摘要：當下,我國城(cheng)市(shi)污水處理廠的(de)(de)主要矛盾已由有機物(wu)(wu)的(de)(de)去(qu)除(chu)(chu)轉向氮、磷(lin)(lin)等營養物(wu)(wu)的(de)(de)去(qu)除(chu)(chu)。而城(cheng)市(shi)污水處理廠目前普遍采用的(de)(de)傳統(tong)生物(wu)(wu)脫氮除(chu)(chu)磷(lin)(lin)工藝因(yin)其自身的(de)(de)特點及(ji)城(cheng)市(shi)污水特征,導致(zhi)氮、磷(lin)(lin)污染物(wu)(wu)去(qu)除(chu)(chu)效率無法滿足(zu)愈(yu)發嚴(yan)格的(de)(de)國家標準。針(zhen)對(dui)(dui)這(zhe)種(zhong)問題,通過(guo)對(dui)(dui)同步硝(xiao)化(hua)反(fan)(fan)(fan)硝(xiao)化(hua)、厭氧氨氧化(hua)、反(fan)(fan)(fan)硝(xiao)化(hua)除(chu)(chu)磷(lin)(lin)、短程(cheng)硝(xiao)化(hua)反(fan)(fan)(fan)硝(xiao)化(hua)這(zhe)些新型技術(shu)及(ji)其研(yan)究現狀進(jin)行(xing)介紹,探(tan)究新型生物(wu)(wu)脫氮除(chu)(chu)磷(lin)(lin)技術(shu)在城(cheng)市(shi)污水處理領域中應用的(de)(de)優越性與合理性。并基于多(duo)菌群協同除(chu)(chu)污機理,結(jie)合我國城(cheng)市(shi)污水處理可持續(xu)發展現狀,探(tan)索(suo)未來的(de)(de)技術(shu)發展方向。

研究(jiu)亮點(dian)：

1、總結分析同(tong)步硝化(hua)(hua)(hua)反(fan)硝化(hua)(hua)(hua)、厭氧氨氧化(hua)(hua)(hua)、反(fan)硝化(hua)(hua)(hua)除磷(lin)、短程硝化(hua)(hua)(hua)反(fan)硝化(hua)(hua)(hua)這些新型技術(shu)及其研究(jiu)(jiu)現狀，探究(jiu)(jiu)新型生(sheng)物(wu)脫氮除磷(lin)技術(shu)在(zai)城市(shi)污水(shui)處理領(ling)域中應用(yong)的(de)優越性與合理性；

2、本文基于多菌群協同除(chu)污(wu)機理(li),結合我(wo)國城(cheng)市污(wu)水處理(li)可持續發(fa)展現狀,探索(suo)未來的技術發(fa)展方向。

城(cheng)(cheng)市(shi)污(wu)水處理一直是城(cheng)(cheng)市(shi)建設中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)關(guan)鍵一環，作為環保領域的(de)(de)重(zhong)(zhong)要分支，長久(jiu)以來(lai)都是備受人們關(guan)注的(de)(de)話題(ti)。過去(qu)的(de)(de)幾十年(nian)(nian)中(zhong)(zhong)(zhong)，隨著社會向城(cheng)(cheng)市(shi)化(hua)(hua)、工業化(hua)(hua)的(de)(de)發展和居民生活水平的(de)(de)上升，水體富營(ying)養化(hua)(hua)的(de)(de)問(wen)題(ti)也越(yue)來(lai)越(yue)嚴重(zhong)(zhong)，這給城(cheng)(cheng)市(shi)污(wu)水處理帶來(lai)了巨大(da)(da)難題(ti)。根據《2019年(nian)(nian)中(zhong)(zhong)(zhong)國生態(tai)環境統計(ji)年(nian)(nian)報》，2019年(nian)(nian)共排放化(hua)(hua)學需氧量(liang)(COD)5.671×106 t、總氮(dan)(TN)1.176×106 t、總磷(TP)5.9×104 t，城(cheng)(cheng)市(shi)污(wu)水處理中(zhong)(zhong)(zhong)氮(dan)、磷污(wu)染物(wu)的(de)(de)比重(zhong)(zhong)較大(da)(da)；且(qie)相對于(yu)COD每年(nian)(nian)去(qu)除量(liang)的(de)(de)增加程度(du)而言，氮(dan)、磷污(wu)染物(wu)每年(nian)(nian)去(qu)除量(liang)增加的(de)(de)數(shu)目(mu)較少。

