氮和磷是生物的重要營養(yǎng)源，隨著化肥和農(nóng)藥普遍使用，天然水體中氮、磷含量急劇增加。水體富營養(yǎng)化加劇，對水生生物和人體健康產(chǎn)生很大的危害。而常規(guī)活性污泥工藝對總氮、總磷的去除率僅在10％～30％之間，遠(yuǎn)不能達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。因此，研究開發(fā)高效、經(jīng)濟(jì)的生物脫氮除磷工藝已成為當(dāng)前水污染控制領(lǐng)域的研究重點(diǎn)和熱點(diǎn)。

生物脫氮除磷工藝

A2／O工藝

此工藝中，厭氧池進(jìn)行磷的釋放和氨化，缺氧池進(jìn)行反硝化脫氮，好氧池用來去除BOD、吸收磷以及硝化。A2／O工藝是較早用來脫氮除磷的方法。工藝流程如圖：

A2/O反硝化除磷工藝要優(yōu)于傳統(tǒng)的A/O法除磷工藝,且在反硝化進(jìn)行同時,實(shí)現(xiàn)了同時脫氮除磷。A2/O法的生物除磷主要是通過聚磷菌(PAOS)在厭氧條件下釋放磷之后,在缺氧階段吸磷,好氧時繼續(xù)對剩余磷的過量吸收實(shí)現(xiàn)的。通常情況下的吸磷是在好氧狀態(tài)下進(jìn)行的,但是最近的研究表明,聚磷菌并非是專性的好氧菌,而反硝化聚磷菌(DPB)具有以硝酸鹽代替氧氣作為電子受體的特性,同樣具有除磷作用,而且這一過程可與反硝化同時進(jìn)行,實(shí)現(xiàn)了同時脫氮除磷。

倒置A2/O脫氮除磷工藝與常規(guī)A2/O脫氮除磷工藝很相似，不同之處在于：取消初沉池或縮短初沉池沉淀時間；將常規(guī)A2/O先厭氧后缺氧改為先缺氧后厭氧；只有一個污泥回流系統(tǒng)，省去了常規(guī)A2/O法的混合液內(nèi)回流系統(tǒng)。這種倒置A2/O脫氮除磷工藝可以將原傳統(tǒng)活性污泥法的曝氣池按容積或長度比例不同劃分為缺氧、厭氧、好氧三段，在缺氧段微生物利用進(jìn)水有機(jī)物為碳源，使回流污泥帶來的硝態(tài)氮反硝化，達(dá)到脫氮的目的，在厭氧段主要是聚磷菌向水中釋放出磷，在好氧段在微生物的作用下，BOD得到降解，氨態(tài)氮得到硝化，同時微生物吸收了大量磷，通過排除剩余活性污泥達(dá)到除磷的目的。

改良的Bardenpho工藝

改良的Bardenpho工藝流程有厭氧-缺氧-好氧-缺氧-好氧五段組成，第二個缺氧段利用好氧段產(chǎn)生的硝酸鹽作為電子受體，利用剩余的碳源或內(nèi)碳源作為電子供體進(jìn)一步提高反硝化效果，最后好氧段主要用于剩余氮?dú)獾拇得摗Ｒ驗(yàn)橄到y(tǒng)的脫氮效果好，通過回流污泥進(jìn)入?yún)捬醭氐南跛猁}量較少，対污泥的釋磷反應(yīng)影響小，從而使整個系統(tǒng)達(dá)到較好的脫氮除磷效果。

UCT改良工藝

改良的UCT脫氮除磷工藝由厭氧池、缺氧1池、缺氧2池、好氧池、沉淀池系統(tǒng)組成，有2個缺氧池。缺氧1池只接受沉淀池的回流污泥，同時缺氧1池有混合液回流至厭氧池，以補(bǔ)充厭氧池中污泥的流失�；亓魑勰鄶y帶的硝態(tài)氮在缺氧1池中經(jīng)反硝化被完全去除。在缺氧2池中接受來自好氧池的混合液回流，同時進(jìn)行反硝化，缺氧1池出水中的 帶進(jìn)厭氧池使之保持較為嚴(yán)格的厭氧環(huán)境，從而提高系統(tǒng)的除磷效率。將沉淀池污泥回流到缺氧池而不是回流到厭氧池，避免回流污泥中的硝酸鹽對除磷效果的影響，增加了缺氧池到厭氧池的混合液回流，以彌補(bǔ)厭氧池中污泥的流失，強(qiáng)化除磷效果。

