随着现代化城市建设不断推进，污水处理问题备受关注，从2022年有关报告显示数据看，全面共排放总磷（TP）5.9×104 t、化学需氧量（COD）5.671×106t、总氮（TN）1.176×106t，从这一数据不难看出，污水处理中最为主要的任务就是去除氮磷污染物。可实际上，由于城市每年COD去除量一直在不断增加，但氮磷污染物的去除量却未能发生较大变化，以致无法满足城市污水处理要求。因此，必须深入研究新型技术，提高氮磷去除效率。

我国一直致力于研究污水处理工艺技术，经过多年实践研究，目前已有很多处理工艺方法，如开普敦大学（UCT）工艺、改良UCT工艺、氧化沟工艺。除此之外，还有TETRA深度脱氮、SBR、A/O 工艺、A2/O工艺、改良A2/O等污水处理工艺方法，在有机物、氮、磷去除应用中具有一定效果。

（一）倒置 A2/O 工艺

该处理工艺主要方法就是调换缺氧池、厌氧池原本的次序，实现A2/O工艺处理过程中，系统除磷效果、厌氧环境可以有效避免受到高浓度硝酸盐氮的影响。可实际操作中，由于厌氧池中进行反硝化处理时，要额外投加碳源，非常不利于厌氧释磷，导致除磷效率大大降低。

（二）SBR污水处理工艺

SBR污水处理工艺即序列间歇式活性污泥法。此处理工艺能够很好地改善因水质、水量变化产生的影响，进而提高去除效率。与传统污水处理工艺不同，其方法就是硝化、反硝化过程在同一单体内完成，合理利用参数实现工艺的控制，主要特征是在运行上的有序和间歇操作。

SBR技术的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统。但从实际应用效果看，因为交替运行，会直接影响生物菌群的正常生存，极有可能出现一种生物增长较快而其他生物被抑制生长的情况。

（三）合成工艺

在UCT工艺基础上实施调整和优化，组建由厌氧池、好氧池、沉淀池与两个缺氧池组成的工艺体系。在整个工艺实践中，两个缺氧池发挥了重要作用，其中缺氧1池中经过沉淀处理后，可以补充池内流失的污泥。并且污泥中掺杂着硝态氮，同样可以借助1池进行去除。除此之外，缺氧2池也会回收好氧池混合液，并在反硝化作用下构建良好的厌氧环境，切实提高系统除磷效率和效果。

总体来看，虽然传统污水处理工艺中特点较为明显，可实践中也表现出较多缺点，比如结构较为复杂，对管理提出较高要求，而且能耗较高，工艺流程非常长，从整体上看，运行效果极其不稳定。

（一）同步硝化反硝化除磷

同步硝化反硝化（SND）作为一种新型硝化反硝化技术，该技术主要应用方法就是利用同一反应器，同时处理硝化和反硝化过程。在同步硝化反硝化除磷系统基础上，衍生的各类新工艺、新技术都表现出了良好的耐受性，同时，处于低C/N污水环境中也可以获得不错的去除效果，具有很大应用价值，值得进一步推广。同步硝化反硝化除磷属于一种高效性、易操作的脱氮除磷技术，对推进生物池一体化发展具有重要促进作用，在未来发展应用中将获得不错的效果。

从当前该工艺技术实际应用情况看，还存在溶解氧、污泥形态等环节的限制，比如，生物硝化和反硝化所需氧环境存在明显差异，无法保证各个进程顺利实施，容易造成SND率偏低，降低去除效率。因此，如何有效控制反应器内溶解氧成为该工艺技术未来需要解决的问题。

（二）反硝化除磷

反硝化聚磷菌是20世纪80年代国外研究者发现的一类新型聚磷菌，可用于除磷工艺。反硝化除磷工艺方法最大的特点就是处于缺氧条件下可以同时去除氮磷污染物。与传统工艺除磷方法相比，该方法能够同步脱氮除磷，实现了“一碳两用”效果，该处理技术可以有效减少污水脱氮除磷处理中出现的大能耗问题，可以节约曝气系统能耗，同时可以减少碳源需求，并且在污泥产量方面也可以减少50%。