在(zai)城(cheng)市(shi)(shi)污(wu)水(shui)處(chu)理的(de)(de)現有(you)技(ji)術中，如AAO、SBR、氧(yang)化(hua)溝(gou)等(deng)都(dou)存(cun)在(zai)一(yi)定限制，如都(dou)對碳氮(dan)(dan)比(bi)(bi)(C/N)或(huo)者碳磷比(bi)(bi)(C/P)等(deng)有(you)一(yi)定要(yao)求、微(wei)生物(wu)菌種彼此獨立導致生化(hua)反應(ying)進(jin)(jin)程存(cun)在(zai)障(zhang)礙、微(wei)生物(wu)世代時間的(de)(de)不同導致對污(wu)泥齡(ling)要(yao)求不同等(deng)，伴隨于此的(de)(de)通(tong)常會是更高的(de)(de)成本(ben)與更大的(de)(de)人力消耗。這些缺(que)陷使城(cheng)市(shi)(shi)污(wu)水(shui)脫(tuo)氮(dan)(dan)除(chu)磷效率已經越來(lai)越無(wu)法(fa)滿足(zu)人們的(de)(de)需(xu)求，因此，城(cheng)市(shi)(shi)污(wu)水(shui)處(chu)理技(ji)術需(xu)要(yao)在(zai)強化(hua)脫(tuo)氮(dan)(dan)除(chu)磷方面(mian)做出一(yi)定改(gai)進(jin)(jin)。近年(nian)來(lai)，許多(duo)研(yan)究(jiu)(jiu)人員已經提出了多(duo)種新型(xing)高效的(de)(de)脫(tuo)氮(dan)(dan)除(chu)磷技(ji)術。本(ben)文通(tong)過對厭氧(yang)氨氧(yang)化(hua)、反硝化(hua)除(chu)磷等(deng)新型(xing)技(ji)術的(de)(de)原理及(ji)研(yan)究(jiu)(jiu)現狀(zhuang)進(jin)(jin)行介紹，探(tan)究(jiu)(jiu)其在(zai)城(cheng)市(shi)(shi)污(wu)水(shui)處(chu)理中應(ying)用的(de)(de)合理性與優越性，并(bing)基于此提出多(duo)菌群協同除(chu)污(wu)的(de)(de)構想，對未來(lai)可(ke)持續(xu)城(cheng)市(shi)(shi)污(wu)水(shui)處(chu)理技(ji)術發展方向進(jin)(jin)行探(tan)索。

1 新型脫氮除磷技(ji)術

1.1同(tong)步硝化反硝化除(chu)磷

同步硝(xiao)化反硝(xiao)化(SND)是40多年前在(zai)土壤中(zhong)水的(de)浸出過(guo)程中(zhong)發現的(de)一(yi)(yi)種新型硝(xiao)化反硝(xiao)化技術，指將傳統(tong)生物硝(xiao)化過(guo)程和反硝(xiao)化過(guo)程在(zai)同一(yi)(yi)反應(ying)器中(zhong)同時進行(圖1)。

圖1 硝化與反硝化過程

目前，已有證據表(biao)明這一(yi)理(li)論是(shi)可行的(de)(de)，且可減少近30%的(de)(de)碳需(xu)求及污泥產量。發展至今，SND已成為高效的(de)(de)脫(tuo)氮技術中(zhong)一(yi)種(zhong)很有前途的(de)(de)選擇(ze)。如Chai等研(yan)究(jiu)(jiu)在(zai)序批式生(sheng)物膜(mo)反(fan)(fan)應器(qi)內強化(hua)(hua)(hua)(hua)SND處理(li)低(di)C/N廢(fei)水(shui)的(de)(de)性能，顯示(shi)在(zai)同步(bu)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)反(fan)(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)效率(SND率)大于97.3%時，仍可以有效脫(tuo)氮。如果把SND系(xi)統和除磷(lin)系(xi)統相結合，則可以提出一(yi)種(zhong)同步(bu)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)反(fan)(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)(hua)除磷(lin)(SNDPR)的(de)(de)新(xin)系(xi)統，進(jin)一(yi)步(bu)降低(di)處理(li)過程中(zhong)的(de)(de)碳、氧需(xu)求，現今，已有很多(duo)研(yan)究(jiu)(jiu)人員對SNDPR系(xi)統及其各種(zhong)衍生(sheng)技術進(jin)行影響因素研(yan)究(jiu)(jiu)，以探究(jiu)(jiu)其實用性，如表(biao)1所示(shi)。

