摘要：从理论和实验两方面系统地总结了两级序批式活性污泥法生物除磷脱氮工艺的优点。
关键词：两级序批式活性污泥法工艺；除磷脱氮；自动控制；ph值；氧化还原电位；溶解氧
1两级序批式活性污泥法生物除磷脱氮工艺理论上的优点
氮、磷的脱除不外乎有等四类生物反应过程。
大量研究表明，单级活性污泥除磷脱氮系统（如a2/o和sbr等系统）中氮和磷的去除为一对矛盾的关系，除磷效果好时脱氮效果不好，而脱氮效果好时除磷效果却不好。这是因为释磷、吸磷、硝化和反硝化这四类生化反应过程对微生物的组成、基质类型及环境条件的要求各不一样，使得单级活性污泥除磷脱氮系统不可避免地存在着固有的矛盾和不足。而两级序批式活性污泥法生物除磷脱氮工艺能避免这些矛盾和不足，其主要优点在于：
①解决了聚磷菌与硝化菌和反硝化菌混合生长的矛盾
在单级除磷脱氮系统中，除磷的主要微生物——聚磷菌和在脱氮过程中起重要作用的硝化菌是混合生长的。硝化菌通常属于自养专性好氧菌，其特点是繁殖速度缓慢，世代时间长，为获得良好的硝化效果，必须保证系统有较长的泥龄。而聚磷菌世代时间却较短，且磷的去除是通过排除剩余活性污泥实现的，若泥龄较长不仅导致生物处理系统产泥量减少，而且在硝化过程中，由于较长的好氧时间使污泥的活性降低，从而影响聚磷菌对磷的吸收率，造成活性污泥含磷量降低。所以为了保证良好的除磷效果，系统必须短泥龄运行，这就是一对矛盾。
在两级序批式活性污泥法生物除磷脱氮工艺中聚磷菌主要生长在除磷级，硝化菌和反硝化菌主要生长在脱氮级，这样巧妙地把聚磷菌与硝化菌和反硝化菌这两大功能微生物分别控制在两个反应器内生长，从而解决了功能微生物混合生长的矛盾。
②避免了释磷与反硝化过程中对碳源的竞争性矛盾。
生物除磷脱氮中的释磷与反硝化过程都需要消耗大量碳源。一般来说，城市污水中所含易降解有机物的含量有限，所以在单级除磷脱氮系统中的释磷与反硝化之间，必然存在着因碳源不足而引发的竞争性矛盾。
在两级序批式活性污泥法生物除磷脱氮工艺中释磷和反硝化分别控制在两个反应器内进行。除磷级的释磷过程所需碳源由原水供给，而脱氮级的反硝化过程所需碳源由外加乙醇或补充原水供给。
③解决了厌氧区的硝酸盐问题。
厌氧区硝酸盐含量的控制问题，是单级除磷脱氮系统需要解决的一个难题。在这种系统的厌氧段不可避免地存在有硝酸盐成分，特别是当污水中碳氮比（cod/n）较低时，这一问题更为突出。根据生物除磷原理，污水中溶解性bod含量及发酵产酸菌（主要是气单胞菌）的发酵产酸作用是决定其他聚磷菌能否正常发挥其功能的重要因素。如果厌氧区存在硝酸盐成分，一方面会被在除磷过程中担负发酵产酸作用的气单胞菌利用作为电子受体进行反硝化，抑制其对溶解性有机物的发酵产酸作用；另一方面，反硝化菌会与聚磷菌竞争污水中有限的溶解性有机物（特别是vfas）并优先于聚磷菌以这些有机物为电子供体进行反硝化。结果使聚磷菌无法得到足够vfas，从而抑制了聚磷菌的释磷及厌氧产物phb(聚-羟基丁酸盐)的合成能力，使得聚磷菌在后续的好氧条件下缺乏过量摄磷和自身增殖所需要的碳源和能量，使系统除磷效果下降，甚至遭到破坏。有资料认为，为保证厌氧区的高效释磷，一般应将no3-n浓度控制在0.2mg/l以下。
在两级序批式活性污泥法生物除磷脱氮工艺中，除磷级在前，而此时进水中氮以氨氮形式存在，除磷级主要是泥龄短的聚磷菌，泥龄长的硝化菌很难存活，这样聚磷菌就能够充分发挥其厌氧释磷和好氧吸磷功能，从而解决了单级除磷脱氮系统厌氧区硝酸盐问题。
④解决了有机物浓度与硝化作用的矛盾。
污水中可生物降解含碳有机物与氮之比（bod5/tkn）是影响生物硝化速率的主要因素。硝化菌是自养专性好氧菌，在好氧条件下，其增长速率与异养菌相比较要低得多。在硝化阶段，若含碳有机物的浓度过高，会使生长速率较高的异养菌迅速繁衍，从而使生长缓慢的硝化菌得不到优势生长，结果降低了硝化速率。另外，有机物对硝化菌的毒害和抑制作用，使得本来生产率就很低的硝化菌处于不利的生存环境。所以在硝化阶段，含碳有机物的浓度不能过高。一般资料认为，bod5应控制在20mg/l以下，且bod负荷应控制在0.06~0.1kgbod5/kgmlss·d的水平。
在两级序批式活性污泥法生物除磷脱氮工艺中，在前的除磷级的运行过程是先厌氧释磷后好氧吸磷，而此时进水中大量有机物正好做为释磷所需的碳源，等除磷级出水进入到脱氮级时系统中有机物浓度就很低了，这恰好是硝化菌所需的良好环境。
