CN117645380A - 一种生物脱氮系统及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及生物脱氮技术领域，具体为一种生物脱氮系统及其制备工艺，生物脱氮系统是由初级处理阶段、碳源和磷源调控阶段、生物反应器、硝化阶段、亚硝化阶段、溶解氧供应调控阶段、反硝化阶段、微生物调控和净化处理阶段组成。本发明中，首先引入外部碳源，此外，可以采用磷的化学沉淀或添加磷酸盐来提供足够的磷源，然后通过监测和控制进水水质的变化，通过调整进水水质、系统的操作参数或采用适当的前处理单元，再增加氧气供应，如增加曝气设备、提高曝气强度、改善废水通气性等措施，以保证系统中的氧气浓度满足微生物的需要，最后引入具有高效硝化和反硝化能力的微生物菌种，可以加速系统的启动和稳定运行。
Description
技术领域
本发明涉及生物脱氮技术领域，尤其涉及一种生物脱氮系统及其制备工艺。
背景技术
生物脱氮是一种通过生物过程从废水或污染源中去除氮化物(如氨氮和硝酸盐)的方法，从而常用于污水处理领域，在污水处理生物脱氮过程中，缺乏碳源和磷源可能限制微生物的活性和氮的去除效率，生物脱氮系统可能对于进水水质的变化敏感，可能导致系统的处理性能波动，生物脱氮过程中，微生物需要充足的溶解氧来完成氮化反应，而高氧需求可能限制了系统的处理能力，且生物脱氮系统的启动阶段需要一定的时间和条件，可能面临难以启动的问题，所以需要进行改进。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种生物脱氮系统及其制备工艺。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种生物脱氮系统是由初级处理阶段、碳源和磷源调控阶段、生物反应器、硝化阶段、亚硝化阶段、溶解氧供应调控阶段、反硝化阶段、微生物调控和净化处理阶段组成，所述初级处理阶段包括格栅过滤、沉沙池和污泥处理，所述碳源和磷源调控阶段包括碳源调控和碳源调控，所述碳源调控包括碳源投加和碳氮比调节，所述磷源调控包括磷源去除和磷循环利用。
作为本发明的进一步方案：所述生物反应器包括曝气槽、生物滤池、活性污泥法、厌氧反应器和生物转化反应器，所述硝化阶段包括亚硝化过程和硝化过程，所述亚硝化阶段包括亚硝酸盐转化过程。
作为本发明的进一步方案：所述溶解氧供应调控阶段包括曝气系统和溶解氧控制，所述反硝化阶段包括反硝化过程和碳源供应，所述微生物调控包括调控微生物群落和控制微生物活性，所述净化处理阶段包括但不限于生物滤池、植物人工湿地、活性炭吸附等。
一种生物脱氮制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1：初级处理，进入生物脱氮系统的废水首先需要经过初级处理，这包括物理处理步骤，如格栅过滤和沉沙池，用于去除大颗粒物和固体悬浮物，这些预处理步骤旨在保护后续的生物处理单元，以防止堵塞和损坏；
S2：碳源和磷源调控：在生物脱氮系统中，添加外部碳源和磷源是解决营养物质限制的一种常见方法，碳源可以是有机物，如乙酸钠、乳清等，它们提供微生物用于碳代谢和能量获取的来源。磷源可能通过化学沉淀或添加磷酸盐的方式来提供，以满足微生物的磷需求。调节碳源和磷源的添加量可以优化微生物代谢和脱氮效率；
S3：生物反应器，生物脱氮系统通常包括生物滤池或生物接触氧化池等生物反应器，用于生物附着和生物脱氮过程，这些反应器中填充着生物脱氮装置，提供了微生物生长的表面，废水在这些填料上流过，与附着在填料表面的微生物进行氧化和还原反应；
