摘要：磷是造成水体富营养化的关键因素之一，通常废水、污水中磷的去除方法主要有生物法和化学法。20世纪70年代以来，生物除磷工艺发展迅速，其不需要大量的新增设备投资，充分利用其原有的废水生化处理设备，在完成有机物去除的同时去除磷，处理成本较低。因此本文对城镇污水生物除磷脱氮工艺的发展进行分析研究。
关键词：城市污水；生物除磷脱氮；新进展
介绍
化学除磷是欧洲较早采用的除磷方法。此法工艺简单，运行可靠，能达到较高的出水标准。19世纪末，英国、美国广泛采用化学沉淀法处理污水，但很快被生物处理法所取代。原因是此法耗药量大，往往需投加浓度比正常溶度积大1～2个数量级的金属离子沉淀剂，运行费用高，产生大量化学污泥，脱水困难，处理困难，造成二次污染。
1 脱氮除磷原理
在污水处理中，主要利用微生物对水中氮、磷污染物进行代谢分解，达到净化水质的目的。传统反硝化理论中，生物反硝化主要包括氨化、硝化和反硝化三个过程。随着技术的发展，国内外学者在传统理论基础上提出了短程硝化-反硝化、同步硝化反硝化、厌氧氨氧化等新型生物反硝化理论，更加省时、节能。传统除磷理论认为，聚磷菌只在好氧环境下吸收磷，在厌氧环境下释放磷。但后来人们认为生物除磷至少包含两类微生物：一类是反硝化聚磷菌（DPB），以氧或硝酸盐为电子受体；另一类是好氧聚磷菌，以氧为电子受体。 若反硝化聚磷菌以硝酸盐氮为电子受体吸收磷，则可利用有机底物同时去除氮和磷，这对于低C/N比的城市生活污水具有重要意义。
2 城镇污水处理厂脱氮除磷主要工艺
2.1A2N-SBR工艺
本工艺为短程硝化-反硝化脱氮除磷工艺，是由厌氧/缺氧反应器和好氧反应器组成的污水处理系统。厌氧/缺氧反应器的作用是聚集反硝化聚磷酸盐菌，这样既可以去除有机物，又可以同时进行反硝化除磷。好氧反应器的作用是聚集亚硝酸盐菌，并为厌氧/缺氧反应器提供硝化液。在好氧反应器中，NH4+只被氧化为NO2-，这部分污水进入厌氧/缺氧反应器后，反硝化聚磷酸盐菌以NO2-为电子受体，进行反硝化和吸磷反应，从而达到同时除氮、除磷的目的。 验证了A2N-SBR工艺的可行性,结果表明该工艺的脱氮除磷效果优于单一污泥工艺;采用A2N-SBR工艺处理生活污水,结果表明氮的去除率达到95%,磷的去除率达到98%。
2.2A2/O+BCO工艺
A2/O+BCO工艺对传统A2/O工艺进行改进，增加生物接触氧化单元（BCO），将A2/O工艺的硝化功能分离出来，使A2/O单元只进行反硝化除磷，BCO单元进行硝化反应。BCO的硝化液回流到A2/O的缺氧区进行反硝化。该工艺可减少污泥的产生，适用于我国低C/N城市生物污水的处理。回流比对该工艺氮磷同时去除效果的影响表明，在低C/N条件下，系统回流比为400%时，反硝化除磷总量可达总除磷量的98%，回流比为300%时系统可实现良好的氮磷同时去除效果。
2.3A/O/IAT-IAT同步脱氮除磷工艺
内循环A/O/IAT-IAT生物同步反硝化除磷工艺，由预反应池、DAT池及两个交替运行的IAT池三部分组成。在机理和运行方式上保留了活性污泥法的优点，并有效提高了系统容积利用率。该工艺对污水中的有机物及氮、磷去除效果好，且具有操作灵活、投资少等优点，适用于各种规模的污水处理厂。
3 传统A2/O工艺改进策略分析
3.1 基于SRT的矛盾复合改进
由于A2/O工艺受耗氧区悬浮载体填料的影响，载体表面产生的硝化细菌生长迅速，但附着的硝化细菌与SRT无关，硝化速率不易受SRT排泥量影响，因此可以利用SRT的矛盾特性对A2/O工艺进行适当改进。目前，由于悬浮污泥的SRT，填料头比和头位会影响硝化强度和污泥含量，因此在部署载体填料时，不能随意增加系统排泥量或悬浮污泥量。要提高系统的处理效率，必须尽可能缩短SRT，减少污水中的悬浮污泥，只有这样，才能保证整体的除磷效果。如果悬浮污泥SRT在5天左右，对A2/O工艺的改进效果并不明显。 如果降低悬浮污泥SRT，将影响厌氧释磷。
3.2 基于碳源竞争的工艺改进
为了快速解决A2/O工艺中由于DO残留干扰而引起的碳源竞争与反硝化问题，首先要采取适当的碳源竞争解决方案，通过补充外来碳源或反硝化来促进碳源的重新分配。要适当补充DO系统的干扰与反硝化，最重要的是避免影响原有的工艺实体结构。对于短期内水质波动引起的碳源不足问题，应采取应急措施。通常碳源包括甲醇、乙醇、葡萄糖和醋酸钠等有机物，也可以使用替代的有机碳源。例如对于厌氧硝化污泥上清液、畜禽及畜禽粪便等含高碳源的工业废水，任何外来碳源的增加或投入都要有一定的适应期，才能达到良好的预期效果。
对于含糖、纤维素含量较高的高碳物质，由于受微生物和低分子碳水化合物的影响，这类碳源必须经过反硝化代谢。在选择矛盾主体时，应尽可能选择第一点，以稳定系统和节能降耗为目的。如选择厌氧区外的碳源，可有效促进除磷效果，保证系统反硝化能力的提高。若反硝化碳源严重不足，也应优先加大对缺氧区的投入。
通过对A2/O工艺进行改进，必须优先考虑碳源的实际需求，将厌氧区直接置于工艺的前端。通过这样的倒置A2/O工艺，不仅可以保证PAO厌氧释磷后直接改善好氧环境，充分利用厌氧条件下产生的推动力，而且可以产生群体效应，保证所有参与回流的污泥都能吸收和释放磷等，保证A2/O工艺的质量。采用JHB、UCT、UCT改进工艺，可以快速解决外回流硝酸盐DO残留干扰失效问题。在JHB工艺中，由于脱氮必须在污泥反硝化区和缺氧区进行，且二者必须保证去除量一致，污泥反硝化区的设置也会干扰氮在不同区域的分配比例，保证厌氧区能更快速地释放磷。
结论：
综上所述，在我国城镇化进程中，污水问题日益严重，城镇污水的存在对水资源的可持续利用产生不利影响，在这样的情况下，必须对城镇污水进行深度处理，只有这样污水才能得到循环利用，水资源短缺问题才能得到缓解，人们才能更好地生存。目前的反硝化理论除了传统的氨化、硝化、反硝化理论外，还提出了短程硝化-反硝化、同步硝化反硝化、厌氧氨氧化等同步反硝化除磷技术，包括A2N-SBR工艺、A2/O+BCO工艺、内循环A/O/IAT-IAT同步反硝化除磷工艺等。