⑤降低了除磷和脱氮过程中的能量消耗。
在单级除磷脱氮系统中，当进水的cod/n值较高时，为使含碳有机物氧化分解至较低的浓度而保证硝化作用的进行，必须保证处理系统有较长的曝气时间和泥龄，这不仅对除磷不利，且运行费用也相对较高，不经济。
在两级序批式活性污泥法生物除磷脱氮工艺中，不存在硝化阶段cod/n值较高问题，故该工艺可以降低能耗。
以上分析了单级除磷脱氮系统的一系列矛盾关系，阐明了两级序批式活性污泥法生物除磷脱氮工艺优点。基于此提出了两级序批式活性污泥法生物除磷脱氮工艺，并进行了实验研究。
2实验装置及流程简介
2.1实验装置及控制
反应器大小为直径200mm，高600mm，有效容积12l有机玻璃柱。实验装置是由两套大小完全相同的反应器组成，分别用做除磷序批式活性污泥法级（简称除磷级）、脱氮序批式活性污泥法级（简称脱氮级）。以上每套装置见示意图1。除磷级和脱氮级串联使用，即原污水除磷级脱氮级，详见实验流程示意图2。另外还有单泥除磷脱氮序批式活性污泥法级，它单独运行，作为上述两级序批式活性污泥法生物除磷脱氮工艺对比工艺。
装置均采用鼓风曝气，用转子流量计控制曝气量。系统采用电热丝加热，并利用温控仪系统进行恒温控制。orp、ph和do均在线控制，根据orp、ph和do的变化控制各反应器的反应时间和采样。根据sbr工艺特点，每一种实验条件必须运行若干周期以上才进行采样测试。
2．2实验流程
①两级序批式活性污泥法生物除磷脱氮工艺流程是由除磷级和脱氮级组成，它们串联使用，除磷级在前，脱氮级在后，除磷级的除磷的出水将进入和脱氮级进行脱氮处理，其流程见示意图2。除磷级和脱氮级周期运行时间均为8小时。
②单泥除磷脱氮序批式反应器单独运行，用作“两级序批式活性污泥法生物除磷脱氮工艺”对比工艺，周期运行时间均为16小时。
2．3原水配制
3在实验过程中，两级序批式活性污泥法生物除磷脱氮工艺体现出下列优势
①工艺对磷和氮的脱除是可行的和可靠的。
实验表明，两级序批式活性污泥法除磷脱氮工艺系统对磷和氮的去除是可行的，也是可靠的。该系统具有很高的处理效率：cod去除率为90.9～96.2%，出水cod均小于25mg/l；除磷率为97～99.2%，出水总磷浓度为0.1mg/l左右；脱氮率为98.5～99.9%，出水总氮浓度为0.4mg/l左右。
除磷脱氮效果好的根本原因在于把聚磷菌与硝化菌和反硝化菌这两大功能微生物分别控制在两个反应器内优势生长，各自发挥最佳功能所至。
同时进行的单泥除磷脱氮反应器处理结果为：除磷效果好，达90%以上；而经8h曝气，总氮去除率仅为62%左右，出水中仍然有30mg/l左右的氨氮没有被硝化。
②两级序批式活性污泥法生物除磷脱氮工艺除磷脱氮的历时短。
该工艺每周期除磷历时和脱氮历时均为8小时，这均比一般的同时除磷脱氮sbr系统要快［10］。
同时进行的单泥除磷脱氮序批式反应器除磷和脱氮历时为16小时。
③两级序批式活性污泥法生物除磷脱氮工艺系统运行稳定，抗冲击能力强。
除磷级和脱级氮各自级功能微生物分别在各自反应器中优势生长，互不干扰，系统稳定，能避免冲击负荷，尤其是有机物对硝化菌的冲击。
④两级序批式活性污泥法生物除磷脱氮系统的除磷级和脱氮级均可通过orp、ph和do的阶段性变化规律，实现自动控制。
通过检测orp、ph和do的阶段性变化规律，利用现代自动控制技术，可以分别对除磷级和脱氮级反应进行实时控制。尤其是脱氮级，该级又应以ph为优先控制信号，以do和orp作为辅助控制信号。
⑤两级序批式活性污泥法除磷脱氮工艺的除磷级对磷的去除不必达到一级排放标准，从而可缩短除磷历时。
除磷级出水磷浓度不必达到一级排放标准，而只须达到小于1.5mg/l即可。这样，一方面可以大大减少除磷级的反应时间；另一方面除磷级的出水进入脱氮级后，磷素将会被稀释作用和生物同化作用等过程而降低其浓度，从而达到排放标准。
参考文献
［1］李军，赵琦，王宝贞．序批式生物膜法同步除磷脱氮特性研究［j］．城市环境与城市生态，2002，15，（1）：1．
1.环境工程专业设置环境工程微生物
