2024年3月30日发(作者：用文石)
提高同时硝化反硝化曝气生物滤池（NDN）硝化及单级生物脱氮
效率的研究
郑茜茜
（温州市排水有限公司南片污水处理厂，浙江 温州 325000）
摘要：温州市排水有限公司南片污水处理厂结合国内外单级生物脱氮及生物膜法单级生物脱氮的相关研究，2018年对厂内同时硝化反硝化
曝气生物滤池（NDN池）进行工艺优化，提升回流比。比较分析2017年与2018年NDN池水质数据，数据表明提高该池回流比能有效提升
该池硝化及单级生物脱氮效率。
关键词：同时硝化反硝化曝气生物滤池；硝化效率；单级生物脱氮效率；回流比
中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：2095-672X(2019)12-0099-02
DOI:10.16647/15-1369/X.2019.12.060
实验研究
Study on improving nitrification and single-stage biological nitrogen removal efficiency of simultaneous nitrification and
denitrification biological aerated filter (NDN)
Zheng Xixi
(Southern Wastewater Treatment Plant of Wenzhou Drainage Co.,Ltd.,Wenzhou Zhejiang 325000,China)
Abstract:Wenzhou Drainage Co.,Ltd. South Sewage Treatment Plant combines domestic and foreign single-stage biological nitrogen removal and biofilm method
for single-stage biological nitrogen removal. In 2018, the same nitrification and denitrification biological aerated filter (NDN pool) process optimization and increase
the reflux ratio. The water quality data of NDN pools in 2017 and 2018 were compared and analyzed. The data showed that increasing the reflux ratio of the pool can
effectively improve the nitrification and single-stage biological nitrogen removal efficiency of the pool.
Key words:Simultaneous nitrification and denitrification biological aerated filter;Nitrification efficiency; Single-stage biological nitrogen removal efficiency;Reflux ratio
1 基本情况介绍
温州市南片污水处理厂采用“高标准、全除臭、组合式、全覆
盖”花园污水处理厂的设计理念建设，一期工程规模为4万m/d。于
2013年7月初正式开工，历时两年，于2015年4月24日建成通水。
出水排至温瑞塘河，出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》
（GB18918-2002）一级A排放标准。核心工艺采用法国威立雅的“Mutiflo
高效沉淀池 + Biostyr曝气生物滤池+Actiflo加砂沉淀池”组合工艺
（工艺流程详见图1），该工艺具有处理效果好、运行稳定、占地面
积小等优点。比较浙江省《城镇污水处理厂主要水污染物排放标准》
（DB33/2169-2018）与我厂目前出水水质，总氮和氨氮是主要限制指标。
因此，优化主体工艺（BAF--曝气生物滤池），提高水处理效果，是南
片厂提标改造工程完成前，排放水尽量接近“浙江省清洁排放标准”的
必要手段。这不仅有利于探索更具经济效益的生产模式切合污水厂本身
发展的需要，更有利于改善温州水生态环境。
3
化操作等。
Uemoto和Saiki研究分析发现，单独固定的硝化菌和反硝化菌运
