨氧化菌（AOB） |
硝化 | NO₂⁻ → NO₃⁻ | 亚硝酸氧化菌（NOB） |
运行条件要求：
溶解氧（DO）：2~4 mg/L
污泥龄（SRT）：一般 >30天（硝化菌世代长、增殖慢）
温度：最佳 25~35℃，低于 12℃ 时硝化活性急剧下降
BOD₅/MLSS 负荷：< 0.18 kgBOD₅/kgMLSS·d
2. 反硝化作用（缺氧段）
在缺氧条件下，反硝化菌利用有机物作电子供体，将硝态氮还原为氮气：
NO₃⁻ → NO₂⁻ → NO → N₂O → N₂↑
运行条件要求：
溶解氧（DO）：≤0.5 mg/L（严格缺氧）
碳源充足：BOD₅/TN ≥ 3~5（不足时需外加碳源如甲醇、乙酸钠等）
pH：6.5~8.0
三、主流脱氮工艺
1. A²/O 工艺（厌氧-缺氧-好氧）
目前应用最广泛的同步脱氮除磷工艺。污水依次经过厌氧、缺氧、好氧三段，通过内回流将好氧段产生的硝态氮回流至缺氧段进行反硝化。内回流比一般控制在 200%~400%。
2. 改良 A²/O 与倒置 A²/O
改良 A²/O：在厌氧池前增设预缺氧池，优化碳源分配，提高脱氮除磷效率。
倒置 A²/O：将缺氧段置于工艺最前端，让反硝化优先获取碳源，增强脱氮能力。
3. AOA 工艺（厌氧-好氧-缺氧）
这是近年来国内取得重大突破的创新工艺。该工艺将有限碳源更高效地用于脱氮，大幅降低对外部碳源的依赖。
4. 短程硝化-反硝化
将硝化过程控制在亚硝化阶段（NH₄⁺ → NO₂⁻），然后直接反硝化脱氮：
优势：节省曝气量约 25%
减少碳源投加量约 40%
反硝化速率提高约 63%
剩余污泥产量减少 24%~33%
5. 厌氧氨氧化（ANAMMOX）
在厌氧条件下，厌氧氨氧化菌以 NH₄⁺ 为电子供体、NO₂⁻ 为电子受体直接生成 N₂。无需有机碳源、能耗极低，是目前最节能的脱氮途径。
四、总氮超标四大类型及对策
超标类型 | 典型原因 | 整改措施 |
硝化失效型 | 低温、污泥龄短、毒性进水、DO 不足 | 提高污泥浓度、延长泥龄、减少排泥、严控进水毒性、稳定 DO |
反硝化不足型 | 碳源不足、缺氧区 DO 偏高、回流硝态氮不足 | 精准补充碳源、分区控制 DO、优化回流比 |
内回流异常型 | 回流泵故障、管路堵塞、回流比设置不当 | 定期核查回流流量及设备工况 |
水质冲击型 | 雨季水量突增、工业偷排、高负荷冲击 | 降负荷、稳工况、加大监测频次、短时强化碳源投加 |
五、关键工艺参数汇总
参数 | 推荐控制范围 |
好氧区 DO | 2~4 mg/L |
缺氧区 DO | ≤0.5 mg/L |
污泥龄（SRT） | >30天 |
内回流比 | 200%~400% |
碳氮比（BOD₅/TN） | ≥3~5 |
温度 | 最佳 25~35℃，最低不宜低于 12℃ |
pH | 6.5~8.0 |
六、排放标准
根据现行国家标准 GB 18918-2002，城镇污水处理厂一级A标准总氮限值为 ≤15 mg/L。2026年3月起实施的修改单增设了瞬时值限值（约为日均值的1.2~2倍），实行"日均值+瞬时值"双控。部分省市（如北京、天津、江苏等）已实施更严格的地方标准，将总氮限值提至 10 mg/L。