学优于普通微生物学除介绍原生动物、后生动物、藻类及突出脱氮除磷与厌氧微生物等内容外，环境工程微生物学教材内容更针对环境工程治理，甚至与后续课程有互补作用，优化了教学内容。如周德庆教授主编《微生物学教程》、同济大学周群英教授等主编的《环境工程微生物学》和同济大学高庭耀教授等主编的《水污染控制工程》均为国内使用量较大的教材，《环境工程微生物学》较《微生物学教程》增加了丝状细菌形态，为后续讲解丝状菌污泥膨胀埋了伏笔。且前者的实验内容安排观察藻类、原生动物等内容也与环境工程实践更接近。《环境工程微生物学》对活性污泥膨胀与控制方法、生物脱氮除磷、厌氧发酵微生物等描述比《水污染控制工程》详细，后者可能考虑到前述课程有讲解，对应内容比较简略。环境工程微生物学的教学内容和教学案例更有针对性，为后续课程的学习打下了更好的基础，与就业后参加注册环保工程师考试打下了对应的基础，提高了人才的市场竞争力。相反，开设普通微生物学，在后续课程中要补充部分内容，如要从后生动物概念开始讲到轮虫在水处理中作用。
2.对环境工程微生物学教学内容的思考
2.1教学思想应区别于普通微生物学
环境工程微生物学不仅要掌握微生物基础知识的内容，而且要学习环境工程应用微生物，教学核心思想是理解微生物代谢的多样性及其环境工程利用，为后续水污染控制工程、固体废物处理处置和大气污染控制工程课程打下基础，因此要考虑后续课程的要求，满足后续课程的要求，不能基本只讲微生物基础知识部分。
2.2突出环境工程应用微生物重点内容
由于学时限制，不可能把整个教材讲得都很清楚。周群英教授等主编的《环境工程微生物学》教材微生物基础知识和环境工程应用微生物学内容基本对半。由于后续课程还会提到环境工程应用微生物部分的内容，因此学时安排可以以微生物基础知识部分为主，后半部内容可以不全讲，如无实质性内容超过后续教材的垃圾发酵微生物和前沿性了解内容微生物燃料电池等内容可以不讲解，但要突出脱氮、除磷、厌氧发酵等重点内容。讲解微生物基础知识的目的是为讲解环境工程应用微生物学内容做准备，后半部分内容和后续课程相连接。前半部分也不能把内容过多的展开，象普通微生物学那样，形态、结构、繁殖讲解很详细，由于时间限制，前半部分也只能以后半部分课程够用为目标。
2.3与后续课程教学内容衔接
与后续水污染控制工程、固体废物处理处置和大气污染控制工程教学内容和教学深度要衔接。环境工程微生物学教材经常受普通微生物学教材影响，病毒章节内容偏多，由于后续课程基本不涉及病毒内容，因此该章节内容可以简化。虽然后续课程可能会提到环境微生物应用的问题，但是课程之间内容有偏重，教材内容详略有差异，污染控制工程偏重于工艺及设计，因此微生物应用的内容往往比环境工程微生物学对应内容简略，如厌氧发酵原理、微生物脱氮除磷原理、活性污泥膨胀与控制、原生后生动物对污水处理深度指示作用等内容，因此合理推断以上内容应该以此课程讲授为主，在此课程讲透，可以强化教材内容，污染控制工程中带过只是内容逻辑需要，或起重点内容的简要复习作用，尤其使用同济大学两门教材之间，更体现了这种安排。然而对于处理工艺，在环境工程微生物学中可以不当重点内容，在后续污染控制工程中掌握，如脱氮除磷工艺，可以作为水污染控制工程重点掌握内容，这样课程之间内容有主次，有衔接，有逻辑。更加突出水污染控制工程进行工艺和设计教育的功能。
3.结语
关键词：生物脱氮除磷，城市污水，发展趋势
中图分类号：U664.9+2文献标识码：A
随着化肥、农药和洗涤剂等的广泛应用，氮磷污染及水体富营养化日趋严重。据近年来环境质量公报的消息，水体中的主要污染物为含氮磷的有机物。这些污染物进一步加剧了水资源短缺的矛盾，对可持续发展战略的实施带来了严重的负面影响。环境污染和水体富营养化问题的尖锐化迫使越来越多的国家和地区制定严格的氮磷排放标准，这也使污水脱氮除磷技术一度成为污水处理领域的热点和难点。因此，研究和开发高效、经济的生物脱氮除磷工艺成为当前城市污水处理技术研究的热点。本文致力于研究现阶段新型的脱氮除磷工艺，讨论该类工艺发展的可能性，为实际工程中脱氮除磷工艺的优化提供理论依。
1.城市污水脱氮除磷技术现状
目前含氮磷污水的处理技术可分为物理法、化学法、物理化学法和生物法[1]。化学法与物理化学法是最早的脱氮除磷方法，但由于成本高，对环境易造成二次污染。所以污水生物脱氮除磷技术是20世纪70年代美国和南非等国的水处理专家们在化学、催化和生物方法研究的基础上提出的一种经济有效的处理技术，该技术由于处理过程可靠，处理成本低，操作管理方便等优点而被广泛使用。微生物脱氮除磷技术按微生物在系统中的不同状态，可分为活性污泥法和生物膜法，通过设立好氧区、缺氧区和厌氧区来实现硝化、反硝化、释磷和放磷以达到脱氮除磷的目的。