S4：硝化阶段，在生物脱氮过程中，废水中的氨氮被硝化细菌氧化为亚硝酸盐，硝化细菌利用添加的碳源作为能源，将氨氮转化为亚硝酸盐，这个过程通常发生在含氧环境中，需要充足的溶解氧供应；
S5：亚硝化阶段，亚硝酸盐经过适宜的环境条件和适当的微生物代谢，被亚硝化细菌氧化为硝酸盐，这个阶段也需要适当的溶解氧水平和合适的反应条件；
S6：溶解氧供应调控，在生物脱氮系统中，充足的溶解氧供应对于微生物的正常运行和氮化反应至关重要，通过增加氧气供应，如提高曝气设备的曝气强度、改善废水通气性等措施，可以确保系统中的溶解氧浓度满足微生物的需求；
S7：反硝化阶段，在无氧或低氧条件下，反硝化细菌利用硝酸盐作为电子受体，将其还原为氮气，这个过程是通过代谢产生能量，并将硝酸盐还原为氮气释放到大气中，这一阶段利用了反硝化细菌的能力来完成氮气的释放和脱氮过程；
S8：微生物调控，在生物脱氮系统中，选择具有高效硝化和反硝化能力的微生物菌种是至关重要的，引入这些菌种可以加速系统的启动和稳定运行，并提高氮化效率；
S9：净化处理，经过生物脱氮过程后，废水中的氮已被转化为氮气并释放到大气中，此外，生物脱氮过程还可减少废水中的其他污染物，最后，经过净化处理的水可以进一步流入后续的处理单元，如沉淀池、消毒单元等，以最终达到符合环境要求和标准的出水质量。
在S1中，初级处理包括，
(1)、格栅过滤：废水首先经过格栅过滤，这是一种物理过程，通过格栅将废水中的较大颗粒物拦截下来，格栅通常由金属条、塑料条或网格组成，其间隔可以根据需要调整，较大的固体悬浮物，如树叶、纸张、塑料袋等，会被格栅拦截并移除；
(2)、沉沙池：格栅过滤之后，废水进入沉沙池。沉沙池是一种容器，通过静态沉降原理将废水中的沉积物沉淀下来，在沉沙池中，废水的流速减慢，使得固体悬浮物有足够的时间沉降到底部，随着时间的推移，沉积在底部的固体物质会形成污泥，而清水则从沉沙池的上部流出；
(3)、沉沙池：格栅过滤之后，废水进入沉沙池，沉沙池是一种容器，通过静态沉降原理将废水中的沉积物沉淀下来，在沉沙池中，废水的流速减慢，使得固体悬浮物有足够的时间沉降到底部，随着时间的推移，沉积在底部的固体物质会形成污泥，而清水则从沉沙池的上部流出。
在S2中，碳源和磷源调控包括碳源调控和磷源调控，
(1)、碳源调控包括，
碳源投加：向废水中添加外部碳源，如乙酸钠、乙醇等有机物，以提供生物脱氮或生物除磷过程所需的碳源，这些碳源可以促进有益菌群的生长，加强脱氮和除磷反应，提高废水处理效果；
碳源投加：向废水中添加外部碳源，如乙酸钠、乙醇等有机物，以提供生物脱氮或生物除磷过程所需的碳源，这些碳源可以促进有益菌群的生长，加强脱氮和除磷反应，提高废水处理效果；
(2)、磷源调控包括，
磷源去除：通过化学加药或物理方法去除废水中的磷源，常用的方法包括磷酸盐沉淀、金属盐投加和吸附剂等，以将磷固定在沉淀物中或吸附到固体表面上；
磷源去除：通过化学加药或物理方法去除废水中的磷源，常用的方法包括磷酸盐沉淀、金属盐投加和吸附剂等，以将磷固定在沉淀物中或吸附到固体表面上。
在S3中，生物反应器包括，
(1)、曝气槽：曝气槽是用于废水处理中的生物降解过程的常见反应器，在曝气槽中，废水被注入，然后通过向水体中注入气泡或搅拌以提供氧气，促进废水中微生物的生长和代谢，从而完成废水的降解和处理；
(2)、生物滤池：生物滤池是一种使用生物膜或固定化生物的反应器，废水通过滤料层或支撑物，废水中的有机物通过生物膜附着在滤料表面或固定化生物上进行生物降解；