表(biao)1 SNDPR系統性能影響(xiang)因素(su)

諸多試驗結果(guo)表明(ming)，由(you)SNDPR系統衍生(sheng)出(chu)的(de)(de)各種(zhong)新工(gong)藝、新技術已(yi)可(ke)(ke)在(zai)各種(zhong)條(tiao)件下表現(xian)出(chu)良好的(de)(de)耐受性(xing)，且針對低C/N污水實現(xian)了(le)良好的(de)(de)去除(chu)效(xiao)果(guo)，體現(xian)了(le)一定實用價(jia)值(zhi)。SNDPR作為(wei)一種(zhong)較易實現(xian)的(de)(de)高效(xiao)脫氮除(chu)磷方(fang)式，其特性(xing)提升了(le)生(sheng)物池一體化(hua)的(de)(de)可(ke)(ke)能性(xing)，可(ke)(ke)以預見未來會在(zai)水處理(li)(li)領域發(fa)揮重(zhong)要作用。但是目前其在(zai)污泥形態、溶解(jie)氧等方(fang)面都有一定限(xian)制(zhi)，如(ru)由(you)于生(sheng)物硝化(hua)與反硝化(hua)對氧環境的(de)(de)需(xu)求不(bu)(bu)同，會導致某一進程(cheng)(cheng)在(zai)一定程(cheng)(cheng)度上(shang)受到限(xian)制(zhi)，使SND率(lv)偏(pian)低，去除(chu)效(xiao)果(guo)不(bu)(bu)理(li)(li)想(xiang)，因(yin)此(ci)，如(ru)何控(kong)制(zhi)反應器內溶解(jie)氧將是一個棘手的(de)(de)問題。

1.2 厭氧氨氧化

厭氧(yang)(yang)氨氧(yang)(yang)化是指在厭氧(yang)(yang)或缺氧(yang)(yang)條件下，以亞硝態氮為電子受體，將氨氮直接氧(yang)(yang)化為氮氣(qi)的過(guo)程。整個(ge)過(guo)程須(xu)保持完全厭氧(yang)(yang)的條件，且研究表明，其在pH值為8、溫度(du)為30 ℃左右時運行(xing)條件最好(圖2)。

圖2 厭(yan)氧氨氧化過程

這一過程(cheng)是(shi)在1965年由(you)Richards觀(guan)察到缺氧(yang)(yang)(yang)海洋盆地中(zhong)(zhong)的(de)(de)氨(an)損(sun)失后(hou)首次(ci)(ci)提(ti)出的(de)(de), 后(hou)又(you)在海洋沉積(ji)物的(de)(de)孔(kong)隙(xi)水(shui)剖面中(zhong)(zhong)觀(guan)察到亞硝酸(suan)鹽和氨(an)的(de)(de)同時消失，為這種(zhong)反(fan)(fan)應(ying)(ying)的(de)(de)存(cun)在提(ti)供了早期證據。但直到1995年，這種(zhong)技術(shu)才在一個(ge)處理廢水(shui)的(de)(de)反(fan)(fan)硝化流(liu)化床(chuang)反(fan)(fan)應(ying)(ying)器中(zhong)(zhong)被首次(ci)(ci)證實，到2007年，首個(ge)大型厭氧(yang)(yang)(yang)氨(an)氧(yang)(yang)(yang)化反(fan)(fan)應(ying)(ying)器才在鹿特丹建成。相對于(yu)(yu)傳統脫氮(dan)方法(fa)，厭氧(yang)(yang)(yang)氨(an)氧(yang)(yang)(yang)化的(de)(de)脫氮(dan)容積(ji)負荷更高，已有研究表明，其(qi)脫氮(dan)容積(ji)負荷很容易(yi)達(da)到5 kg/(m3·d)，而對于(yu)(yu)傳統的(de)(de)脫氮(dan)工藝而言，脫氮(dan)容積(ji)負荷通(tong)常小于(yu)(yu)0.5 kg/(m3·d)。如(ru)表2所示，針對厭氧(yang)(yang)(yang)氨(an)氧(yang)(yang)(yang)化已展開很多研究。