行一段时间后，硝化菌会集中于外层，而反硝化菌则会集中在内层，中
间层则两者都存在。日本的Nakano使用了聚丙烯胺凝胶载体和微孔纤
维载体，这两种粒状载体具有不同溶解氧传递性，其分别用来富集硝化
菌和反硝化菌，将两种载体经固定微生物并按照比例混合，在适当溶解
氧浓度下，TN去除效果较好。另外，我国在强化生物单级脱氮方面也
有一定的研究，例如，曹国民等人通过固定化载体海藻酸钠和聚乙烯醇
混合固定硝化菌和反硝化菌，在好氧条件下，硝化和反硝化可行性及脱
氮特点表明，硝化菌和反硝化菌固定混合时，载体内部形成了适合硝化
和反硝化的环境，故而在好氧环境下，硝化和反硝化可以同时进行，实
现了单级生物脱氮，总无机氮的去除速率为0.13kgN/(m
3
·d)。硝化菌
和反硝化菌混合固定后，温度对其的影响较小，同时在较宽的溶解氧范
围内（2～6mg/L）保持稳定的脱氮速率。
3 研究成果
温州市南片污水处理厂在2018年6月开始，开展核心工艺同时硝
化反硝化曝气生物滤池提高硝化及单级生物脱氮效率的相关工艺优化研
究，通过现场试验及NDN池同期水质数据（2017年6—12月与2018年
6—12月）比较分析，可以看出提高NDN池回流比，能有效提升该池硝
图1 温州市排水有限公司南片污水处理厂工艺流程图
化及单级生物脱氮效率。
3.1 提高NDN池硝化效率
根据相关调查表明2017年（2017年6—12月）南片厂NDN池硝化
率为83.81%，未能实现完全硝化。自2018年6月开展工艺优化试验以来，
随着回流比的不断提升（平均回流比从2017年的1.22%提升至2018年
的57.48%），该池硝化率提升至92.66%，较2017年提高了8.85%，基
本实现了完全硝化。并且，污水处理能力也从2017年的1668.20m
3
/h
提升至1832.63m
3
/h，提高了9.86%。
HUANJINGYUFAZHAN
2 国内外研究现状和发展趋势
综合整个生物脱氮过程分析发现，硝化反应中耗氧、耗碱度，但是
碳源不消耗，而反硝化过程则不会发生耗氧，但是会产生碱度，同时消
耗一定量的碳源，从这个过程来看两者在多个方面都存在互补性，故而
在单体设备中实现连续脱氮过程的单级脱氮工艺一直是污水处理领域研
究的重点。所谓的单级生物脱氮技术就是硝化反硝化技术具体完全脱氮、
强化磷的去除，降低曝气需求，同时节省能耗、增加设备处理负荷、简
99
▲
环境与发展
SHIYANYANJIU
同时，比较2017年与2018年同期该池单位时间硝化量，2018
年单位时间硝化量为39.7450kg/h，比2017年单位时间硝化量
33.0787kg/h提高了6.6663kg/h。
图3 NDN池2017年与2018年同期单位时间总氮去除量与总氮去除率
提高NDN池硝化效率是提高该池单级生物脱氮效率的前提条件，由
图3可以看出在提高NDN池的回流比后，虽然TN除去率未有提升，但
单位时间TN去除量从2017年的4903.94g/h提升至2018年4906.83g/h，
硝化率（％）
94.00%
92.00%
90.00%
88.00%
86.00%
84.00%
82.00%
80.00%
78.00%
2017年2018年
83.81%
92.66%
提高了2.89g/h。
4 结语
综上所述，提高NDN池回流比，能有效提升NDN池硝化及单级生物
脱氮效率。也正是该池硝化及单级生物脱氮的有效提升，提升了整个系
统的氨氮及总氮处理能力。接下来我们将尝试通过降低进水水量、降低
单位曝气量、提高进水碳氮比、改用优势填料等方法来不断提高NDN池
单级生物脱氮效率。
参考文献
[1]于淼,马国胜.曝气生物滤池-后置反硝化处理农村低C/N污
水[J].水处理技术,2018,44(09):32-35.
[2]娄宏伟,邱兵,陈元彩,邵思城,雷鑫.缺氧-好氧曝气生物
滤池工艺深度处理尾水[J].环境科学与技术,2018,41(10):75-81.
收稿日期：2019-10-27
作者简介：郑茜茜（1986-），女，汉族，硕士研究生，中级职称，
研究方向为污水治理。
图2 NDN池2017年与2018年同期单位时间硝化量与硝化率的比较
3.2 提高NDN池单级生物脱氮效率
（上接第96页）
由表4可得，方法加标回收率为110%，符合实验要求；有证物质
稀释液进行6次分析，浓度均值为0.428mg/L（即实际浓度为42.8mg/L），
在有证物质置信浓度范围44.6±3.6mg/L内，且于真值相对偏差为4.0%，
结果合格。
参考文献
[1]马浩珂,王瑞娇,隋宇凡.阿特拉津对生物影响综述[J].科
技风,2019(20):143.
