DHV专利
鉴于我国水污染的严重性，我国城市污水处理厂的建设不断加强。污染物的排放标准对氮和磷的要求越来越严格。新建污水处理厂需要考虑氮磷排放的控制，而现有污水处理厂需要升级改造，提升或加强脱氮除磷功能。
1氮磷对水环境的影响
适量的氮磷对水生植物和微生物的生长有重要的促进作用，对维持水环境的平衡也有一定的作用。而过量的氮磷等营养物质进入水体，会使水体富营养化，使水体中的浮游植物大量繁殖，甚至爆发，产生“水华”现象。“水华”现象是水污染的明显表现，它会进一步加剧水体的污染。藻类大量或爆发性繁殖，会在水面形成厚或薄的覆盖藻类漂浮物，导致水体缺氧，水生动物窒息死亡。一些藻类还会产生有害毒素，破坏水生生态系统，减少生物多样性。
水体富营养化有三个指标:营养因子、环境因子和生物因子。其中，营养因素是水体富营养化的根本原因，氮和磷是最关键的因素。因此，控制进入水体的氮磷含量对解决水体富营养化问题至关重要。
2水中氮和磷的主要来源
中国水体氮磷污染主要来源于生活污染、农业污染和工业污染源。
生活污染源主要指来自城市的污染物，如人类排泄物、食物垃圾和各种合成洗涤剂。在这类废弃物中，含有大量的氮磷物质，如果不处理或不严格处理，就会成为水体中氮磷污染的来源。
农业污染主要是指化肥大量或过量使用，损失率高造成的污染。众所周知，化肥的主要成分是氮和磷。农业上不加控制或过量使用化肥，导致化肥损失率很大，很容易成为水体氮磷污染的来源。
工业污染主要是指食品加工业和化肥生产企业形成的工业废水，其中含有大量的氮和磷。如果不经处理或处理不当直接排入水体，会对水体的氮磷污染造成很大影响。
3中国污水处理厂脱氮除磷现状
我国城市污水处理厂的建设始于20世纪20年代的上海，新中国成立后的七八十年代我国开始大规模建设城市污水处理厂。城市污水处理厂建设初期，处理工艺采用活性污泥技术，主要处理城市污水中的有机污染物和悬浮物，但对污水中氮磷的处理能力较弱，去除率较低。后来在80年代初，一些新的污水处理工艺开始在污水处理厂得到应用，但总体上，现阶段我国污水处理厂的脱氮除磷工艺仍处于较低水平。
20世纪90年代，随着中国水环境污染的日益严重，人们开始努力控制污染，包括地下水质量标准、地表水质量标准和海水质量标准，都对水中氮和磷的标准值提出了明确的要求。在此期间，我国污水处理厂建设对脱氮除磷的工艺要求越来越严格。新建污水处理厂必须考虑氮磷的控制，而已建成运行的污水处理厂需要相应的脱氮除磷工艺改造。
脱氮除磷工艺在我国污水处理厂的应用
4.1氧化沟工艺
氧化沟工艺具有工艺流程简单、运行稳定、管理方便、处理成本低等特点。与其他工艺相比，具有抗冲击负荷能力强、出水水质好、剩余污泥量少、构筑物少等优点。在我国，卡鲁塞尔氧化沟、奥贝特氧化沟、三重氧化沟和德氧化沟应用广泛。
转盘氧化沟是荷兰DHV公司于1967开发的。它具有投资少、处理效率高、可靠性好、管理方便、运行维护费用低等优点，在世界各国得到了广泛应用。昆明第一污水处理厂、珠海香洲污水处理厂、中山污水处理厂、重庆北碚污水处理厂均采用该工艺。
Aubert氧化沟工艺是USFilterEn-virex公司开发并拥有的工艺，非常适合污水的常规二级生物处理。目前，我国已经实现了该工艺的自主设计和设备国产化，北戴河西部污水处理厂和温州市中心污水处理厂应采用该工艺。
三沟氧化沟又称T型沟，是氧化沟的一种典型结构形式。该工艺具有工艺简单、建设投资少、运行费用低的特点。在结构设计上，不需要设置额外的一、二沉池和污泥回流装置，一定程度上避免了氧化沟工艺占地面积大的弊端。该工艺设计已在邯郸东郊、苏州新区、深圳滨河、罗坊等污水处理厂采用。
DE氧化沟工艺是双沟系统，类似于三沟系统，但不同的是DE氧化沟系统有独立的污泥回流系统。Xi安北石桥污水处理厂采用该工艺。
氧化沟技术自问世以来一直受到广泛关注。目前，欧洲约有数千座氧化沟污水处理厂在运行。自20世纪80年代起，我国引进国外氧化沟技术，经过消化吸收，氧化沟技术已成为我国城市污水处理的主要技术之一。
4.2A/O工艺的应用