SBR工藝 

SBR工藝為序批式好氧生物處理工藝，傳統(tǒng)的脫氮理論認(rèn)為，硝化與反硝化反應(yīng)不能同時發(fā)生，硝化反應(yīng)在好氧條件下進(jìn)行，而反硝化反應(yīng)在缺氧條件下完成，SBR工藝的序批式運(yùn)行為這樣的反應(yīng)條件創(chuàng)造了良好的環(huán)境其去除有機(jī)物的機(jī)理在于充氧時與普通活性污泥法相同，不同點(diǎn)是其在運(yùn)行時，進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、排水及空載5個工序，依次在一個反應(yīng)池中周期性運(yùn)行，所以該法不需要專門設(shè)置二沉池和污泥回流系統(tǒng)，系統(tǒng)自動運(yùn)行及污泥培養(yǎng)、馴化均比較容易。因?yàn)镾BR是間歇運(yùn)行的，為了解決連續(xù)進(jìn)水問題，至少需要設(shè)置兩套SBR設(shè)施，進(jìn)行切換運(yùn)行。SBR工藝流程圖見圖：

BCFS工藝

BCFS工藝是由荷蘭Delft大學(xué)的Mark教授在氧化溝和UCT工藝基礎(chǔ)上開發(fā)的，是目前已經(jīng)投入使用的單污泥系統(tǒng)。工藝由厭氧池、選擇池、缺氧池、混合池及好氧池等5個功能相對專一的反應(yīng)器組成。通過反應(yīng)器之間的3個循環(huán)，來優(yōu)化各反應(yīng)器內(nèi)細(xì)菌的生存環(huán)境，充分利用反硝化除磷菌的反硝化除磷和脫氮雙重作用，來實(shí)現(xiàn)磷的完全去除和氮的最佳去除過程。BCFS工藝突出了反硝化除磷在系統(tǒng)中的作用，將反硝化脫氮與生物除磷有機(jī)地合二為一，其主要特點(diǎn)是：對氮、磷的去除率高；SVI值低(80～120ml／g)且穩(wěn)定；控制簡單，通過氧化還原電位與溶解氧可有效地實(shí)現(xiàn)過程穩(wěn)定；與常規(guī)污水廠相比，其污泥量減少10％；利用反硝化聚磷菌(DPB)實(shí)現(xiàn)生物除磷，使碳源(COD)能被有效地利用，使該工藝在COD／(N+P)值相對低的情況下仍能保持良好的運(yùn)行狀態(tài)；可回收磷。因此該工藝是一種可持續(xù)的污水處理技術(shù)。BCFS工藝由5個功能相對專一的獨(dú)立反應(yīng)器(厭氧池、選擇池、缺氧池、缺氧/好氧池、好氧池)及3路循環(huán)系統(tǒng)構(gòu)成，各循環(huán)的作用如下圖所示：　

CAST工藝

CAST實(shí)際上是一種循環(huán)SBR活性污泥法，反應(yīng)器中活性污泥不斷重復(fù)曝氣和非曝氣過程，生物反應(yīng)和泥水分離在同一池內(nèi)完成，與SBR同樣使用潷水器。污水首先進(jìn)入選擇器，污水中溶解性的有機(jī)物通過生物作用得到去除，回流污泥中硝酸鹽也此時得到反硝化；然后進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)，此時為微生物釋磷提供條件；第三區(qū)為主曝氣區(qū)，主要進(jìn)行BOD降解，同時硝化反硝化。CAST選擇器設(shè)置在池首，防止了污泥膨脹。CAST整個工藝在一個反應(yīng)器中完成有機(jī)污染物的生物降解和泥水分離過程。反應(yīng)器分為三個區(qū)，即生物選擇區(qū)、兼氧區(qū)和主反應(yīng)區(qū)。生物選擇區(qū)在厭氧和兼氧條件下運(yùn)行，使污水與回流污泥接觸區(qū)，充分利用活性污泥的快速吸附作用而加速對溶解性底物的去除，并對難降解有機(jī)物起到酸化水解作用，同時可使污泥中過量吸收的磷在厭氧條件下得到有效釋放。兼氧區(qū)主要是通過再生污泥的吸附作用去除有機(jī)物，同時促進(jìn)磷的進(jìn)一步釋放和強(qiáng)化氮的硝化/反硝化，并通過曝氣和閑置還可以恢復(fù)污泥活性。