(3)、活性污泥法：活性污泥法是一种常见的生物处理技术，包括曝气槽和沉淀池，在曝气槽中，废水与活性污泥混合，微生物利用有机物进行降解，然后，废水进入沉淀池，使活性污泥与水体分离，并将活性污泥返回曝气槽以维持生物降解过程；
(4)、厌氧反应器：厌氧反应器用于在缺氧或无氧条件下进行生物降解，常见的厌氧反应器包括厌氧池、厌氧消化池和厌氧颗粒污泥反应器等；
(5)、生物转化反应器：生物转化反应器是一种用于生产目的的生物反应器，例如发酵反应器、生物反应器用于生物催化或生物转化的生物制药工艺。
在S4和S5中，硝化阶段包括，
(1)、亚硝化过程：亚硝化是将氨氮(NH3-N)氧化为亚硝酸盐氮(NO2-N)的过程，这一过程由亚硝化细菌(如属于Nitrosomonas属的细菌)完成；
(2)、硝化过程：硝化是将亚硝酸盐氮(NO2-N)进一步氧化为硝酸盐氮(NO3-N)的过程，这一过程由硝化细菌(如属于Nitrobacter属的细菌)完成；
硝化阶段包括，
亚硝酸盐转化过程：亚硝酸盐可以进一步被细菌氧化为硝酸盐，完成亚硝酸盐到硝酸盐之间的转化，这一过程也涉及亚硝化细菌。
在S6和S7中，溶解氧供应调控阶段包括，
(1)曝气系统：通过向废水中注入气泡或通过机械搅拌等方式，提供充足的氧气供给微生物进行降解反应，曝气系统可以包括曝气槽、曝气器、气泡分配系统等；
(2)溶解氧控制：通过监测和调节曝气速率、气体分布和曝气时间等因素，确保废水中的溶解氧浓度达到适宜水平，以满足微生物代谢需求；
反硝化阶段包括，
(1)反硝化过程：反硝化是将硝酸盐氮(NO3-N)还原为氮气(N2)的过程，这一过程由反硝化细菌(如属于Denitrifying bacteria属的细菌)完成；
(2)碳源供应：为反硝化过程提供有机碳源，如乙酸、乙醇等，有机碳源能够提供电子供体，促进硝酸盐的还原过程。
在S8和S9中，微生物调控包括，
(1)、调控微生物群落：通过合理调控废水中的微生物群落结构，优化微生物种类和比例，从而提高废水处理效果，例如，注入特定菌种或添加适宜的细菌培养物来改变微生物群落的组成。
(2)、控制微生物活性：调节废水pH、温度、营养物质、氧化还原电位等环境因素，以促进目标微生物代谢活性，增强降解反应和脱氮除磷等过程净化处理阶段包括，
深度处理过程：包括生物滤池、植物人工湿地、活性炭吸附等净化处理单元，用于进一步去除废水中的悬浮物、有机物、微污染物和营养物质，这些过程通过物理、化学和生物机制来提高废水的质量和达标排放要求。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
本发明中，首先引入外部碳源，如乙酸钠、乳清等，以提供足够的碳源供微生物利用，此外，可以采用磷的化学沉淀或添加磷酸盐来提供足够的磷源，然后通过监测和控制进水水质的变化，通过调整进水水质、系统的操作参数或采用适当的前处理单元，如中和、混凝等，来减少进水水质的波动，再增加氧气供应，如增加曝气设备、提高曝气强度、改善废水通气性等措施，以保证系统中的氧气浓度满足微生物的需要，最后引入具有高效硝化和反硝化能力的微生物菌种，如硝酸盐还原菌、反硝化细菌等，可以加速系统的启动和稳定运行。
附图说明
图1为本发明提出一种生物脱氮系统及其制备工艺的流程图；
图2为本发明提出一种生物脱氮系统及其制备工艺的初级处理阶段流程图；
图3为本发明提出一种生物脱氮系统及其制备工艺的碳源和磷源调控阶段流程图；
图4为本发明提出一种生物脱氮系统及其制备工艺的生物反应器的流程图；
