按照《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)的要求，我國早期城市污水處理廠面臨增加脫氮除磷工藝的升級改造。通過文獻總結(jié)了近年國內(nèi)城市污水處理廠常見的脫氮除磷工藝改造方法。圍繞城市污水處理廠設(shè)計、進水水質(zhì)指標、工藝選擇、現(xiàn)有構(gòu)筑物處理能力等問題進行了分析與探討，為更多的城市污水處理廠實施脫氮除磷提供參考。

水中污染物的去除是城市污水處理的重要任務，依照國家相關(guān)標準設(shè)計的城市污水處理廠就是完成這一任務的主要場所。早期國家標準GB 54-73中涉及到的污水標準只是標準中的廢水部分。20世紀 80年代后我國開始頒布行業(yè)單獨的排放標準和《污水綜合排放標準》（GB8978-88）。至90年代，GB8978-88標準被修訂成了《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）。由于當時國內(nèi)城市污水處理廠的建設(shè)處于起步階段，標準對城市污水處理廠的要求較低。隨著我國國力和環(huán)境意識的不斷提高和增強，對氮、磷的控制越來越重視。2003年7月1日起我國開始實施新的、專門性的國家標準《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)。新標準對城鎮(zhèn)污水廠的尾水排放不但提出了明確的要求，而且排放指標也更為嚴格，尤其是對于氮、磷污染物排放標準變化較大。新標準不但對新建污水廠的工藝設(shè)計提出了明確要求，而且對我國目前現(xiàn)有污水處理廠的出水排放也提出了功能升級的要求，國內(nèi)傳統(tǒng)活性污泥法的城市污水處理廠都要面臨增加脫氮除磷工藝升級。

改造工藝分析

傳統(tǒng)活性污泥法沒有厭氧缺氧環(huán)境，因此沒有很好的脫氮除磷工藝效果。改造工藝主要都以A/A/O或A/O工藝為基礎(chǔ)進行。具體實現(xiàn)上都集中在如何增加或改造出厭氧和缺氧工藝，其中有通過控制曝氣強度，調(diào)整曝氣池內(nèi)溶解氧的工藝改造，有通過增加填料實現(xiàn)同步硝化反硝化的工藝改造，有采用多級厭（缺）氧好氧兩段法，也有研發(fā)的新工藝，如ECOSUNIDE工藝[8]等。傳統(tǒng)曝氣方法改造后的工藝在脫氮方面同傳統(tǒng)活性污泥法相比有較好的提升，改造后的工藝氨氮指標可以達到一級B標或A標。在除磷方面，雖然增加厭氧池都會有除磷表現(xiàn)，但是通過傳統(tǒng)工藝改造并依靠生物除磷達到一級A標，還有一定的難度。使用生物強化除磷和化學除磷或者其他方法結(jié)合可以達到一級A標。

對于脫氮除磷效果較好的工藝幾乎沒有采用，例如：UCT、Bardenpho等工藝。主要原因是這些工藝流程同傳統(tǒng)活性污泥法有較大差異，從傳統(tǒng)活性污泥法工藝改造過來需要增加設(shè)備和構(gòu)筑物較多。而且這些工藝本身國內(nèi)使用較少，面臨著較大的工藝改造風險。

在眾多的改造工藝中，效果比較好的是德州污水處理廠、沂水污水處理廠等采用的ECOSUNIDE工藝，具有短時高效，出水效果好，運行簡單等特點。同時工藝回流比較A/A/O低，從節(jié)能角度來說也較有優(yōu)勢。

改造工藝中主要問題

池體功能升級改造

根據(jù)1999年國家城市給水排水研究中心對國內(nèi)城市污水處理廠的運行狀況調(diào)查表明：實際進水COD與設(shè)計進水COD比值低于1的占65.8%，實際進水BOD5與設(shè)計進水BOD5比值低于1的占83%，實際進水SS與設(shè)計進水SS比值低于1的占61.8%[19]。在水量設(shè)計上通常還要考慮5-10年規(guī)劃水量變化，因此設(shè)計結(jié)果表現(xiàn)為池體體積偏大，尤其是實際運行水量、水質(zhì)偏低時，問題更加突出。但是原有工藝改造成脫氮除磷工藝要增加內(nèi)回流或增加污泥回流量，反而提高了池體的利用率。因此事實上這些當初設(shè)計問題遇到升級改造時反而成了優(yōu)勢。所以國內(nèi)大部分污水處理廠在現(xiàn)有基礎(chǔ)上是可以升級改造的，在適量增加回流、內(nèi)回流的情況下，就可以保證水力停留時間。

脫氮除磷的矛盾

在低碳高氮、磷時采用常規(guī)A/A/O工藝常難以滿足同時高效脫氮除磷的要求。因此按照A/A/O設(shè)計改造的傳統(tǒng)活性污泥法通常不能滿足現(xiàn)有國家標準1級A標，從表1中也可以看出，已建成的還是改造成A/A/O工藝都要配合化學除磷才能達到1級A標。國內(nèi)許多污水處理廠面臨進水有機負荷偏低（同時設(shè)計進水指標取值偏高），碳源不足是造成總磷去除率低的主要原因。而且脫氮和除磷之間存在碳源競爭，回流污泥中大量的硝酸鹽氮的存在會引起反硝化菌同聚磷菌競爭碳源，導致除磷效果差。

二沉池

傳統(tǒng)活性污泥法工藝改造成脫氮除磷工藝，通常要增加回流泵增大回流量，回流量增加會減小系統(tǒng)總的水力停留時間，二沉池沉淀時間會縮短。國內(nèi)污水處理廠大部分低于設(shè)計標準運行，因此增加回流比后對于二沉池來說一般都能保證停留時間。

結(jié)論

盡管A/A/O工藝本身有缺點，如內(nèi)外回流量大、能耗高等，但從文獻國內(nèi)目前已經(jīng)改造和正在改造的污水處理工藝來看，還是傾向于使用A/A/O工藝及其變化改良工藝的改造方案，這些工藝在調(diào)試運行良好情況下可以達到國內(nèi)一級B標。要實現(xiàn)出水磷排放濃度低于0.5mg/L，在現(xiàn)有各工藝條件下，不增加構(gòu)筑物僅通過改造曝氣形式等內(nèi)容實現(xiàn)難度較大。因此，無論是現(xiàn)有污水處理廠升級改造，還是新建污水處理廠設(shè)計，除磷都會成為工藝改造的重要限制因素?；瘜W除磷增加了工藝的復雜性和運行成本，研發(fā)高效脫氮除磷的生物工藝，且運行簡單是當前城市污水處理面臨的主要問題。

來源：粉紅色快訊