表2 厭氧(yang)氨(an)氧(yang)化系統性能

厭(yan)(yan)氧氨(an)氧化(hua)(hua)作為(wei)一(yi)種(zhong)近些年(nian)來新(xin)出現的(de)技(ji)術(shu)(shu)，由于(yu)其(qi)脫(tuo)氮(dan)效率(lv)高、污泥產量小、碳源需求(qiu)小的(de)優勢，成(cheng)為(wei)了一(yi)種(zhong)脫(tuo)氮(dan)的(de)理想(xiang)方(fang)式。但厭(yan)(yan)氧氨(an)氧化(hua)(hua)的(de)缺點(dian)也(ye)十(shi)(shi)分明(ming)顯，其(qi)主要缺點(dian)是厭(yan)(yan)氧氨(an)氧化(hua)(hua)菌(jun)的(de)生(sheng)長(chang)速(su)率(lv)十(shi)(shi)分緩(huan)慢、細(xi)胞產量低。且厭(yan)(yan)氧氨(an)氧化(hua)(hua)還容易被(bei)環境因(yin)素(su)影響(xiang)，低溫、高堿度、有機(ji)物形(xing)態(tai)等很多因(yin)素(su)都(dou)會(hui)抑制(zhi)其(qi)反(fan)應性(xing)能。其(qi)中(zhong)，作為(wei)反(fan)應底物的(de)亞硝(xiao)態(tai)氮(dan)和氨(an)氮(dan)是影響(xiang)其(qi)速(su)率(lv)的(de)關鍵因(yin)子，但過高的(de)底物濃度反(fan)而會(hui)抑制(zhi)其(qi)反(fan)應速(su)率(lv)，已有試(shi)驗驗證同時提供能源的(de)碳源也(ye)具(ju)有這一(yi)特點(dian)。相(xiang)比于(yu)實驗室小試(shi)，在實際工程中(zhong)這些影響(xiang)因(yin)子更加難以控制(zhi)。所(suo)以，厭(yan)(yan)氧氨(an)氧化(hua)(hua)的(de)應用條件將(jiang)成(cheng)為(wei)此(ci)技(ji)術(shu)(shu)從實驗室技(ji)術(shu)(shu)向(xiang)實際應用過渡的(de)關鍵問(wen)題，可(ke)以預見此(ci)方(fang)向(xiang)將(jiang)會(hui)是今后技(ji)術(shu)(shu)研究的(de)重點(dian)與(yu)難點(dian)。