[2]国家环境保护总局 国家质量监督检验检疫总局.GB 3838-2002
地表水环境质量标准[S].北京：中国环境科学出版社,2002.
[3]环境保护部.HJ 587-2010 水质 阿特拉津的测定 高效液相色
谱法[S].北京：中国环境科学出版社,2010.
[4]环境保护部.HJ 754-2015 水质 阿特拉津的测定 气相色谱法
[S].北京：中国环境科学出版社,2015.
[5]陈波.新型样品前处理技术在环境有机污染物分析检测中的应
用研究[D].重庆：西南大学,2012.
[6]环境保护部.HJ 168-2010 环境监测 分析方法标准制修订技术
导则[S].北京：中国环境科学出版社,2010.
收稿日期：2019-09-22
作者简介：林炎平（1984-），男，汉族，研究生学历，工程师，
研究方向为环境监测工作。
3 结论
（1）全自动固相萃取仪用于水中的阿特拉津前处理，可实现全自
动地富集浓缩，操作简易，有机溶剂用量少，操作环节封闭，可有效提
高处理效率，减少有毒有害有机溶剂对操作人员的身体伤害及环境的污
染；（2）由于集中式生活饮用水源水中含有可能共存在紫外检测器上
有响应的有机物干扰，导致水样的阿特拉津假性检出。因此，分析样品
时需根据本地水样特性调整色谱条件，保证水样中有机物有效分离后，
再进行定性分析：（3）在0.1-1.0mg/L线性范围内，其相关系数达0.9998，
方法检出限为0.072μg/L，测定下限为0.288μg/L；（4）方法精密度
RSD为3.6%，精密度符合实验要求；加标回收率为110%，有证物质分析
结果在置信范围内，相对偏差为4.0%，方法准确度良好。
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提高同时硝化反硝化曝气生物滤池（NDN）硝化及单级生物脱氮
效率的研究
郑茜茜
（温州市排水有限公司南片污水处理厂，浙江 温州 325000）
摘要：温州市排水有限公司南片污水处理厂结合国内外单级生物脱氮及生物膜法单级生物脱氮的相关研究，2018年对厂内同时硝化反硝化
曝气生物滤池（NDN池）进行工艺优化，提升回流比。比较分析2017年与2018年NDN池水质数据，数据表明提高该池回流比能有效提升
该池硝化及单级生物脱氮效率。
关键词：同时硝化反硝化曝气生物滤池；硝化效率；单级生物脱氮效率；回流比
中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：2095-672X(2019)12-0099-02
DOI:10.16647/15-1369/X.2019.12.060
实验研究
Study on improving nitrification and single-stage biological nitrogen removal efficiency of simultaneous nitrification and
denitrification biological aerated filter (NDN)
Zheng Xixi
(Southern Wastewater Treatment Plant of Wenzhou Drainage Co.,Ltd.,Wenzhou Zhejiang 325000,China)
Abstract:Wenzhou Drainage Co.,Ltd. South Sewage Treatment Plant combines domestic and foreign single-stage biological nitrogen removal and biofilm method
for single-stage biological nitrogen removal. In 2018, the same nitrification and denitrification biological aerated filter (NDN pool) process optimization and increase
the reflux ratio. The water quality data of NDN pools in 2017 and 2018 were compared and analyzed. The data showed that increasing the reflux ratio of the pool can
effectively improve the nitrification and single-stage biological nitrogen removal efficiency of the pool.