具体的生物脱氮除磷工艺有：巴颠甫同步脱氮除磷工艺(Bardenpho)、Phoredox同步脱氮除磷工艺、A2/O法同步脱氮除磷工艺、UCT工艺、SBR工艺、氧化沟工艺、A/B法、生物转盘同步脱氮除磷工艺等。
2.污水生物脱氮除磷新技术及其应用
常规的污水生物处理技术主要去除有机物和悬浮固体，对氮和磷的去处效率较低。实际应用中经常出现脱氮效果好时除磷效果较差，而除磷效果好时脱氮效果不佳[2]。因此，常规生物脱氮除磷工艺流程存在着影响该工艺有效运行的相互影响和制约的因素，主要表现为：
①厌氧与缺氧段污泥量的分配比影响磷释放或硝态氮反硝化的效果，厌氧段污泥量比例大则磷释放效果好，但反硝化效果差；反之，则反硝化效果好，而磷释放效果差；
②原污水经厌氧段进入缺氧段，磷释放与硝态氮反硝化争夺碳源，当原水中碳源不足时，磷释放或反硝化不完全；
③硝化菌世代繁殖时间长，要求较长的污泥龄，但磷从系统中被去除主要是通过剩余污泥的排放，因此要提高除磷效率则要求短污泥龄。
这就要求我们在实验研究中结合实践努力尝试新的生物脱氮除磷工艺，有效避免以上因素的影响，已达到更好的脱氮除磷效果。下面就目前现有的新型脱氮除磷技术进行简要说明。
2.1生物膜与活性污泥结合
图1生物膜与活性污泥结合水处理工艺流程图
常规生物脱氮除磷工艺存在相互影响和制约的因素，因此脱氮和除磷效果难以同时达到最佳。生物膜与活性污泥结合新工艺的特点是缺氧段采用生物膜法，反硝化菌均匀分布在整个缺氧池内，反硝化反应充分；好氧和厌氧段采用悬浮污泥法便于对污泥龄的控制，有利于硝化菌和除磷菌的生长繁殖。生物膜与活性污泥结合工艺将常规工艺中相互影响和制约的因素分解，使不同的菌类生长在各自最佳环境条件下，因而在本工艺中脱氮和除磷效果可以同时达到最佳，而且工艺的可控性增强,图1。
2.2反硝化除磷工艺
反硝化除磷是一些聚磷菌在缺氧的条件下,以硝酸盐作电子受体,过度摄磷,从而实现反硝化除磷的脱氮除磷过程。
2.2.1DEPHANOX工艺
该工艺首次采用交替的厌氧和缺氧条件并结合单独的固定生物膜,来实现生物除磷的思想,并将其运用到反硝化除磷工艺中。
它在厌氧池和缺氧池之间增加了沉淀池和固定膜反应池,污水在厌氧池中释磷,在沉淀池中进行泥水分离,含氨较多上清液进入固定膜反应池进行硝化,污泥则跨越固定膜反应池进入缺氧段,完成反硝化除磷。
该工艺具有能耗低,污泥产量低且COD消耗量低的特点。但该工艺中磷的去除效果很大程度上取决于缺氧段硝酸盐的浓度,当缺氧段硝酸盐不充足时,磷的过量摄取受到限制；反之硝酸盐又会随回流污泥进入厌氧段,干扰磷的释放和聚磷菌体的PHB的合成[3]。
图2DEPHANOX工艺流程图
2.2.2BCFS工艺
图3BCFS工艺流程图
BCFS工艺较UCT工艺增加了2个反应池,第一个增加的反应池介于厌氧池与缺氧池中间,起到选择器的作用,可以吸附剩余的COD,同时迅速反硝化自回流污泥的硝酸氮,可防止丝状菌的生长；第二个反应池是混合池(缺氧或好氧),介于UCT工艺缺氧池与好氧池之间,目的是形成低氧环境以获得同时硝化与反硝化,从而保证出水含有较低的总氮浓度[4]。
BCFS工艺还增加了2个内循环QB和QC,从好氧池设置内循环QB到缺氧池十分必要,起辅助回流污泥向缺氧池补充硝酸氮的作用；内循环QC的设置能在好氧池与混合池间建立循环,以增加硝化或同时硝化反硝化的机会,为获得良好的出水氮浓度创造条件。
3.结语
以上所介绍的工艺，皆是从理论角度出发，对不同处理工艺的机理进行阐述。但在实际工程中，需根据处理水质，地形、经济等限制因素选择处理工艺。脱氮除磷技术没有最好的，只有做适合的，至于对处理工艺的选择，需要在研究工作中慢慢积累经验。
生物除磷脱氮工艺的发展已不仅仅是要求较高的氮磷去除率，而且要求处理效果稳定可靠、工艺控制调节灵活、运行维护管理方便、投资运行费用节省。因此，目前，国内外生物除磷脱氮工艺正是向着这一简洁、高效、经济的方向发展，各类构筑物从工艺到结构都趋向于合建一体化[5]。现如今，污水排放标准的不断严格是目前世界各国普遍发展的趋势，以控制水体富营养化为目的的氮、磷脱除技术开发已成为世界各国主要的奋斗目标。我国对生物脱氮除磷技术的研究起步较晚，投入的资金也十分有限，研究水平仍处于发展阶段。目前我国在生物脱氮除磷技术基础理论没有重大革新之前，充分利用现有的工艺组合，开发技术成熟、经济、高效且符合国情的工艺应是今后我国脱氮除磷工艺发展的主要方向。