1.3 反硝(xiao)化(hua)除磷

Comeau等(deng)在(zai)1987年發(fa)現了(le)(le)(le)一類不同(tong)(tong)于傳(chuan)統除(chu)磷(lin)(lin)(lin)(lin)工藝中聚(ju)磷(lin)(lin)(lin)(lin)菌的(de)(de)新型聚(ju)磷(lin)(lin)(lin)(lin)菌，這(zhe)種(zhong)聚(ju)磷(lin)(lin)(lin)(lin)菌在(zai)缺氧(yang)環境中可(ke)以同(tong)(tong)時(shi)去除(chu)氮(dan)和磷(lin)(lin)(lin)(lin)兩種(zhong)污染物質(zhi)，將其命名為(wei)反(fan)硝化(hua)(hua)聚(ju)磷(lin)(lin)(lin)(lin)菌(denitrifying phosphorus accumulating organisms, DPAOs)。DPAOs利用體(ti)內(nei)儲存的(de)(de)聚(ju)羥(qian)基脂肪(fang)酸酯(PHA)，在(zai)缺氧(yang)環境中以硝態(tai)氮(dan)或者亞硝態(tai)氮(dan)替代氧(yang)氣(qi)作為(wei)電子受體(ti)，從而(er)實(shi)現過量吸(xi)磷(lin)(lin)(lin)(lin)。相比于傳(chuan)統除(chu)磷(lin)(lin)(lin)(lin)工藝，反(fan)硝化(hua)(hua)除(chu)磷(lin)(lin)(lin)(lin)可(ke)以實(shi)現同(tong)(tong)步(bu)脫氮(dan)除(chu)磷(lin)(lin)(lin)(lin)與(yu)“一碳兩用”，并解決大部分能耗問題(ti)，理論上可(ke)以節省多(duo)達30%的(de)(de)曝氣(qi)系統能耗、50%的(de)(de)碳源(yuan)需求及(ji)污泥產量。根據反(fan)硝化(hua)(hua)除(chu)磷(lin)(lin)(lin)(lin)的(de)(de)特(te)點，其可(ke)以與(yu)很多(duo)技術聯用，同(tong)(tong)時(shi)也衍生(sheng)了(le)(le)(le)許多(duo)新型工藝,如(ru)UCT、AOA、AAN等(deng)。這(zhe)些工藝共同(tong)(tong)的(de)(de)特(te)點都是可(ke)以極大限(xian)度地利用反(fan)硝化(hua)(hua)除(chu)磷(lin)(lin)(lin)(lin)原理中“一碳兩用”的(de)(de)特(te)點，且(qie)避免了(le)(le)(le)硝化(hua)(hua)菌和DPAOs的(de)(de)競爭，非常適(shi)合處理低C/N污水。已有大量學者研究其適(shi)宜工作條件，以探(tan)究其實(shi)用性(xing)，如(ru)表3所示。

表3 反硝化除磷系統性能

反(fan)硝(xiao)化(hua)(hua)除(chu)(chu)磷(lin)(lin)目前(qian)已經處于由(you)基礎研究向(xiang)實際(ji)(ji)工(gong)程(cheng)過渡(du)的階段，但是(shi)除(chu)(chu)開(kai)其(qi)節省能(neng)(neng)耗(hao)、一(yi)碳兩用等優勢(shi)，還存在部分(fen)缺陷。為了實現反(fan)硝(xiao)化(hua)(hua)除(chu)(chu)磷(lin)(lin)，需要(yao)控(kong)制合適的C/N，而(er)(er)且對于厭(yan)氧部分(fen)投(tou)加硝(xiao)酸鹽作為底物(wu)時，需要(yao)注意(yi)投(tou)加方式。除(chu)(chu)此(ci)以外(wai)，反(fan)硝(xiao)化(hua)(hua)除(chu)(chu)磷(lin)(lin)菌的世(shi)代周(zhou)期較長(chang)，需要(yao)控(kong)制反(fan)應(ying)器污(wu)(wu)泥停留(liu)時間不(bu)能(neng)(neng)太(tai)短，以便為反(fan)硝(xiao)化(hua)(hua)除(chu)(chu)磷(lin)(lin)菌提供良好的生長(chang)環境。與此(ci)同時，雖然反(fan)硝(xiao)化(hua)(hua)除(chu)(chu)磷(lin)(lin)技術的污(wu)(wu)泥產量較少，但是(shi)其(qi)后(hou)續污(wu)(wu)泥較難處理(li)，填埋之后(hou)在厭(yan)氧條(tiao)件下可(ke)能(neng)(neng)會造(zao)成釋磷(lin)(lin)從(cong)而(er)(er)影響(xiang)環境，給實際(ji)(ji)工(gong)程(cheng)也帶來一(yi)定(ding)困擾。

1.4 短程硝化反硝化

短程(cheng)硝化(hua)(hua)(hua)(hua)反(fan)(fan)硝化(hua)(hua)(hua)(hua)即在進行(xing)硝化(hua)(hua)(hua)(hua)反(fan)(fan)應(ying)時(shi)抑制硝化(hua)(hua)(hua)(hua)反(fan)(fan)應(ying)的第二(er)階段，只(zhi)硝化(hua)(hua)(hua)(hua)到亞(ya)硝態(tai)氮(dan)狀態(tai)，而(er)后(hou)將過量的亞(ya)硝態(tai)氮(dan)作為電子受體進行(xing)反(fan)(fan)硝化(hua)(hua)(hua)(hua)的過程(cheng)，如圖(tu)3所示(shi)。