图5为本发明提出一种生物脱氮系统及其制备工艺的硝化阶段和亚硝化阶段流程图；
图6为本发明提出一种生物脱氮系统及其制备工艺的溶解氧供应调控阶段和反硝化阶段流程图；
图7为本发明提出一种生物脱氮系统及其制备工艺的微生物调控和净化处理阶段流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
实施例一
请参阅图1-7，一种生物脱氮系统是由初级处理阶段、碳源和磷源调控阶段、生物反应器、硝化阶段、亚硝化阶段、溶解氧供应调控阶段、反硝化阶段、微生物调控和净化处理阶段组成，所述初级处理阶段包括格栅过滤、沉沙池和污泥处理，所述碳源和磷源调控阶段包括碳源调控和碳源调控，所述碳源调控包括碳源投加和碳氮比调节，所述磷源调控包括磷源去除和磷循环利用，所述生物反应器包括曝气槽、生物滤池、活性污泥法、厌氧反应器和生物转化反应器，所述硝化阶段包括亚硝化过程和硝化过程，所述亚硝化阶段包括亚硝酸盐转化过程，所述溶解氧供应调控阶段包括曝气系统和溶解氧控制，所述反硝化阶段包括反硝化过程和碳源供应，所述微生物调控包括调控微生物群落和控制微生物活性，所述净化处理阶段包括但不限于生物滤池、植物人工湿地、活性炭吸附等。
请参阅图1-7，一种生物脱氮制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1：初级处理，进入生物脱氮系统的废水首先需要经过初级处理，这包括物理处理步骤，如格栅过滤和沉沙池，用于去除大颗粒物和固体悬浮物，这些预处理步骤旨在保护后续的生物处理单元，以防止堵塞和损坏；
S2：碳源和磷源调控：在生物脱氮系统中，添加外部碳源和磷源是解决营养物质限制的一种常见方法，碳源可以是有机物，如乙酸钠、乳清等，它们提供微生物用于碳代谢和能量获取的来源。磷源可能通过化学沉淀或添加磷酸盐的方式来提供，以满足微生物的磷需求。调节碳源和磷源的添加量可以优化微生物代谢和脱氮效率；
S3：生物反应器，生物脱氮系统通常包括生物滤池或生物接触氧化池等生物反应器，用于生物附着和生物脱氮过程，这些反应器中填充着生物脱氮装置，提供了微生物生长的表面，废水在这些填料上流过，与附着在填料表面的微生物进行氧化和还原反应；
S4：硝化阶段，在生物脱氮过程中，废水中的氨氮被硝化细菌氧化为亚硝酸盐，硝化细菌利用添加的碳源作为能源，将氨氮转化为亚硝酸盐，这个过程通常发生在含氧环境中，需要充足的溶解氧供应；
S5：亚硝化阶段，亚硝酸盐经过适宜的环境条件和适当的微生物代谢，被亚硝化细菌氧化为硝酸盐，这个阶段也需要适当的溶解氧水平和合适的反应条件；
S6：溶解氧供应调控，在生物脱氮系统中，充足的溶解氧供应对于微生物的正常运行和氮化反应至关重要，通过增加氧气供应，如提高曝气设备的曝气强度、改善废水通气性等措施，可以确保系统中的溶解氧浓度满足微生物的需求；
S7：反硝化阶段，在无氧或低氧条件下，反硝化细菌利用硝酸盐作为电子受体，将其还原为氮气，这个过程是通过代谢产生能量，并将硝酸盐还原为氮气释放到大气中，这一阶段利用了反硝化细菌的能力来完成氮气的释放和脱氮过程；
S8：微生物调控，在生物脱氮系统中，选择具有高效硝化和反硝化能力的微生物菌种是至关重要的，引入这些菌种可以加速系统的启动和稳定运行，并提高氮化效率；
S9：净化处理，经过生物脱氮过程后，废水中的氮已被转化为氮气并释放到大气中，此外，生物脱氮过程还可减少废水中的其他污染物，最后，经过净化处理的水可以进一步流入后续的处理单元，如沉淀池、消毒单元等，以最终达到符合环境要求和标准的出水质量。