参考文献
[1]刘萍莲，城市污水脱氮除磷技术与展望，山西建筑，2007年第33卷第6期：179
[2]刘俊新、夏世斌、郑祥，经济高效的污水生物脱氮除磷新技术研究，世界科技研究与发展，2003年第2期：37-40
[3]尹军、吴相会，污水生物除磷技术若干研究进展，中国资源综合利用，2009年1月Vol.27NO.1：24-27
关键词：脱氮除磷；城市污水；污水处理；双污泥系统；脱氮除磷；生物滤池
中图分类号：U664文献标识码：A
前言
随着中国经济的快速发展，城市规模不断扩大，水资源供需矛盾日趋激化。而我国现有的城市污水处理厂主要是针对碳源污染物的去除，对导致水体富营养化的主要营养盐氮、磷的去除率很低，导致水体富营养化现象加剧。因此研究和开发高效、经济的生物脱氮除磷工艺已成为当前研究的热点。本文系统的概述了生物脱氮除磷的机理，分析了生物脱氮除磷技术的现状，探讨了生物脱氮除磷技术的发展趋势。
1脱氮工艺
生物膜脱氮工艺大多数处于小试、中试及半生产性实验阶段，生物转盘、生物滤池、生物流化床等生物膜法反应器均可以设计成具有脱氮功能的反应器。目前，已开发了浮动床生物膜反应器脱氮系统、浸没式生物膜反应器脱氮系统、三级生物滤池脱氮系统。这些生物膜脱氮系统相对于活性污泥脱氮系统具有更好的稳定性、污泥浓度高、产泥量少，但能耗大。
生物膜脱氮技术要应用到城市污水工程，还有许多问题有待解决。因此，对生物膜脱氮机理的深入研究和开发新型经济、高效生物膜反应器将是今后污水生物膜脱氮技术研究的主要方向。
1.1生物脱氮新工艺
最近的研究表明，生物脱氮过程出现了超出传统脱氮理论的现象，研究者对此展开了研究，提出了一些新的脱氮工艺，如SHARON工艺、ANAMMOX工艺[2]、De-ammonifieation工艺、OLAND工艺.
SHARON(SinglereactorforHighactivityAmmoniaRemovalOverNitrite)工艺是荷兰Delft技术大学开发的脱氮新工艺，其基本原理是将氨氮氧化控制在亚硝化阶段，然后进行反硝化，达到脱氮目的。该工艺具有以下特点：硝化与反硝化在同一反应器中完成，简化工艺流程；节省反硝化过程需要外加的碳源，以甲醇为例，NO2-反硝化比NO3-反硝化节省40％的碳源；减少25％左右的供气量，节省动力消耗。
ANAMMOX(ANaerobicAMMoniumOXidation)工艺是荷兰Delft技术大学Kluyver生物技术实验室于1990年开发的脱氮新工艺，其原理是在厌氧的条件下，以YCh-、YCh-为电子受体，将氨氧化还原为N2。Deammonification工艺由Hippen等人开发适合处理高浓度含氮废水的新工艺，该工艺脱氮过程不需要按照化学计量式消耗电子供体，其机理目前还不清楚。OLAND(OxygenLimitedAutotrophicNitrificationDenitrification)工艺是比利时Gent微生物生态实验室开发的脱氮新工艺，其原理是通过控制溶解氧，使硝化过程控制在NO2-阶段，通过NO2-氧化NH4+形成N2，达到脱氮目的。杨红等人以消化污泥脱水液为基质，采用悬浮填料床反应器进行OLAND工艺脱氮研究，达到70％的脱氮率。
2生物除磷技术
污水生物除磷技术源于20世纪60年代Srinath等人在生产运行过程中观察到超量吸磷现象[3]，通过基础性研究、生产性实验研究以及工程运行实践，生物除磷技术在理论和实践上都取得了重大突破，目前，用于工程实践的生物除磷技术有A2/O工艺、氧化沟工艺、SBR工艺、Phostrip工艺、改良Bardenpho工艺、改良的UCT工艺等。