圖3 短程硝化反硝化過程

短程硝(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)反(fan)硝(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)也可(ke)以實(shi)現氮元素的(de)有(you)效去(qu)除，由(you)于(yu)未完成全部的(de)硝(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)反(fan)應，其脫氮速率會大大提升。第(di)一個成功實(shi)現短程硝(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)反(fan)硝(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)的(de)工(gong)藝(yi)是SHARON工(gong)藝(yi)，但SHARON工(gong)藝(yi)的(de)運(yun)行條(tiao)件較為苛刻(ke)，高(gao)溫、高(gao)氨氮濃度都(dou)制約(yue)了其實(shi)際(ji)應用(yong)(yong)的(de)可(ke)行性，因此，尋找短程硝(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)反(fan)硝(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)的(de)適宜條(tiao)件、探究(jiu)其實(shi)用(yong)(yong)性，是眾多研究(jiu)人員(yuan)的(de)重點。目(mu)前(qian)，主要(yao)使用(yong)(yong)抑制劑、溶(rong)解氧、技術聯用(yong)(yong)等(deng)方法(fa)實(shi)現短程硝(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)反(fan)硝(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)，如表4所示。

表4 短程硝(xiao)(xiao)化反硝(xiao)(xiao)化系統使用條件

短(duan)(duan)程硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)反(fan)(fan)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)相(xiang)比于(yu)(yu)(yu)傳(chuan)統生物脫(tuo)氮(dan)工藝，短(duan)(duan)程硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)階(jie)(jie)段可(ke)以(yi)減少(shao)25%的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氧(yang)氣消耗(hao)；對(dui)于(yu)(yu)(yu)后續缺氧(yang)反(fan)(fan)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)階(jie)(jie)段可(ke)降低約40%碳源消耗(hao)量(liang)；且亞(ya)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)態氮(dan)反(fan)(fan)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)反(fan)(fan)應(ying)速率是(shi)(shi)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)態氮(dan)反(fan)(fan)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)速率的(de)(de)(de)(de)(de)(de)1.5～2倍，可(ke)以(yi)有效減少(shao)系統的(de)(de)(de)(de)(de)(de)HRT。此外，在減少(shao)污泥(ni)產(chan)量(liang)和堿度(du)投加的(de)(de)(de)(de)(de)(de)方面也有所幫助(zhu)，短(duan)(duan)程硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)反(fan)(fan)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)技術具有巨大優勢。但短(duan)(duan)程硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)反(fan)(fan)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)對(dui)菌種(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)要(yao)求很(hen)高，正常運行時必須先進行菌種(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)富集。由(you)于(yu)(yu)(yu)短(duan)(duan)程硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)和反(fan)(fan)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)是(shi)(shi)兩個不同(tong)(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)進程，其對(dui)氧(yang)環境的(de)(de)(de)(de)(de)(de)要(yao)求也不同(tong)(tong)(tong)，需要(yao)嚴格控制氧(yang)環境的(de)(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)化(hua)，且底物濃度(du)也是(shi)(shi)制約其反(fan)(fan)應(ying)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)條件，需要(yao)形(xing)成(cheng)亞(ya)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)鹽累積的(de)(de)(de)(de)(de)(de)同(tong)(tong)(tong)時逐(zhu)步淘汰反(fan)(fan)應(ying)器中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)亞(ya)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)化(hua)細菌，目前其條件仍較為(wei)苛(ke)刻。