请参阅图2，在S1中，初级处理包括，
(1)、格栅过滤：废水首先经过格栅过滤，这是一种物理过程，通过格栅将废水中的较大颗粒物拦截下来，格栅通常由金属条、塑料条或网格组成，其间隔可以根据需要调整，较大的固体悬浮物，如树叶、纸张、塑料袋等，会被格栅拦截并移除；
(2)、沉沙池：格栅过滤之后，废水进入沉沙池。沉沙池是一种容器，通过静态沉降原理将废水中的沉积物沉淀下来，在沉沙池中，废水的流速减慢，使得固体悬浮物有足够的时间沉降到底部，随着时间的推移，沉积在底部的固体物质会形成污泥，而清水则从沉沙池的上部流出；
(3)、沉沙池：格栅过滤之后，废水进入沉沙池，沉沙池是一种容器，通过静态沉降原理将废水中的沉积物沉淀下来，在沉沙池中，废水的流速减慢，使得固体悬浮物有足够的时间沉降到底部，随着时间的推移，沉积在底部的固体物质会形成污泥，而清水则从沉沙池的上部流出。
请参阅图3，在S2中，碳源和磷源调控包括碳源调控和磷源调控，
(1)、碳源调控包括，
碳源投加：向废水中添加外部碳源，如乙酸钠、乙醇等有机物，以提供生物脱氮或生物除磷过程所需的碳源，这些碳源可以促进有益菌群的生长，加强脱氮和除磷反应，提高废水处理效果；
碳源投加：向废水中添加外部碳源，如乙酸钠、乙醇等有机物，以提供生物脱氮或生物除磷过程所需的碳源，这些碳源可以促进有益菌群的生长，加强脱氮和除磷反应，提高废水处理效果；
(2)、磷源调控包括，
磷源去除：通过化学加药或物理方法去除废水中的磷源，常用的方法包括磷酸盐沉淀、金属盐投加和吸附剂等，以将磷固定在沉淀物中或吸附到固体表面上；
磷源去除：通过化学加药或物理方法去除废水中的磷源，常用的方法包括磷酸盐沉淀、金属盐投加和吸附剂等，以将磷固定在沉淀物中或吸附到固体表面上。
请参阅图4，在S3中，生物反应器包括，
(1)、曝气槽：曝气槽是用于废水处理中的生物降解过程的常见反应器，在曝气槽中，废水被注入，然后通过向水体中注入气泡或搅拌以提供氧气，促进废水中微生物的生长和代谢，从而完成废水的降解和处理；
(2)、生物滤池：生物滤池是一种使用生物膜或固定化生物的反应器，废水通过滤料层或支撑物，废水中的有机物通过生物膜附着在滤料表面或固定化生物上进行生物降解；
(3)、活性污泥法：活性污泥法是一种常见的生物处理技术，包括曝气槽和沉淀池，在曝气槽中，废水与活性污泥混合，微生物利用有机物进行降解，然后，废水进入沉淀池，使活性污泥与水体分离，并将活性污泥返回曝气槽以维持生物降解过程；
(4)、厌氧反应器：厌氧反应器用于在缺氧或无氧条件下进行生物降解，常见的厌氧反应器包括厌氧池、厌氧消化池和厌氧颗粒污泥反应器等；
(5)、生物转化反应器：生物转化反应器是一种用于生产目的的生物反应器，例如发酵反应器、生物反应器用于生物催化或生物转化的生物制药工艺。
请参阅图5，在S4和S5中，硝化阶段包括，
(1)、亚硝化过程：亚硝化是将氨氮(NH3-N)氧化为亚硝酸盐氮(NO2-N)的过程，这一过程由亚硝化细菌(如属于Nitrosomonas属的细菌)完成；
(2)、硝化过程：硝化是将亚硝酸盐氮(NO2-N)进一步氧化为硝酸盐氮(NO3-N)的过程，这一过程由硝化细菌(如属于Nitrobacter属的细菌)完成；
硝化阶段包括，
亚硝酸盐转化过程：亚硝酸盐可以进一步被细菌氧化为硝酸盐，完成亚硝酸盐到硝酸盐之间的转化，这一过程也涉及亚硝化细菌。
请参阅图6，在S6和S7中，溶解氧供应调控阶段包括，