A2/O工艺通过设置厌氧/缺氧/好氧环境，实现聚磷菌厌氧环境中有效释磷、好氧环境中聚磷。对倒置A2/O工艺[4]进行环境倒置效应实验研究，认为缺氧/厌氧/好氧的布置形式除磷效果更好，其原因在于：降低了厌氧区硝酸盐负荷，有利于聚磷菌有效释磷；聚磷菌厌氧释磷后，直接进入好氧环境，有利于充分利用厌氧条件下形成的吸磷动力。氧化沟工艺是通过曝气系统在反应器实现空间上厌氧/缺氧/好氧环境，为除磷创造条件。SBR工艺是通过曝气控制系统在反应器内实现时间上厌氧/缺氧/好氧环境，为聚磷菌有效释磷和聚磷过程创造条件，并通过排放富磷污泥实现除磷目的。Phostrip工艺通过在污泥回流系统中设置厌氧区进行生物除磷，并且与化学除磷法进行组合，可以达到很好的除磷效果(TP≤1mg/L)。改良Bardenpho工艺通过进水与回流污泥在厌氧池混合接触，促进厌氧发酵和有效释磷，再进入后续构筑物聚磷，通过排泥达到除磷目的。改良的UCT工艺是基于回流污泥中硝酸盐进入厌氧区不利于聚磷菌有效释磷的事实，将回流污泥直接回流到缺氧区，提高除磷效果。
2.1同时生物脱氮除磷技术
自从Bardnard首先发现了硝化/反硝化过程中除磷现象[5]，已开发出许多具有同时脱氮除磷功生物处理技术，如A2/O工艺、氧化沟工艺、SBR工艺、Phostrip工艺、改良Bardenpho工艺、改良的UCT工艺等。
这些工艺均来源于传统的污水处理技术，又超越了传统污水处理技术，一方面满足传统污水处理工艺去除有机物、悬浮物的要求；另一方面满足除磷脱氮要求。通过控制系统的污泥龄、流态及回流方式、充氧、配套设备与检测仪表等，实现厌氧、缺氧、好氧三种环境空间或时间上交替变化，达到高效脱氮除磷的目的。
2.2双污泥脱氮除磷工艺
PASF工艺的流程如图1所示:
该工艺分前后两段，前段采用活性污泥法，主要由厌氧池、缺氧池、短泥龄好氧池、沉淀池等构筑物组成；后段为生物膜法，主要采用曝气生物滤池。污水依次流经活性污泥段和生物膜段。系统回流包括污水回流和污泥回流，污水回流是将部分生物滤池出水回流至缺氧池，以保证脱氮效果；污泥回流则是将沉淀池污泥部分回流到厌氧池，其余富含磷的剩余污泥被排掉。
图1PASF工艺流程图
结语
污水生物脱氮除磷的目的是将氮、磷从废水中去除，防止引起受纳水体的富营养化，以工程手段从源头控制水体富营养化。从我国目前的实际情况出发，无论是单独的生物脱氮技术、生物除磷技术，还是同时生物脱氮除磷技术，探索简便、节能、高效、技术成熟的生物脱氮除磷技术是目前当务之急，为今后从源头解决水体富营养化问题，提供必要而有效的技术保障。
①PASF工艺解决了聚磷菌、硝化菌泥龄不同的矛盾，具有稳定的处理效果和较高的处理效率，并可减少反应器体积，降低了工程投资。硝化菌呈生物膜固着生长，给生长速率缓慢的硝化菌创造了一个稳定的生活环境，使硝化菌始终处于好氧环境中(传统的活性污泥系统则做不到这一点)，增加了系统中的硝化菌量，提高了硝化率，同时也可防止不利条件下的硝化细菌流失，并减少了水力停留时间和反应器体积；而除磷菌悬浮生长在活性污泥系统中，泥龄可根据除磷的需要而选择相对较短值，两者的分开解决了传统硝化菌与除磷菌泥龄之间的矛盾，更利于系统的稳定运行。由于细菌各自处于较好的环境中，故也可减少整个系统的水力停留时间。
②PASF工艺对进水水质具有较强的适应性。传统工艺的回流污泥中存在硝酸盐，会影响厌氧段磷的释放，因此在传统工艺中当系统硝化效果较好时，除磷效果往往较差，这一现象在低BOD/TN和低BOD/TP的情况下尤为明显。PASF采用双污泥系统，使硝化和除磷分开，并可根据进水水质来调节硝化滤池出水回流量(使缺氧段不存在硝酸盐的积累)，解决了厌氧段反硝化与除磷菌释磷的矛盾，确保了除磷效果。
参考文献：
[1]卢峰,杨殿海．反硝化除磷工艺的研究开发进展[J]．中国给水排水.2003,19(9):32-34．
[2]StM,eta1,Ammoniumremovalfromconcentratedwasterstreamswiththeanaerobicammoniumoxidation(ANAMMOX)processindifferentconfigurations[J]．Wat．Res．,1997,31(8):1955-1962．
[3]王春英,隋军等．反硝化聚磷机理试验[J]．环境染治理技术与设备，2002,3(6):65-68．
关键字:氧化沟工艺、T型氧化沟、脱氮除磷、活性污泥处理工艺
中图分类号：U664.9+2文献标识码：A文章编号：
引言