2 脫氮除磷技術發展方向

普通(tong)(tong)城(cheng)(cheng)市污(wu)水(shui)廠應用的(de)(de)(de)(de)(de)(de)傳統(tong)(tong)活性污(wu)泥(ni)法中(zhong)，生物(wu)脫氮通(tong)(tong)常分(fen)為氨化(hua)、硝(xiao)化(hua)、反(fan)硝(xiao)化(hua)3個(ge)過程，分(fen)別由氨化(hua)菌(jun)、硝(xiao)化(hua)細(xi)菌(jun)和反(fan)硝(xiao)化(hua)菌(jun)完(wan)成，其(qi)中(zhong)，硝(xiao)化(hua)需要(yao)(yao)在(zai)(zai)(zai)好(hao)氧(yang)環境(jing)中(zhong)完(wan)成，反(fan)硝(xiao)化(hua)則需要(yao)(yao)在(zai)(zai)(zai)厭(yan)氧(yang)環境(jing)中(zhong)完(wan)成。而(er)對(dui)于(yu)除(chu)磷，通(tong)(tong)常在(zai)(zai)(zai)除(chu)磷系統(tong)(tong)中(zhong)利用聚(ju)磷菌(jun)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)過量積(ji)磷能力進(jin)行厭(yan)氧(yang)環境(jing)下的(de)(de)(de)(de)(de)(de)釋磷和好(hao)氧(yang)環境(jing)下的(de)(de)(de)(de)(de)(de)過量吸磷，再通(tong)(tong)過剩(sheng)余污(wu)泥(ni)排放(fang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)方式實現磷的(de)(de)(de)(de)(de)(de)去除(chu)。不同(tong)生物(wu)反(fan)應對(dui)氧(yang)環境(jing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)不同(tong)需求導致在(zai)(zai)(zai)傳統(tong)(tong)水(shui)處理(li)工藝(yi)中(zhong)，無論是(shi)SBR還(huan)是(shi)AAO等工藝(yi)，都在(zai)(zai)(zai)空間(jian)或時間(jian)上對(dui)反(fan)應進(jin)程有一(yi)定限制。而(er)這(zhe)一(yi)限制通(tong)(tong)常又會造成系統(tong)(tong)中(zhong)碳源競(jing)爭激(ji)烈、污(wu)泥(ni)產量過大、運行復雜等一(yi)系列問題(ti)。城(cheng)(cheng)市污(wu)水(shui)還(huan)存在(zai)(zai)(zai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)問題(ti)是(shi)C/N較(jiao)低(di)導致脫氮效率(lv)較(jiao)差，通(tong)(tong)常，解決這(zhe)個(ge)問題(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)方法是(shi)在(zai)(zai)(zai)生物(wu)處理(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)部分(fen)投加額外(wai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)碳源，但這(zhe)一(yi)方法的(de)(de)(de)(de)(de)(de)成本非常高。

如(ru)果(guo)繼(ji)續使用現行(xing)的污水(shui)處理(li)技術(shu)，在不斷(duan)追求去除效(xiao)果(guo)的同(tong)時，必然會(hui)伴隨著(zhu)工藝(yi)運行(xing)困難、結構復雜、成本上升(sheng)等一系列(lie)問(wen)題(ti)。如(ru)果(guo)能開發一種高效(xiao)、可(ke)持(chi)續發展的新型污水(shui)處理(li)技術(shu)或工藝(yi)應(ying)用在城市(shi)污水(shui)處理(li)中(zhong)，必然可(ke)取得巨大的社(she)會(hui)效(xiao)益和經濟效(xiao)益。

對(dui)(dui)現(xian)有的(de)各種生物脫氮除磷(lin)技(ji)術進(jin)行(xing)(xing)比(bi)較(jiao)，由(you)表(biao)5可(ke)(ke)知，從本(ben)文介紹的(de)新型污(wu)(wu)水(shui)(shui)生物脫氮除磷(lin)技(ji)術來(lai)看(kan)，它(ta)們(men)(men)都具有在(zai)不(bu)同程度上節省碳(tan)源和降(jiang)低污(wu)(wu)泥產量的(de)優(you)勢，且反應(ying)速(su)率都相(xiang)對(dui)(dui)較(jiao)快(kuai)。這(zhe)些(xie)優(you)勢使它(ta)們(men)(men)在(zai)處(chu)理低C/N污(wu)(wu)水(shui)(shui)時表(biao)現(xian)出很(hen)強的(de)適應(ying)性，針對(dui)(dui)不(bu)同溫度、pH、污(wu)(wu)泥齡(ling)和曝(pu)氣方(fang)式等運行(xing)(xing)工況，表(biao)現(xian)出很(hen)好的(de)耐(nai)受性，并(bing)可(ke)(ke)以(yi)(yi)穩定運行(xing)(xing)。而(er)這(zhe)些(xie)技(ji)術優(you)勢放在(zai)城(cheng)市污(wu)(wu)水(shui)(shui)處(chu)理中，恰(qia)好可(ke)(ke)以(yi)(yi)彌補當前技(ji)術應(ying)對(dui)(dui)城(cheng)市污(wu)(wu)水(shui)(shui)脫氮除磷(lin)的(de)不(bu)足(zu)，雖然目前研究(jiu)有限(xian)，應(ying)用條件(jian)仍不(bu)成熟，但如果未來(lai)將這(zhe)些(xie)新技(ji)術投入(ru)實際應(ying)用，許多問題都將迎刃而(er)解。