(1)曝气系统：通过向废水中注入气泡或通过机械搅拌等方式，提供充足的氧气供给微生物进行降解反应，曝气系统可以包括曝气槽、曝气器、气泡分配系统等；
(2)溶解氧控制：通过监测和调节曝气速率、气体分布和曝气时间等因素，确保废水中的溶解氧浓度达到适宜水平，以满足微生物代谢需求；
反硝化阶段包括，
(1)反硝化过程：反硝化是将硝酸盐氮(NO3-N)还原为氮气(N2)的过程，这一过程由反硝化细菌(如属于Denitrifying bacteria属的细菌)完成；
(2)碳源供应：为反硝化过程提供有机碳源，如乙酸、乙醇等，有机碳源能够提供电子供体，促进硝酸盐的还原过程。
请参阅图7，在S8和S9中，微生物调控包括，
(1)、调控微生物群落：通过合理调控废水中的微生物群落结构，优化微生物种类和比例，从而提高废水处理效果，例如，注入特定菌种或添加适宜的细菌培养物来改变微生物群落的组成。
(2)、控制微生物活性：调节废水pH、温度、营养物质、氧化还原电位等环境因素，以促进目标微生物代谢活性，增强降解反应和脱氮除磷等过程净化处理阶段包括，
深度处理过程：包括生物滤池、植物人工湿地、活性炭吸附等净化处理单元，用于进一步去除废水中的悬浮物、有机物、微污染物和营养物质，这些过程通过物理、化学和生物机制来提高废水的质量和达标排放要求。
本发明中，首先引入外部碳源，如乙酸钠、乳清等，以提供足够的碳源供微生物利用，此外，可以采用磷的化学沉淀或添加磷酸盐来提供足够的磷源，然后通过监测和控制进水水质的变化，通过调整进水水质、系统的操作参数或采用适当的前处理单元，如中和、混凝等，来减少进水水质的波动，再增加氧气供应，如增加曝气设备、提高曝气强度、改善废水通气性等措施，以保证系统中的氧气浓度满足微生物的需要，最后引入具有高效硝化和反硝化能力的微生物菌种，如硝酸盐还原菌、反硝化细菌等，可以加速系统的启动和稳定运行。
以上，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其他领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (10)
1.一种生物脱氮系统，其特征在于：所述生物脱氮系统是由初级处理阶段、碳源和磷源调控阶段、生物反应器、硝化阶段、亚硝化阶段、溶解氧供应调控阶段、反硝化阶段、微生物调控和净化处理阶段组成，所述初级处理阶段包括格栅过滤、沉沙池和污泥处理，所述碳源和磷源调控阶段包括碳源调控和碳源调控，所述碳源调控包括碳源投加和碳氮比调节，所述磷源调控包括磷源去除和磷循环利用。
2.根据权利要求1所述的生物脱氮系统，其特征在于：所述生物反应器包括曝气槽、生物滤池、活性污泥法、厌氧反应器和生物转化反应器，所述硝化阶段包括亚硝化过程和硝化过程，所述亚硝化阶段包括亚硝酸盐转化过程。
3.根据权利要求1所述的生物脱氮系统，其特征在于：所述溶解氧供应调控阶段包括曝气系统和溶解氧控制，所述反硝化阶段包括反硝化过程和碳源供应，所述微生物调控包括调控微生物群落和控制微生物活性，所述净化处理阶段包括但不限于生物滤池、植物人工湿地、活性炭吸附等。
4.一种生物脱氮制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1：初级处理，进入生物脱氮系统的废水首先需要经过初级处理，这包括物理处理步骤，如格栅过滤和沉沙池，用于去除大颗粒物和固体悬浮物，这些预处理步骤旨在保护后续的生物处理单元，以防止堵塞和损坏；