Key words:Simultaneous nitrification and denitrification biological aerated filter;Nitrification efficiency; Single-stage biological nitrogen removal efficiency;Reflux ratio
1 基本情况介绍
温州市南片污水处理厂采用“高标准、全除臭、组合式、全覆
盖”花园污水处理厂的设计理念建设，一期工程规模为4万m/d。于
2013年7月初正式开工，历时两年，于2015年4月24日建成通水。
出水排至温瑞塘河，出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》
（GB18918-2002）一级A排放标准。核心工艺采用法国威立雅的“Mutiflo
高效沉淀池 + Biostyr曝气生物滤池+Actiflo加砂沉淀池”组合工艺
（工艺流程详见图1），该工艺具有处理效果好、运行稳定、占地面
积小等优点。比较浙江省《城镇污水处理厂主要水污染物排放标准》
（DB33/2169-2018）与我厂目前出水水质，总氮和氨氮是主要限制指标。
因此，优化主体工艺（BAF--曝气生物滤池），提高水处理效果，是南
片厂提标改造工程完成前，排放水尽量接近“浙江省清洁排放标准”的
必要手段。这不仅有利于探索更具经济效益的生产模式切合污水厂本身
发展的需要，更有利于改善温州水生态环境。
3
化操作等。
Uemoto和Saiki研究分析发现，单独固定的硝化菌和反硝化菌运
行一段时间后，硝化菌会集中于外层，而反硝化菌则会集中在内层，中
间层则两者都存在。日本的Nakano使用了聚丙烯胺凝胶载体和微孔纤
维载体，这两种粒状载体具有不同溶解氧传递性，其分别用来富集硝化
菌和反硝化菌，将两种载体经固定微生物并按照比例混合，在适当溶解
氧浓度下，TN去除效果较好。另外，我国在强化生物单级脱氮方面也
有一定的研究，例如，曹国民等人通过固定化载体海藻酸钠和聚乙烯醇
混合固定硝化菌和反硝化菌，在好氧条件下，硝化和反硝化可行性及脱
氮特点表明，硝化菌和反硝化菌固定混合时，载体内部形成了适合硝化
和反硝化的环境，故而在好氧环境下，硝化和反硝化可以同时进行，实
现了单级生物脱氮，总无机氮的去除速率为0.13kgN/(m
3
·d)。硝化菌
和反硝化菌混合固定后，温度对其的影响较小，同时在较宽的溶解氧范
围内（2～6mg/L）保持稳定的脱氮速率。
3 研究成果
温州市南片污水处理厂在2018年6月开始，开展核心工艺同时硝
化反硝化曝气生物滤池提高硝化及单级生物脱氮效率的相关工艺优化研
究，通过现场试验及NDN池同期水质数据（2017年6—12月与2018年
6—12月）比较分析，可以看出提高NDN池回流比，能有效提升该池硝
图1 温州市排水有限公司南片污水处理厂工艺流程图
化及单级生物脱氮效率。
3.1 提高NDN池硝化效率
根据相关调查表明2017年（2017年6—12月）南片厂NDN池硝化
率为83.81%，未能实现完全硝化。自2018年6月开展工艺优化试验以来，
随着回流比的不断提升（平均回流比从2017年的1.22%提升至2018年
的57.48%），该池硝化率提升至92.66%，较2017年提高了8.85%，基
本实现了完全硝化。并且，污水处理能力也从2017年的1668.20m
3
/h
提升至1832.63m
3
/h，提高了9.86%。
HUANJINGYUFAZHAN
2 国内外研究现状和发展趋势
综合整个生物脱氮过程分析发现，硝化反应中耗氧、耗碱度，但是
碳源不消耗，而反硝化过程则不会发生耗氧，但是会产生碱度，同时消
耗一定量的碳源，从这个过程来看两者在多个方面都存在互补性，故而
在单体设备中实现连续脱氮过程的单级脱氮工艺一直是污水处理领域研
究的重点。所谓的单级生物脱氮技术就是硝化反硝化技术具体完全脱氮、
强化磷的去除，降低曝气需求，同时节省能耗、增加设备处理负荷、简
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环境与发展