虽然优势明显，但从污水处理实际应用看，也表现出一定的缺陷和问题。因此，为了更好地提升反硝化除磷效果，在实际应用过程中，必须合理控制C/N，并且要在加入硝酸盐时注意选用合理的投加方式。不仅如此，由于反硝化除磷菌技术需要较长的时间，这就决定了控制反应器内污泥停留时间不能过短，只有保证停留足够的时间，才能为反硝化除磷菌提供所需环境。反硝化除磷技术污泥产量不多，但对于后续污泥工作提出较大难度，如果处理不及时、不科学，会导致释磷，对周边环境造成不良影响。

（三）厌氧氨氧化

在厌氧或缺氧环境，将亚硝态氮作为电子受体，从而实现对氨氮到氮气的转化，即厌氧氨氧化。厌氧氨氧化具有很多优势，对碳源需求较小、污泥产量小、高效率脱氮等。在完全厌氧条件下，当温度达到30℃左右，并且pH为8时，整体运行情况最佳。与传统脱氮方法对比发现，在厌氧氨氧化过程中所用的脱氮容积具有较高的负荷，一般传统脱氮容积负荷低于0.5 kg/（m3·d），而根据相关研究表明，厌氧氨氧化中的脱氮容积负荷会达到5 kg/（m3·d）。但该方法同样也存在明显缺点，即外界因素影响，比如高碱度、低温、有机物形态等，都会对厌氧氨氧化过程反应造成阻碍。

（四）短程硝化反硝化

合理阻碍硝化反应让其硝化到亚硝态氮状态，即短程硝化反硝化。从短程硝化反硝化实际情况看，能够有效去除氮元素，因为整个过程中并不是完全的反应。目前，最为典型的就是SHARON工艺，分析可知，SHARON作为新型脱氮工艺，能够实现对高浓度、低碳氮比含氨废水的有效处理。并且SHARON工艺可以结合亚硝酸菌和硝酸菌多样的生长条件，合理控制反应器的水力停留时间、pH，提高亚硝酸菌优势，完成反硝化过程。

与传统脱氯工艺相比，SHARON工艺脱氮速度快、整体操作流程简单，最为重要的是，无论是投资还是实际运行，都无须较高费用。此工艺的实现需要较高的条件，若是高温、高氨氮浓度，将会影响其应用可行性。为此，大量研究人员对短程硝化反硝化的适宜条件、实用性进行了研究现阶段，为了实现短程硝化反硝化，最为常用的就是抑制剂、溶解氧、技术联用等方法。

短程硝化过程中可以节约25%的氧气消耗量；而且在后续缺氧反硝化过程中，碳源消耗量也可以节约40%。与硝态氮反硝化速率相比，亚硝态氮反硝化反应速率是其1.5-2倍，对系统的水力停留时间起到很大控制作用。除此之外，短程硝化反硝化技术也可以很好地减少污泥产量、碱度投加。但是，此种方式对菌种提出较高要求，需要保证菌种充足才能正常运行。可因为短程硝化、反硝化属于不同的阶段，二者对氧环境要求存在一定差异，所以整个反应过程中必须保证氧环境处于可变范围内。此外，底物浓度也会影响该反应的正常进行，应在亚硝酸盐累积过程中将亚硝化细菌淘汰，因此整体应用条件非常高。

目前，新型污水生物脱氮除磷技术之间的优缺点对比如下表所示。整体上看，不同技术之间都可以减少碳源、污泥产量，反应速率较快，进而在处理低C/N污水过程中具有一定适应能力，并且处于各类运行条件情况下，包括pH、温度、污泥龄、曝气方式等也体现了较强耐受性，能够满足稳定运行要求。

文章提出的几项技术优势可以很好地提高城市污水脱氮除磷处理效果，虽然现有研究还存在一定局限性，而且实际工程应用条件还不够成熟，但在日后发展中，这些新技术投入使用，很多问题自然会解决。综合分析这些新型污水生物脱氮除磷技术实现原理不难发现，加强管控优势微生物菌群已经成为保证工艺效果的重要前提与基础，但由于控制条件要求较多，阻碍了新型技术进一步实践推广应用。

来源：农业面源污染治理研究院

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