表5 脫氮(dan)除磷技術比較(jiao)

從新型(xing)污水(shui)生(sheng)物脫氮除(chu)磷技(ji)術原(yuan)理(li)來看，控(kong)制(zhi)優勢(shi)(shi)微生(sheng)物菌(jun)群是(shi)保證工藝達到預(yu)期效(xiao)果(guo)的前提條件(jian)，而其(qi)控(kong)制(zhi)條件(jian)相(xiang)對苛刻，這也是(shi)新型(xing)技(ji)術推廣應用(yong)受限的原(yuan)因(yin)之(zhi)一(yi)。基于微生(sheng)物菌(jun)群功(gong)(gong)(gong)能及生(sheng)存環境特點，如能實現多種(zhong)功(gong)(gong)(gong)能菌(jun)群在(zai)同(tong)(tong)(tong)一(yi)個空間(jian)內(nei)協同(tong)(tong)(tong)作用(yong)，不(bu)僅可降低能耗(hao)、節省投資，更重要的是(shi)可以大大提高生(sheng)化反(fan)(fan)應效(xiao)率，簡化控(kong)制(zhi)條件(jian)。微壓內(nei)循環生(sheng)物反(fan)(fan)應器是(shi)一(yi)種(zhong)僅通過反(fan)(fan)應器自身結構特點，使(shi)反(fan)(fan)應器內(nei)部形成獨(du)特的水(shui)力(li)流(liu)態，實現了在(zai)同(tong)(tong)(tong)一(yi)反(fan)(fan)應器空間(jian)內(nei)不(bu)同(tong)(tong)(tong)功(gong)(gong)(gong)能菌(jun)群協同(tong)(tong)(tong)除(chu)污功(gong)(gong)(gong)效(xiao)，作為可持(chi)續發展的城市污水(shui)處理(li)新技(ji)術具有著潛在(zai)的優勢(shi)(shi)。

3 結論與展望

我(wo)國(guo)城市(shi)污(wu)水(shui)(shui)特有的(de)特征和環境特點(dian)，導致傳統生(sheng)物(wu)(wu)脫(tuo)氮(dan)除磷(lin)技(ji)術(shu)效果(guo)不佳。隨著我(wo)國(guo)對氮(dan)、磷(lin)排放標準的(de)日趨嚴格(ge)，結合我(wo)國(guo)城市(shi)污(wu)水(shui)(shui)處(chu)理(li)的(de)可持(chi)續發展(zhan)，未來應加大新型(xing)技(ji)術(shu)的(de)研(yan)究和推廣力(li)度,加強對新技(ji)術(shu)的(de)使用條件(jian)及(ji)優劣特點(dian)的(de)認識，爭取早日將(jiang)此類(lei)具(ju)有潛力(li)的(de)新型(xing)污(wu)水(shui)(shui)生(sheng)物(wu)(wu)脫(tuo)氮(dan)除磷(lin)技(ji)術(shu)應用到(dao)我(wo)國(guo)的(de)城市(shi)污(wu)水(shui)(shui)處(chu)理(li)中，并基(ji)于(yu)此類(lei)新技(ji)術(shu)，積極開發出(chu)具(ju)有高效、節能一體(ti)化的(de)污(wu)水(shui)(shui)生(sheng)物(wu)(wu)脫(tuo)氮(dan)除磷(lin)工藝(yi)，是(shi)解決此類(lei)問題值(zhi)得考慮的(de)研(yan)究方向。

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