A/0工艺具有良好的脱氮除磷效果，是20世纪80-90年代城市污水处理脱氮除磷的主流工艺。A/0工艺包括A/0除磷工艺和A/0脱氮工艺。通常除磷效果可以达到90%以上，脱氮效果在80%以上。该工艺除氮不需要额外的碳源，而且可以充分实现反硝化，容易控制污泥膨胀，投资和运行费用低，因此在我国早期的污水处理厂得到了广泛应用。如天津董娇污水处理厂、北京高碑店污水处理厂、杭州鲍斯污水处理厂和沈阳西郊污水处理厂。
A/0工艺对污泥沉降和除磷效果明显，但其过程控制有限，发生硝化作用时会降低除磷效果。此外，当A/0工艺的温度和进水负荷较低时，微生物的代谢能力会减弱，污泥的生长会变慢，对除磷效果影响较大。
4.3:A2/O及其改进工艺的应用
A2/0工艺是国内常用的同步脱氮除磷工艺。在仅有除磷功能的A/0工艺中增加一个缺氧池，实现了同步脱氮除磷。它操作简单，成本低，在我国污水处理厂得到了广泛的应用。该工艺已在昆明市第二污水处理厂、广州市大坦沙污水处理厂和Xi安邓家村污水处理厂得到应用。但该工艺不能实现同步高效脱氮除磷，其自身的缺陷，即硝化菌、反硝化菌和聚磷菌在有机负荷和碳源需求上的矛盾和竞争，使得在同一系统中难以实现同步高效脱氮除磷。
为了解决A2/0工艺的固有缺陷，许多研究人员开展了各种研究来升级和改进该工艺，其中中国获得了两项专利技术，即倒置A2/0工艺和A-A2/0工艺。
倒置A2/0工艺是将A2/0工艺中缺氧池和厌氧池的工艺位置倒置，将缺氧池放在厌氧池的前面。倒置A2/0工艺可在有或无硝酸盐回流的情况下运行，工艺环境有利于微生物形成更强的吸磷能力。所有污泥将经历一个完整的磷释放和吸收过程，以提高除磷能力。该工艺在江苏常州清潭污水处理厂、常州北城污水处理厂和青岛李村河污水处理厂的应用效果良好。
A-A2/0工艺是在厌氧池前增加一个缺氧池。通过将厌氧池与原污水分离，可以很容易地将原A2/0工艺改造成A-A2/0工艺。A-A2/0工艺可以保证RAS中硝酸盐的完全反硝化和充足的碳源，厌氧池中最低的硝酸盐含量可以强化除磷效果。山东泰安污水处理厂和青岛团岛污水处理厂应用该工艺取得了良好的脱氮除磷效果。
4.4:SBR工艺及其改进应用
SBR工艺通过自动控制程序在时间序列上形成A2/0系统，具有经济、高效、控制灵活的特点，脱氮除磷效果好，适用于中小型污水处理厂。
在典型的SBR工艺中存在一些技术问题。首先，间歇进水和间歇曝气，鼓风曝气器的间歇运行和频繁启停极大地影响了整个工艺的运行稳定性，曝气阶段反应池的利用率也较低；其次，由于间歇进水，自动控制系统的设计和顺序进水闸阀的安装变得更加复杂。当进水量较大时，需要多套反应池并联运行，系统整体复杂性增加。第三，对于一些高浓度难降解有机废水，反应时间较长。为了解决上述问题，许多研究者对典型的SBR工艺进行了改进，比较成熟的工艺有ICEAS工艺、DAT—IAT工艺、CASS工艺等。
ICEAS工艺最大的特点是在反应器进水端增加了预反应区，运行方式为连续进水、间歇排水。预反应区可以调节水流，主反应区是曝气和沉淀的主体。ICEAS工艺也可以看作是连续进水间歇排水的SBR工艺。昆明市第三污水处理厂采用该工艺，运行效果良好。
DAT—IAT工艺将DAT罐和IAT罐设置在同一个反应罐内，由导流墙隔开。DAT罐持续注水和曝气，保持系统水力平衡，有效提高系统运行的稳定性。此外，连续曝气强化了难降解有机物的降解，缩短了高浓度有机废水的处理时间，相应缩短了曝气机的运行时间。另外，DAT池的连续进水可以通过普通污水泵实现，大大降低了系统的复杂性。该工艺在天津经济技术开发区污水处理厂和抚顺三宝屯污水处理厂取得了良好的应用效果。
CASS工艺作为SBR工艺的改进，在SBR池的进水端增加了一个生物选择区，即预反应区，实现了连续进水，间歇排水。曝气、沉淀、排水等全过程在同一个池内周期性运行，省去了常规活性污泥法的二沉池和污泥回流系统。北京航天城污水处理厂采用了该工艺。
5结束语
随着我国环境问题的日益突出，我国对水环境的治理也在不断加强，对污水处理厂的脱氮除磷要求也越来越严格。一些早期建设的污水处理厂也面临着脱氮除磷功能的改造问题。基于目前污水处理厂脱氮除磷工艺的应用情况，A2/0工艺及其改进、氧化沟工艺、SBR工艺及其改进是适用范围广、应用效果好的选择。
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