S2：碳源和磷源调控：在生物脱氮系统中，添加外部碳源和磷源是解决营养物质限制的一种常见方法，碳源可以是有机物，如乙酸钠、乳清等，它们提供微生物用于碳代谢和能量获取的来源。磷源可能通过化学沉淀或添加磷酸盐的方式来提供，以满足微生物的磷需求。调节碳源和磷源的添加量可以优化微生物代谢和脱氮效率；
S3：生物反应器，生物脱氮系统通常包括生物滤池或生物接触氧化池等生物反应器，用于生物附着和生物脱氮过程，这些反应器中填充着生物脱氮装置，提供了微生物生长的表面，废水在这些填料上流过，与附着在填料表面的微生物进行氧化和还原反应；
S4：硝化阶段，在生物脱氮过程中，废水中的氨氮被硝化细菌氧化为亚硝酸盐，硝化细菌利用添加的碳源作为能源，将氨氮转化为亚硝酸盐，这个过程通常发生在含氧环境中，需要充足的溶解氧供应；
S5：亚硝化阶段，亚硝酸盐经过适宜的环境条件和适当的微生物代谢，被亚硝化细菌氧化为硝酸盐，这个阶段也需要适当的溶解氧水平和合适的反应条件；
S6：溶解氧供应调控，在生物脱氮系统中，充足的溶解氧供应对于微生物的正常运行和氮化反应至关重要，通过增加氧气供应，如提高曝气设备的曝气强度、改善废水通气性等措施，可以确保系统中的溶解氧浓度满足微生物的需求；
S7：反硝化阶段，在无氧或低氧条件下，反硝化细菌利用硝酸盐作为电子受体，将其还原为氮气，这个过程是通过代谢产生能量，并将硝酸盐还原为氮气释放到大气中，这一阶段利用了反硝化细菌的能力来完成氮气的释放和脱氮过程；
S8：微生物调控，在生物脱氮系统中，选择具有高效硝化和反硝化能力的微生物菌种是至关重要的，引入这些菌种可以加速系统的启动和稳定运行，并提高氮化效率；
S9：净化处理，经过生物脱氮过程后，废水中的氮已被转化为氮气并释放到大气中，此外，生物脱氮过程还可减少废水中的其他污染物，最后，经过净化处理的水可以进一步流入后续的处理单元，如沉淀池、消毒单元等，以最终达到符合环境要求和标准的出水质量。
5.根据权利要求4所述的生物脱氮制备工艺，其特征在于：在S1中，初级处理包括，
(1)、格栅过滤：废水首先经过格栅过滤，这是一种物理过程，通过格栅将废水中的较大颗粒物拦截下来，格栅通常由金属条、塑料条或网格组成，其间隔可以根据需要调整，较大的固体悬浮物，如树叶、纸张、塑料袋等，会被格栅拦截并移除；
(2)、沉沙池：格栅过滤之后，废水进入沉沙池。沉沙池是一种容器，通过静态沉降原理将废水中的沉积物沉淀下来，在沉沙池中，废水的流速减慢，使得固体悬浮物有足够的时间沉降到底部，随着时间的推移，沉积在底部的固体物质会形成污泥，而清水则从沉沙池的上部流出；
(3)、沉沙池：格栅过滤之后，废水进入沉沙池，沉沙池是一种容器，通过静态沉降原理将废水中的沉积物沉淀下来，在沉沙池中，废水的流速减慢，使得固体悬浮物有足够的时间沉降到底部，随着时间的推移，沉积在底部的固体物质会形成污泥，而清水则从沉沙池的上部流出。
6.根据权利要求4所述的生物脱氮制备工艺，其特征在于：在S2中，碳源和磷源调控包括碳源调控和磷源调控，
(1)、碳源调控包括，
碳源投加：向废水中添加外部碳源，如乙酸钠、乙醇等有机物，以提供生物脱氮或生物除磷过程所需的碳源，这些碳源可以促进有益菌群的生长，加强脱氮和除磷反应，提高废水处理效果；
碳源投加：向废水中添加外部碳源，如乙酸钠、乙醇等有机物，以提供生物脱氮或生物除磷过程所需的碳源，这些碳源可以促进有益菌群的生长，加强脱氮和除磷反应，提高废水处理效果；
(2)、磷源调控包括，
磷源去除：通过化学加药或物理方法去除废水中的磷源，常用的方法包括磷酸盐沉淀、金属盐投加和吸附剂等，以将磷固定在沉淀物中或吸附到固体表面上；
