1、城市污水生物脫氮的現狀

隨著(zhù)工業(yè)化步伐的加快、人口的增長(cháng)和水污染問(wèn)題的嚴重，使原本十分有限的淡水資源更加稀缺，我國多個(gè)大中城市中有半數以上缺水尚有的城市沒(méi)有污水處理廠(chǎng)，大量生活污水直接排放，造成越來(lái)越嚴重的環(huán)境污染問(wèn)題。解決水環(huán)境污染問(wèn)題迫在眉睫。

目前，我國污水處理廠(chǎng)的二級處理率仍然很低，污水處理大部分仍然局限在有機物和懸浮固體的去除。近年來(lái)，我國已經(jīng)開(kāi)展了脫氮除磷方面的研究，并且取得了一定的進(jìn)展。近十多年來(lái)，我國污水處理廠(chǎng)的工藝升富營(yíng)養化問(wèn)題不但沒(méi)有解決，反而還在加重。水體富營(yíng)養化是指湖泊、河流、水庫等水體中氮磷等植物性營(yíng)養物質(zhì)含量過(guò)多所引起的水質(zhì)污染現象。由于水體中氮磷等營(yíng)養物質(zhì)的富集,引起藻類(lèi)及其他浮游生物的迅速繁殖，使水體溶解氧含量下降，造成藻類(lèi)、浮游生物、植物、水生物和魚(yú)類(lèi)衰亡甚至絕跡的污染現象。二級出水中氮磷等營(yíng)養物的過(guò)多排放引起的水體富營(yíng)養化問(wèn)題仍然是我國面臨的主要的水污染問(wèn)題之一。

污水生物處理過(guò)程的脫氮技術(shù)是上個(gè)世紀年代才開(kāi)始逐漸發(fā)展并應用于工程實(shí)踐中。磷可以通過(guò)生物法去除，也可以通過(guò)化學(xué)法去除，通過(guò)投加藥劑生成含磷污泥沉淀排出系統。由于含氮的化合物一般都是分子態(tài)，分子量較小，目前生物法去除是唯一經(jīng)濟可取的方法。

目前的實(shí)際情況是，我國污水處理廠(chǎng)仍然普遍存在技術(shù)人員缺乏，運行管理水平較低等問(wèn)題，積極探索適合我國國情，在投入較少的情況下，獲得更好的處理效果，降低運行成本，對于發(fā)展我國的污水處理事業(yè)顯得尤為重要。隨著(zhù)我國《城鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放標準一》的頒布實(shí)行，對于我國城鎮污水處理廠(chǎng)的氮磷排放提出了更高的要求。實(shí)現對于已建成城鎮污水處理廠(chǎng)的脫氮除磷改造突出的擺在我們面前。

氧化溝工藝由于其運行穩定，管理方便等優(yōu)點(diǎn)在國內污水處理廠(chǎng)，尤其是許多城市污水處理廠(chǎng)中得到了廣泛的應用。針對氧化溝工藝的降耗運行和脫氮改造將對于提高我國的污水處理技術(shù)水平，提高運行管理具有重要的理論意義和實(shí)踐價(jià)值。

隨著(zhù)經(jīng)濟社會(huì )的不斷發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，城市污水廠(chǎng)的進(jìn)水水質(zhì)也發(fā)生了顯著(zhù)的變化，目前許多城市污水處理廠(chǎng)都面臨著(zhù)進(jìn)水碳氮比較低，反硝化過(guò)程探源不足的問(wèn)題。如何優(yōu)化低碳氮比污水的脫氮處理工藝，降低處理費用也成為目前研究的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。

2、國內外研究現狀和發(fā)展趨勢

自世紀年代起，開(kāi)始普遍研究利用生物法去除污水中氮和磷等植物性營(yíng)養鹽的工作。年國際水污染控制和研究協(xié)會(huì )在丹麥哥本哈根舉行了次關(guān)于氮磷去除的國際會(huì )議，這是污水除磷脫氮技術(shù)研究和工程應用取得重大進(jìn)展的標志。進(jìn)入世紀年代，歐洲各國都制定了各自的法律法規，對于排放的二級出水中的氮、磷等植物性營(yíng)養物質(zhì)都提出了明確的要求。我國也先后頒布了如《污水綜合排放標準一》以及《城鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放標準一》，對于城鎮污水廠(chǎng)排放的污水中氮、磷等提出了更高的要求。在傳統的順序硝化一反硝化工藝的基礎上，目前又開(kāi)發(fā)了許多新的脫氮工藝，如硝化反硝化，短程硝化反硝化以及厭氧氨氧化等。

2.1 傳統生物脫氮工藝

對于污水處理進(jìn)行硝化過(guò)程主要基于以下幾點(diǎn)考慮氨氮對于水生動(dòng)物的毒性和對于水中溶解氧的消耗控制水體富營(yíng)養化，進(jìn)行脫氮的需要以及水資源的回用，包括地下水回灌等的需要。生物脫氮過(guò)程一般都包括兩部分好氧區，使硝化能夠發(fā)生缺氧區在空間或者時(shí)間存在，使通過(guò)氨氮氧化形成的亞硝酸鹽及硝酸鹽還原實(shí)現總氮去除成為可能。亞硝酸鹽或者硝酸鹽的還原需要電子供體，而反硝化過(guò)程的電子供體通常有以下三種來(lái)源進(jìn)水中可以生物降解的有機物、活性污泥的內源碳源和外投加碳源。而反硝化過(guò)程碳源不足則會(huì )導致污水脫氮不徹底。

2.2 傳統脫氮工藝

為了防止水體富營(yíng)養化問(wèn)題，當向敏感水體中排放污水時(shí)，通常都需要考慮脫氮。脫氮既可以是一個(gè)生物處理系統的一部分，也可以是已建污水處理廠(chǎng)的擴建改造部分。對于懸浮生長(cháng)的生物脫氮系統，可以分為單污泥系統和雙污泥系統。單污泥意味著(zhù)系統中只有一個(gè)污泥分離裝置通常為二沉池。活性污泥反應器可能被分成不同的實(shí)現缺氧或者好氧環(huán)境，通常設置混合液內回流。雙污泥系統通常由硝化和反硝化兩個(gè)單元構成，各自都有單獨的污泥分離系統。單污泥系統在實(shí)際中比較常用。