工藝特點(diǎn)：處理效果好，出水水質(zhì)穩(wěn)定；通過程序控制可達(dá)到良好的脫氮除磷的目的；污泥沉降性能好，穩(wěn)定化程度高；能很好緩沖進(jìn)水水質(zhì)、水量的波動；工藝簡單，基建投資較低；采用組合式模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，方便分期建設(shè)和擴(kuò)建工程；自動化程度高，運(yùn)行管理較復(fù)雜，要求較高的設(shè)備維護(hù)水平；設(shè)備閑置率高，維修工作量大。

A2NSBR工藝

A2NSBR反硝化除磷工藝由2個反應(yīng)器組成：A2／O一SBR反應(yīng)器的主要功能是去除COD和反硝化除磷脫氮，N—SBR反應(yīng)器主要起硝化作用。這2個反應(yīng)器的活性污泥是完全分開的，只將各自沉淀后的上清液相互交換。在N—SBR反應(yīng)器中進(jìn)水COD。A2／O—SBR反應(yīng)器中，好氧區(qū)有好氧吸磷和硝化發(fā)生，進(jìn)一步去除水中殘余磷和氨氮。此工藝硝化段、反硝化脫氮吸磷段和好氧吸磷段都處于較理想的反應(yīng)條件下，顯示出非常穩(wěn)定的硝化和脫氮除磷效果。經(jīng)研究表明，兩反應(yīng)器的結(jié)合表現(xiàn)出穩(wěn)定的脫氮除磷特性，除磷率幾乎達(dá)到100％，脫氮率穩(wěn)定在90％左右；同時與傳統(tǒng)脫氮除磷工藝相比較COD消耗量減少50％，耗氧量和污泥產(chǎn)量也可分別減少約30％和50％。因此該工藝特別適合處理BOD5／TP值較低的污水。

MSBR工藝

連續(xù)流序批式活性污泥法工藝簡MSBR。首先，污水進(jìn)入?yún)捬醭�，回流活性污泥中的聚磷菌在此充分釋磷，然后混合液進(jìn)入缺氧池反硝化。反硝化后的污水進(jìn)入好氧池，有機(jī)物在好氧條件下被降解，活性污泥充分吸磷后再進(jìn)入起沉淀作用的SBR，澄清后上清液排放。此時另一邊的SBR在1.5Q回流量的條件下進(jìn)行反硝化、硝化或靜置預(yù)沉。回流污泥首先進(jìn)入濃縮池濃縮，上清液直接進(jìn)入好氧池，而濃縮污泥進(jìn)入缺氧池。這樣，一方面可以進(jìn)行反硝化，另一方面可先消耗掉回流濃縮污泥中的溶解氧和硝酸鹽，為隨后進(jìn)行的厭氧釋磷提供更為有利的條件。CAST綜合了以往除磷脫氮工藝的優(yōu)點(diǎn)，保證了各污染物質(zhì)降解的最大速率環(huán)境，去除有機(jī)污染物效率更高，脫氮除磷效果更好。

MSBR法的主要運(yùn)行特點(diǎn)：MSBR系統(tǒng)能進(jìn)行不同配置的設(shè)計(jì)和運(yùn)行，以達(dá)到不同的處理目的；每半個運(yùn)行周期中,步驟的數(shù)量和每步驟所需的時間,取決于原水的特性和出水的要求。在每半個循環(huán)中,原水大部分時間是進(jìn)入曝氣格。接著是部分或全部污水進(jìn)入作為SBR的序批處理格。在主曝氣格中完成了大部分有機(jī)碳、有機(jī)氮和氨氮的氧化。另外,主曝氣格在完全混合狀態(tài)下連續(xù)曝氣，創(chuàng)造了一個穩(wěn)定的生物反應(yīng)環(huán)境。這使得整個設(shè)備能承受沖擊負(fù)荷的影響；從序批處理格到主曝氣格的循環(huán)流動，使得前者積聚的懸浮固體運(yùn)送到了后者。循環(huán)也把主曝氣格內(nèi)的被氧化的硝化氮運(yùn)送到在半個循環(huán)的大部分時期處在缺氧攪拌狀態(tài)下的序批處理格,實(shí)現(xiàn)脫氮的目的；污泥層作為一個污泥過濾器，對改善出水質(zhì)量和缺氧內(nèi)源呼吸進(jìn)行的反硝化有重要作用。