磷源去除：通过化学加药或物理方法去除废水中的磷源，常用的方法包括磷酸盐沉淀、金属盐投加和吸附剂等，以将磷固定在沉淀物中或吸附到固体表面上。
7.根据权利要求4所述的生物脱氮制备工艺，其特征在于：在S3中，生物反应器包括，
(1)、曝气槽：曝气槽是用于废水处理中的生物降解过程的常见反应器，在曝气槽中，废水被注入，然后通过向水体中注入气泡或搅拌以提供氧气，促进废水中微生物的生长和代谢，从而完成废水的降解和处理；
(2)、生物滤池：生物滤池是一种使用生物膜或固定化生物的反应器，废水通过滤料层或支撑物，废水中的有机物通过生物膜附着在滤料表面或固定化生物上进行生物降解；
(3)、活性污泥法：活性污泥法是一种常见的生物处理技术，包括曝气槽和沉淀池，在曝气槽中，废水与活性污泥混合，微生物利用有机物进行降解，然后，废水进入沉淀池，使活性污泥与水体分离，并将活性污泥返回曝气槽以维持生物降解过程；
(4)、厌氧反应器：厌氧反应器用于在缺氧或无氧条件下进行生物降解，常见的厌氧反应器包括厌氧池、厌氧消化池和厌氧颗粒污泥反应器等；
(5)、生物转化反应器：生物转化反应器是一种用于生产目的的生物反应器，例如发酵反应器、生物反应器用于生物催化或生物转化的生物制药工艺。
8.根据权利要求4所述的生物脱氮制备工艺，其特征在于：在S4和S5中，硝化阶段包括，
(1)、亚硝化过程：亚硝化是将氨氮(NH3-N)氧化为亚硝酸盐氮(NO2-N)的过程，这一过程由亚硝化细菌(如属于Nitrosomonas属的细菌)完成；
(2)、硝化过程：硝化是将亚硝酸盐氮(NO2-N)进一步氧化为硝酸盐氮(NO3-N)的过程，这一过程由硝化细菌(如属于Nitrobacter属的细菌)完成；
硝化阶段包括，
亚硝酸盐转化过程：亚硝酸盐可以进一步被细菌氧化为硝酸盐，完成亚硝酸盐到硝酸盐之间的转化，这一过程也涉及亚硝化细菌。
9.根据权利要求4所述的生物脱氮制备工艺，其特征在于：在S6和S7中，溶解氧供应调控阶段包括，
(1)曝气系统：通过向废水中注入气泡或通过机械搅拌等方式，提供充足的氧气供给微生物进行降解反应，曝气系统可以包括曝气槽、曝气器、气泡分配系统等；
(2)溶解氧控制：通过监测和调节曝气速率、气体分布和曝气时间等因素，确保废水中的溶解氧浓度达到适宜水平，以满足微生物代谢需求；
反硝化阶段包括，
(1)反硝化过程：反硝化是将硝酸盐氮(NO3-N)还原为氮气(N2)的过程，这一过程由反硝化细菌(如属于Denitrifying bacteria属的细菌)完成；
(2)碳源供应：为反硝化过程提供有机碳源，如乙酸、乙醇等，有机碳源能够提供电子供体，促进硝酸盐的还原过程。
10.根据权利要求4所述的生物脱氮制备工艺，其特征在于：在S8和S9中，微生物调控包括，
(1)、调控微生物群落：通过合理调控废水中的微生物群落结构，优化微生物种类和比例，从而提高废水处理效果，例如，注入特定菌种或添加适宜的细菌培养物来改变微生物群落的组成。
(2)、控制微生物活性：调节废水pH、温度、营养物质、氧化还原电位等环境因素，以促进目标微生物代谢活性，增强降解反应和脱氮除磷等过程
净化处理阶段包括，
深度处理过程：包括生物滤池、植物人工湿地、活性炭吸附等净化处理单元，用于进一步去除废水中的悬浮物、有机物、微污染物和营养物质，这些过程通过物理、化学和生物机制来提高废水的质量和达标排放要求。
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