工业、农业现代化快速发展带来全球人们优质生活同时，但是污水的排放量不断增加，加剧了用水紧张和水质污染。如果将未经处理或者半处理的污水注入到水域中，那么其中的有害物质将成为重要的水环境污染源，有可能造成“死海”水域，严重地影响了水环境的质量。根据早期的污水排放标准规定，通常只对去除污水中含碳有机物和SS为主要规定，因此，在污水处理的过程中，造成对去除氮、磷的意识相对薄弱。
由于上述原因，使得原先的污水处理设备相对于现有的国家2003年颁布实施的《城镇污水处理厂污染排放标准》（GB18918-2002）显得陈旧老化，尤其是在对氮、磷的去除效率显得尤为不足。为了符合我国国情、高效、低耗、能满足排放要求、基建和运行费用低的要求，在兴建大型污水厂的同时，应该对原有小规模的污水厂的污水处理的运行流程中关键部分加以改造和调整，从而能通过低成本地实现污水处理改造。
目前，本文主要对氧化沟污水处理工艺的脱氮除磷的因素进行分析，并通过对该工艺进行改进，以提高其脱氮除磷的良好效果。
氧化沟工艺污水脱氮的影响因素
氧化沟工艺是指活性污泥处理工艺的一种变形，它一般不需设初沉池，而通常采用封闭的环形沟渠形式，氧化沟曝气池推动污水及活性污泥混合液作水平流动，来实现延时曝气。氧化沟工艺系统构成如图1所示。
图1氧化沟工艺系统构成
其中，氧化沟池体一般是环形的，其水深与曝气设备相关；曝气设备主要是用于供氧、推动水流作不停的循环运动、防止活性污泥沉淀、使有机物和微生物及氧气三者充分混合、接触；进(出)水装置进水口、回流污泥口和出水调节堰等；导流和混合装置括导流墙和导流板，以减少水头损失，防止弯道停滞区的产生和防止对弯道过度冲刷等；附属构筑物包括沉池、刮泥机和污泥回流泵房等。
氧化沟工艺通过整体完全混合及局部推流特性来提高二沉池的污泥沉降速度及澄清效
果，另外，这种独特的水流特性对脱氮除磷的影响意义重大；氧化沟工艺的构造形式具有多样化灵活的活性污泥法，处理效果稳定,出水水质好，并可实现脱氮，能承受水量、水质冲击负荷，对高浓度工业废水有很大的稀释能力。氧化沟污水处理工艺流程图如图2所示。
图2氧化沟污水处理工艺流程图
根据相应的数据分析，温度是影响硝化效果的主要因素，且应不低于15摄氏度，否则硝化效率会大大降低，但是温度是随着一年四季的变化，每天每时每刻的温度都有所不同，因此，主要通过泥龄和溶解氧来实现控制；根据出水指标调控重点来实现低溶解氧来利于反硝化。硝化与反硝化的影响因素关系如图3所示。厌氧环境不适合缺氧条件下才能发生的反硝化过程。
图3硝化与反硝化的影响因素关系图
表1不同点位置的氮浓度数据
氧化沟污水处理工艺改造
在氧化沟处理工艺中，T型氧化沟污水处理工艺是由相应的城市污水处理厂研发出的一系列脱氮除磷的污水处理新工艺。由于T型氧化沟工艺不需要另外设置二沉池等优点，在我国城市污水处理厂中得到广泛的应用，但是随着国家人类对污水处理出水质量的要求越来越高，原有的T型氧化沟工艺已经不能够满足国家出水质量的标准。虽然现在原来越多具有良好脱氮除磷功能的新工艺如A2O、CASS等，然而若采用新工艺代替旧工艺势必需要耗费巨大的人力、物力和财力。
以一个T型氧化沟污水处理工艺系统为例，假设该工艺转刷相对固定，不能进行调速，不能调节淹没深度，难以根据不同的进水水质进行曝气量的调节，且该系统的污水处理过程具有明显的阶段性，且由于曝气量和曝气时间的不足而导致第二阶段的硝化作用不完全。
因此，对T型氧化沟工艺主要采取以下的改造方式：
根据文献可知，反硝化时间和硝化时间比与T型氧化沟工艺的脱氮效果有关。反硝化时间和硝化时间比为0.4时，T型氧化沟工艺的脱氮效果最好，反之，则T型氧化沟工艺的脱氮效果会越来越弱。当反硝化时间和硝化时间比>0.4时，可以考虑增加2个边沟转刷的运行时间，在不影响出水的SS情况下，延长曝气时间，缩短静置时间，使边沟在进水后有段较长闷曝的时间。T型氧化沟工艺系统经过改造后的脱氮效果如图4所示。
图4T型氧化沟工艺系统经过改造后的脱氮效果
结语
本文阐述的针对小规模的污水处理厂的T型氧化沟污水处理工艺的运行流程中关键部分加以改造和调整。该改造方法在脱氮方面具有良好的效果，并且是一种能通过低成本地实现污水处理改造。
参考文献
[1]侯红勋,施汉昌,王颖哲,王淦,谢荣焕.间隙曝气氧化沟工艺脱氮除磷和节能研究[J].给水排水,2009,35(9):34-38.
[2].氧化沟工艺简述[J].工程与建设,2010,24(1):69-72.
