一、氨氮在水中的基础形态转化（物理化学转化）
1. 两种核心形态及特性
铵离子（NH₄⁺）：无毒、易溶于水、不可曝气挥发、可被硝化菌利用、稳定性强
游离氨（NH₃）：有毒性、可挥发、需转化为NH₄⁺才能参与硝化、可通过吹脱/蒸氨去除
2. 形态转化原理及影响因素
转化反应式：NH₄⁺ + OH⁻ ↔ NH₃·H₂O ↔ NH₃ ↑ + H₂O（可逆平衡，无微生物参与）
（1）pH值的影响（最关键）
pH＜7（酸性）：主要为NH₄⁺，NH₃占比＜1%，无毒难挥发
pH=7~7.5（中性）：NH₄⁺占比＞90%，NH₃占比＜10%，毒性低
pH＞7.5（碱性）：NH₃占比升高，pH=8.5时达50%，pH＞10时＞90%
工程意义：蒸氨/吹脱调pH10~11，生化池控制pH7.5~8.5
（2）温度的影响
温度升高：平衡右移，NH₃占比、挥发能力提升
具体规律：每升10℃，NH₃挥发速率增1~2倍
工程意义：冬季蒸氨/吹脱需提pH/延停留时间，生化池保温≥15℃
（3）其他辅助因素
盐度：盐度升高，抑制转化，高盐废水吹脱效率低
搅拌/曝气：碱性条件下，强度越大，加速NH₃逸出
二、氨氮的核心生化转化（脱氮关键：硝化+反硝化）
第一阶段：硝化反应（好氧环境，氨氮→硝态氮）
1. 反应主体（微生物）
亚硝化菌（AOB）：NH₄⁺→NO₂⁻，生长慢、敏感
硝化菌（NOB）：NO₂⁻→NO₃⁻，生长稍快、敏感
共性特点：自养菌（CO₂为碳源）、耗氧大、SRT15~25天、对毒性敏感
2. 转化步骤（好氧池）
第一步：亚硝化反应（限速步骤）
反应式：2NH₄⁺ + 3O₂ → 2NO₂⁻ + 2H₂O + 4H⁺ + 能量
细节：耗氧3.43g O₂/g NH₄⁺N，产H⁺使pH下降，需补碱度
第二步：硝化反应
反应式：2NO₂⁻ + O₂ → 2NO₃⁻ + 能量
细节：耗氧1.14g O₂/g NO₂⁻N，对pH影响小
3. 总反应及物料消耗
总反应式：NH₄⁺ + 2O₂ → NO₃⁻ + 2H⁺ + H₂O
氧气消耗：4.57g O₂/g NH₄⁺N（DO需2~3mg/L）
碱度消耗：7.14g CaCO₃/g NH₄⁺N，不足会抑制反应
4. 反应条件（工程控制）
DO：≥2mg/L，分布均匀，＜1mg/L反应停止
pH：7.5~8.5，＜6.5完全抑制
温度：20~30℃，＜15℃速率下降，＜5℃基本停止
SRT：≥15天，工业废水20~25天
毒性抑制：NH₃＞0.1mg/L抑制亚硝化菌，＞1mg/L抑制硝化菌
C/N：≤5:1，避免异养菌竞争
5. 转化结果及工程意义
直接结果：氨氮→硝态氮，氨氮达标，总氮不变
工程意义：去毒性、为反硝化供底物、同步去部分COD
第二阶段：反硝化反应（缺氧环境，硝态氮→氮气）
1. 反应主体（微生物）
反硝化菌：异养菌（假单胞菌、芽孢杆菌），需有机物碳源
核心特点：异养菌、需硝态氮替代氧气呼吸、生长快（SRT5~10天）、对DO敏感
2. 转化步骤（缺氧池）
四步连续反应：NO₃⁻→NO₂⁻→NO→N₂O→N₂↑（各步需对应菌种）
总反应式（甲醇为碳源）：6NO₃⁻ + 5CH₃OH → 3N₂↑ + 5CO₂ + 7H₂O + 6OH⁻
3. 核心关键点（工程控制）
（1）碳源需求（最关键）
碳源类型：内碳源（COD、BOD）、外碳源（甲醇、乙酸钠等）
C/N：5~8:1，＜5:1需加外碳源（1g NO₃⁻N对应1.5g甲醇）
（2）DO控制
DO＞0.5mg/L：反应停止；DO＜0.2mg/L：正常反应
控制方式：搅拌不曝气，DO维持0~0.5mg/L
（3）硝态氮来源：好氧池硝化液内回流，回流比200%~400%
4. 反应条件（工程控制）
DO：0~0.5mg/L，严禁曝气
pH：7.0~8.0，产OH⁻维持系统pH平衡
温度：20~30℃，＜10℃速率下降，耐低温优于硝化
C/N：5~8:1，内碳源不足补外碳源
SRT：5~10天，MLSS控制2000~4000mg/L
5. 转化结果及工程意义
直接结果：硝态氮→氮气逸出，总氮下降
工程意义：氨氮+总氮双重达标、减少碱度补充、同步去COD
三、氨氮的其他转化形式（辅助去除，工程常用）
1. 吹脱/蒸氨转化（物理转化，预处理）
原理：调pH10~11、加热（80~100℃）/曝气，促使NH₄⁺→NH₃，分离去除
转化形式：NH₄⁺→NH₃↑（物理挥发），需处理气相NH₃防二次污染
适用场景：高浓度氨氮废水（＞500mg/L），如焦化废水蒸氨
2. 化学沉淀转化（化学转化，应急/深度处理）
原理：投加磷酸二氢钠、氯化镁，与NH₄⁺生成磷酸铵镁（鸟粪石）沉淀
转化反应式：Mg²⁺ + NH₄⁺ + PO₄³⁻ + 6H₂O → MgNH₄PO₄·6H₂O ↓
适用场景：低浓度氨氮（＜100mg/L）深度处理/应急，优缺点明确
四、氨氮完整转化流程总结（A²/O工艺为例）
1. 进水：NH₄⁺（主）+NH₃（少）→厌氧池（不参与氨氮转化）
2. 好氧池：硝化反应，NH₄⁺→NO₂⁻→NO₃⁻，耗氧耗碱度
3. 内回流：好氧池硝化液→缺氧池，供反硝化底物
4. 缺氧池：反硝化反应，NO₃⁻→N₂↑，耗碳源产OH⁻
5. 二沉池：污泥沉淀，出水达标；污泥外回流至厌氧池
6. 预处理（可选）：蒸氨/吹脱，NH₄⁺→NH₃↑，降氨氮负荷
五、常见转化异常及应对措施
异常1：好氧池氨氮去除率低（出水超标）
原因：DO不足、pH偏低、温度低、SRT短、毒性抑制
应对：提曝气（DO≥2mg/L）、补碱度（pH7.5~8.5）、保温、延SRT、去毒性
异常2：缺氧池总氮去除率低（硝态氮超标）
原因：碳源不足、内回流比不足、DO过高。
转载自工业水处理