SHIYANYANJIU
同时，比较2017年与2018年同期该池单位时间硝化量，2018
年单位时间硝化量为39.7450kg/h，比2017年单位时间硝化量
33.0787kg/h提高了6.6663kg/h。
图3 NDN池2017年与2018年同期单位时间总氮去除量与总氮去除率
提高NDN池硝化效率是提高该池单级生物脱氮效率的前提条件，由
图3可以看出在提高NDN池的回流比后，虽然TN除去率未有提升，但
单位时间TN去除量从2017年的4903.94g/h提升至2018年4906.83g/h，
硝化率（％）
94.00%
92.00%
90.00%
88.00%
86.00%
84.00%
82.00%
80.00%
78.00%
2017年2018年
83.81%
92.66%
提高了2.89g/h。
4 结语
综上所述，提高NDN池回流比，能有效提升NDN池硝化及单级生物
脱氮效率。也正是该池硝化及单级生物脱氮的有效提升，提升了整个系
统的氨氮及总氮处理能力。接下来我们将尝试通过降低进水水量、降低
单位曝气量、提高进水碳氮比、改用优势填料等方法来不断提高NDN池
单级生物脱氮效率。
参考文献
[1]于淼,马国胜.曝气生物滤池-后置反硝化处理农村低C/N污
水[J].水处理技术,2018,44(09):32-35.
[2]娄宏伟,邱兵,陈元彩,邵思城,雷鑫.缺氧-好氧曝气生物
滤池工艺深度处理尾水[J].环境科学与技术,2018,41(10):75-81.
收稿日期：2019-10-27
作者简介：郑茜茜（1986-），女，汉族，硕士研究生，中级职称，
研究方向为污水治理。
图2 NDN池2017年与2018年同期单位时间硝化量与硝化率的比较
3.2 提高NDN池单级生物脱氮效率
（上接第96页）
由表4可得，方法加标回收率为110%，符合实验要求；有证物质
稀释液进行6次分析，浓度均值为0.428mg/L（即实际浓度为42.8mg/L），
在有证物质置信浓度范围44.6±3.6mg/L内，且于真值相对偏差为4.0%，
结果合格。
参考文献
[1]马浩珂,王瑞娇,隋宇凡.阿特拉津对生物影响综述[J].科
技风,2019(20):143.
[2]国家环境保护总局 国家质量监督检验检疫总局.GB 3838-2002
地表水环境质量标准[S].北京：中国环境科学出版社,2002.
[3]环境保护部.HJ 587-2010 水质 阿特拉津的测定 高效液相色
谱法[S].北京：中国环境科学出版社,2010.
[4]环境保护部.HJ 754-2015 水质 阿特拉津的测定 气相色谱法
[S].北京：中国环境科学出版社,2015.
[5]陈波.新型样品前处理技术在环境有机污染物分析检测中的应
用研究[D].重庆：西南大学,2012.
[6]环境保护部.HJ 168-2010 环境监测 分析方法标准制修订技术
导则[S].北京：中国环境科学出版社,2010.
收稿日期：2019-09-22
作者简介：林炎平（1984-），男，汉族，研究生学历，工程师，
研究方向为环境监测工作。
3 结论
（1）全自动固相萃取仪用于水中的阿特拉津前处理，可实现全自
动地富集浓缩，操作简易，有机溶剂用量少，操作环节封闭，可有效提
高处理效率，减少有毒有害有机溶剂对操作人员的身体伤害及环境的污
染；（2）由于集中式生活饮用水源水中含有可能共存在紫外检测器上
有响应的有机物干扰，导致水样的阿特拉津假性检出。因此，分析样品
时需根据本地水样特性调整色谱条件，保证水样中有机物有效分离后，
再进行定性分析：（3）在0.1-1.0mg/L线性范围内，其相关系数达0.9998，
方法检出限为0.072μg/L，测定下限为0.288μg/L；（4）方法精密度
RSD为3.6%，精密度符合实验要求；加标回收率为110%，有证物质分析
结果在置信范围内，相对偏差为4.0%，方法准确度良好。
100
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