【关键词】反硝化除磷;机理;影响因素
近年来，污水处理厂的氮磷排放要求越来越严格，部分流域已要求达到一级A要求。针对除磷脱氮的城镇污水处理厂升级改造工作也在全国范围内迅速开展。目前，应用广泛的脱氮除磷工艺如A2/O、氧化沟、SBR等，均是基于传统生物硝化和反硝化机理开发而来，仅能去除污水中部分的氮和磷。通常情况下，这些工艺普遍存在基建投资大（采用空间分隔，反应器容量大）、运行费用高（硝化充氧能耗高、市政污水厂需投加碳源和补充碱度等）以及温室气体排放等一系列问题。
应用反硝化除磷菌进行污水脱氮除磷，能较好地解决这一问题，其已成为污水生物处理技术领域研究的热点之一。它能“一碳两用”，同时达到脱氮除磷的目的，而且还具有节省曝气量、减小污泥产量的优点，因此越来越受到学者的关注。
1、反硝化除磷简介
1.1反硝化除磷原理
传统聚磷菌是一类以氧作为电子受体的菌种，被称作好养聚磷菌，而反硝化聚磷菌DPB是在厌氧/缺氧交替运行条件下，富集的一类兼有反硝化作用和除磷作用的兼性厌氧微生物。该微生物能利用氧气或硝酸根离子作为电子受体，且其基于胞内聚β-羟基丁酸酯（PHB）、糖原质和磷酸盐等物质的生物代谢过程与传统厌氧/好养法中的PAO相似。
反硝化除磷工艺就是以DPB为菌种，通过“一碳两用”方式在缺氧段同时完成过量吸磷和反硝化过程而达到脱氮除磷双重目的的一种工艺。
在厌氧阶段，DPB快速吸收乙酸、丙酸等低分子脂肪酸，同时降解细胞内的多聚磷酸盐以无机磷酸盐的形式释放出来，然后利用上述过程产生的能量ATP和糖原酵解还原产物NADH2合成大量PHB储存在体内。DPB的释磷过程主要取决于胞外有机物的性质和水平。在缺氧阶段，DPB以硝酸根离子代替氧作为电子受体氧化PHB，利用降解PHB所产生的能量，过量摄取环境中的无机磷酸盐并以多聚磷酸盐的形式储存，同时将硝酸盐还原成N2或氮化物，将反硝化和除磷这两个过程合二为一，一碳两用，达到同步脱氮除磷的目的。反硝化除磷现象的发现，强化了生物的脱氮除磷效率，推动了强化除磷工艺的发展，可以节约碳源50%，污泥产量减少50%，除磷过程只需硝化曝气量，总体曝气量可减少30%左右。
1.2反硝化除磷工艺
反硝化除磷反应器有单污泥和双污泥系统之分。在单污泥系统中，DPB、硝化菌及非聚磷异养菌存在于同一悬浮污泥相中，共同经历了厌氧、缺氧和好氧环境，最具代表性的是BCFS工艺。而在双污泥系统中，硝化菌则独立于DPB而单独存在于某一反应器中。主要有Dephanox和A2/N-SBR工艺等。
2、反硝化除磷工艺的影响因素
2.1硝酸盐
（1）硝酸盐对厌氧释磷的影响。由于释磷量与吸磷量及除磷效率密切相关，因此厌氧释磷在生物除磷过程中起到关键作用。若在厌氧段存在NO3--N，普通反硝化菌能优先利用碳源进行反硝化从而抑制DPAOs释磷，进而无法为缺氧段的DPAOs提供充足的PHB。
（2）硝酸盐对缺氧反硝化除磷的影响。在碳源充足的情况下，NO3--N浓度会对DPAOs的缺氧吸磷产生影响。研究表明，当缺氧段NO3--N
2.2亚硝酸盐
亚硝酸盐作为电子受体进行反硝化吸磷一直备受关注，对其研究也比较深入，但是研究争论的焦点在于缺氧段NO2-CN的抑制浓度。关于NO2-CN的质量浓度为多少时会对反应产生抑制作用这个问题，科学研究者们还没有达成统一意见。
2.3污泥龄
污泥龄（SRT）反映了活性污泥系统中微生物的生长状态、生长条件及世代周期等基本特征，是反硝化脱氮除磷设计、运行和研究中一项十分重要的技术参数。
根据硝化段设置方式的不同可将反硝化除磷脱氮工艺分为单、双污泥系统，两系统对SRT的要求不同。为兼顾脱氮和除磷的需要，SRT需控制在一个较窄范围内，污泥龄越长，硝化作用越明显，相反污泥龄短，则除磷效果好。因此，单污泥系统运行的关键是保证适宜的DPAOs生长条件。综合考虑各种情况，反硝化除磷系统的最佳SRT应根据工艺组合方式和工艺运行要求等试验获得。
2.4溶解氧
在反硝化除磷工艺中，氧的存在影响DPAOs的释磷能力及利用有机底物合成PHB的能力，并且氧的存在促进了其他微生物的生长，消耗有机底物，从而使DPAOs的生长受到抑制。一般情况下，反硝化细菌是兼性菌，既可进行有氧呼吸，又可进行无氧呼吸。当同时存在分子态氧和硝酸盐时，分子态氧与硝酸盐竞争成为电子受体，由于有氧呼吸产生较多的能量，有氧呼吸将优先进行。因此，为保证反硝化的顺利进行，必须保持缺氧状态。
2.5碳氮比
碳氮比对反硝化除磷系统具有双重作用。一方面从脱氮角度看，硝化和反硝化的进行程度随系统碳氮比的增大而加深，TN去除率也随之升高。另一方面从除磷角度看，DPAOs受碳源浓度影响比反硝化细菌小，故在碳氮比较低时，DPAOs在与普通反硝化细菌的竞争中处于优势，系统的反硝化吸磷能够最大程度地发挥，TP去除率较高。即碳氮比低有利于除磷，碳氮比高则有利于脱氮。
2.6氮磷比
碳磷比是反硝化除磷系统的重要影响因素。将碳磷比控制在10～20范围内，有利于提高连续流活性污泥处理系统的除磷效率。按照反硝化除磷理论，以NO2-CN为电子受体的短程反硝化聚磷工艺与以NO3-CN为电子受体的反硝化除磷工艺相比所需的碳源更少。因此，在实际工程中应根据污水进水情况确定最佳碳磷比。