DEPHANOX工藝

DEPHANOX工藝是BortoneG等于1996年提出的一種具有硝化和反硝化除磷雙污泥回流系統(tǒng)的技術(shù)。該工藝在厭氧池與缺氧池之間增加了沉淀池和固定膜反應(yīng)池，可以避免由于氧化作用而造成有機(jī)碳源的損失并穩(wěn)定系統(tǒng)的硝酸鹽濃度。污水在厭氧池中釋磷，在沉淀池中進(jìn)行泥水分離，含氨較多的上清液進(jìn)入固定膜反應(yīng)池進(jìn)行硝化，污泥則跨越固定膜反應(yīng)池進(jìn)入缺氧段完成反硝化。該工藝優(yōu)點(diǎn)在于不但能解決除磷系統(tǒng)反硝化碳源不足的問題和降低系統(tǒng)的能源消耗，而且可縮小曝氣區(qū)的體積，降低剩余污泥量，尤其適用于處理低COD／TKN(TKN為總凱氏氮)的污水。不過由于進(jìn)水中氮和磷的比例很難恰好滿足缺氧攝磷的要求，從而給系統(tǒng)的控制帶來一定困難。

SHARON工藝SHARON—ANAMMOX聯(lián)合工藝

SHARON工藝由荷蘭Delft工業(yè)大學(xué)開發(fā)的脫氮新工藝,是短程反硝化原理的具體應(yīng)用。其基本原理是將氨氮氧化控制在亞硝化階段,然后進(jìn)行反硝化。該工藝核心是應(yīng)用硝酸菌和亞硝酸菌的不同生長速率,即在操作溫度30～35℃下,亞硝酸菌的生長速率明顯高于硝酸菌的生長速率,亞硝酸菌的最小停留時間小于硝酸菌這一特性,通過控制系統(tǒng)的水力停留時間使其介于硝酸菌和亞硝酸菌最小停留時間之間,從而使亞硝酸菌具有較高的濃度而硝酸菌被自然淘汰,維持穩(wěn)定的亞硝酸積累。

SHARON工藝由于在反硝化中需要消耗有機(jī)碳源,并且出水濃度相對較高,因此可以SHAR2ON工藝作為硝化反應(yīng)器,而ANMMOX工藝作為反硝化反應(yīng)器進(jìn)行組合形成一個新型的生物脫氮工藝。SHARON工藝可以控制部分硝化,使出水中的NH4+與NO2-比例為1∶1,從而作為ANAMMOX工藝的進(jìn)水。聯(lián)合的SHARON-ANAMMOX工藝具有耗氧少、污泥產(chǎn)量少、不需外加碳源等優(yōu)點(diǎn),但應(yīng)嚴(yán)格保證SHARON工藝出水中的NH4+與NO2-比例滿足ANMMOX工藝進(jìn)水的要求。

立體循環(huán)一體化氧化溝

氧化溝是一種經(jīng)濟(jì)而有效的污水處理技術(shù)，具有穩(wěn)定的處理效果，是污水生物處理技術(shù)之一。特別是用于污水脫氮，氧化溝比其它生物脫氮工藝費(fèi)用低、去除效率高。然而，與活性污泥法相比，氧化溝占地面積較大，在土地緊張的城市或地區(qū)，氧化溝的應(yīng)用受到限制。具體參見http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

針對常規(guī)氧化溝存在的問題，成功地研究出立體循環(huán)一體化氧化溝。其特點(diǎn)是：氧化溝采用立體循環(huán)，在循環(huán)過程中完成降解有機(jī)物和脫氮過程；與現(xiàn)有氧化溝相比，占地面積可減少約50%；沉淀區(qū)與氧化溝合建，沉淀的污泥可自動回流到氧化溝內(nèi)，可節(jié)省投資和能耗；結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)行操作簡便；新型立體循環(huán)一體化氧化溝既保留氧化溝設(shè)備和運(yùn)行操作簡單等優(yōu)點(diǎn)，又可減少占地面積。立體循環(huán)一體化氧化溝由曝氣轉(zhuǎn)刷、上下兩層溝道及沉淀區(qū)組成，氧化溝的上層為好氧區(qū)，下層為缺氧區(qū)，混合液在上下循環(huán)過程中完成降解有機(jī)物和生物脫氮過程。立體循環(huán)一體化氧化溝結(jié)構(gòu)形式如圖所示。

隨著社會的進(jìn)步、科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展。脫氮除磷新理論將不斷出現(xiàn)，人們對生物脫氮除磷的認(rèn)識將進(jìn)一步深入,生物脫氮除磷工藝也將得到更大的發(fā)展。