農村地埋式生活污水處理設備

傳統的生物脫氮工藝基本原理是在二級生物處理過程中，先將有機氮轉化為氨氮，再通過硝化菌和反硝化菌的作用將氨氮轉化為亞硝態氮和硝態氮，終通過反硝化作用將硝態氮轉化為氮氣完成脫氮。
因為硝化與反硝化反應的進行存在相互制約的關系；在有機物大量存在的情況下，自養硝化菌對氧氣和營養物的競爭力不如好養異養菌，無法占據主導地位；反硝化需要有機物作為電子供體，但是硝化過程去除了大量的有機物，導致反硝化過程中碳源缺乏，所以為平衡兩單元的不同需求，發展出多種生物脫氮方法相結合的工藝。
傳統的生物脫氮工藝主要依靠調整工藝流程來緩解硝化菌反應環境和反硝化菌反應環境之間存在的矛盾。如果硝化反應階段在前，則需要外加電子供體例如甲醇等物質，提高了運行費用;如果硝化反應階段在后，則需要將硝化廢水回流，容易產生污泥上浮并且需要提高回流比以獲得更高的去除率。

這個矛盾在處理氨氮濃度較低的市政廢水中尚不明顯，但在處理垃圾滲濾液、畜牧廢水等高濃度氨氮廢水時，極大的限制了系統脫氮效率。
近年來通過理論研究和實踐創新，人們發現了一些與傳統生物脫氮理論相反的生物脫氮方法，如SND工藝、SHARON工藝、ANAMMOX工藝、SHARON-ANAMMOX組合工藝、OLAND工藝、CANON工藝。
同步硝化反硝化（SND）脫氮工藝
根據傳統生物脫氮理論，脫氮途徑一般包括硝化和反硝化兩個階段，硝化和反硝化兩個過程需要在兩個隔離的反應器中進行，或者在時間或空間上造成交替缺氧和好氧環境的同一個反應器中；實際上，較早的時期，在一些沒有明顯的缺氧及厭氧段的活性污泥工藝中，人們就層多次觀察到氮的非同化損失現象，在曝氣系統中也曾多次觀察到氮的消失。
在這些處理系統中，硝化和反硝化反應往往發生在同樣的處理條件及同一處理空間內，因此，這些現象被稱為同步硝化/反硝化（SND）。
對于各種處理工藝中出現的SND現象已有大量的報道，包括生物轉盤、連續流反應器以及序批示SBR反應器等等。與傳統硝化-反硝化處理工藝比較，SND能有效地保持反應器中pH穩定，減少或取消堿度的投加；減少傳統反應器的容積，節省基建費用；對于僅由一個反應池組成的序批示反應器來講，SND能夠降低實現硝化-反硝化所需的時間；曝氣量的節省，能夠進一步降低能耗。
因此SND系統提供了今后降低投資并簡化生物除氮技術的可能性。
短程硝化脫氮（SHARON）工藝
SHARON工藝即短程硝化脫氮工藝，是荷蘭Delft技術大學1997年提出開發的新型生物脫氮工藝。基本原理是在同一個反應器內，在有氧的條件下，自養型亞硝酸菌將NH3-N轉化為NO2-，然后在缺氧條件下，異養型反硝化菌以有機物為電子供體，以NO2-為電子受體，將NO2-轉化為N2。
該工藝的關鍵是如何將氨氧控制在亞硝酸階段，并持久維持在較高濃度的亞硝酸鹽積累。
該工藝使用無需污泥停留的CSTR反應器，在較短的HRT和30~40攝氏度的條件下，通過“洗泥”的方式進行種群篩選，產生大量的亞硝酸菌。SHARON工藝適用于高濃度氨（500mg/L）廢水的處理，尤其適用于具有脫氨要求的預處理或旁路處理。該工藝與傳統工藝相比可節省供氧量25%，可節省反硝化碳源40%。

農村地埋式生活污水處理設備生物法機理——生物硝化和反硝化機理
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。
硝化反應是將氨氮轉化為硝酸鹽的過程 ,包括兩個基本反應步驟 : 由亞硝酸菌參與的將氨氮轉化為亞硝酸鹽的反應;由硝酸菌參與的將亞硝酸鹽轉化為硝酸鹽的反應。
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70%—95%,二次污染小且比較經濟,因此在國內外運用多。但缺點是占地面積大,低溫時效率低。

傳統生物法
目前, 國內外對氨氮污水實際處理中應用較成熟的生物處理方法是傳統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,硝化和反硝化反應分別由硝化菌和反硝化菌作用完成,由于對環境條件的要求不同,這兩個過程不能同時發生,而只能序列式進行,即硝化反應發生在好氧條件下,反硝化反應發生在缺氧或厭氧條件下。