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現(xiàn)在城市污水處理有兩大難題。第一污水脫氮除磷難。第二污水處理廠的優(yōu)化和節(jié)能降耗。因?yàn)槌鞘形鬯\(yùn)營費(fèi)用非常高，節(jié)能降耗是永恒的主題。另外隨著中國污水處理率的提高，黑臭水體的解決，氮磷超標(biāo)排放日益嚴(yán)重，導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)化日益普遍。風(fēng)險(xiǎn)化成為全球性的水污染問題。可以說脫氮除磷成為當(dāng)今污水處理領(lǐng)域的重大問題，特別是城市污水。

隨著我國污水處理不斷提高，消除黑臭水體解決，由水體富營養(yǎng)問題日益嚴(yán)重。我們可以看到盡管是2015年的指標(biāo)數(shù)據(jù)，現(xiàn)在也是這樣，我國重要大型湖泊水庫面臨非常嚴(yán)重的富營養(yǎng)化，至今沒有得到解決。中國污水處理廠主要矛盾從有機(jī)物去除轉(zhuǎn)到氮磷污染物的去除，特別是氮磷去除普遍不高，成為當(dāng)今污水處理廠亟待解決的主要矛盾。

這是2002年頒布的標(biāo)準(zhǔn)，比較難以達(dá)標(biāo)是總氮，還有總磷。主要圍繞氮磷沒有達(dá)標(biāo)。我們看看澳大利亞，他們標(biāo)準(zhǔn)比我們還要嚴(yán)，總氮的標(biāo)準(zhǔn)是10，達(dá)標(biāo)率90%不行，總氮小于10%，達(dá)標(biāo)率90%不行，還要保證總氮小于5%，概率至少保證50%。非常嚴(yán)格的控制。

我們國家水污染中脫氮除磷存在的問題。我國大多數(shù)的污水處理廠都沒有達(dá)到一級(jí)A的排放標(biāo)準(zhǔn)，其中瓶頸問題是總氮沒有達(dá)標(biāo)。我國的污水處理標(biāo)準(zhǔn)過嚴(yán)了，不是這樣，達(dá)到一級(jí)A的標(biāo)準(zhǔn)，仍然遏制不了富營養(yǎng)化的蔓延。我國應(yīng)該針對(duì)敏感水環(huán)境區(qū)域制定更加嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。太湖、環(huán)渤海周邊等要制定嚴(yán)于國家一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)的排放。

還有另外一種情況，有些地區(qū)流域真沒有必要到一級(jí)A的標(biāo)準(zhǔn)。臺(tái)灣不用搞脫氮除磷，臺(tái)灣周邊是公海，排點(diǎn)氮磷往海里一放，給海里增加到富營養(yǎng)化物質(zhì)。黑龍江往往沒有必要脫氮除磷。還有一些區(qū)域?qū)嶋H上也沒有富營養(yǎng)化，從來沒有聽說特別大的河流有富營養(yǎng)化的問題。富營養(yǎng)化有幾個(gè)條件，氮磷、溫度、陽光、擾動(dòng)，因此標(biāo)準(zhǔn)該嚴(yán)的嚴(yán)，該松的松。

下面是比較具體，第二個(gè)問題傳統(tǒng)污水生物處理工藝和問題。從全世界來看，在兩個(gè)世紀(jì)有固體沉淀，處理城市污水的懸浮物，上世紀(jì)20年代初，我記得上學(xué)到上海參加污水處理廠特別驚訝，20年代在上海建立一個(gè)活性污泥法污水處理廠。上世紀(jì)70、80年代，全世界脫氮除磷，富營養(yǎng)化在全世界爆發(fā)了。隨著BOD、脫氮除磷，使污水處理工藝越來越復(fù)雜，帶來很多技術(shù)問題，處理工程，包括機(jī)械儀表處理問題。脫氮除磷的問題納入處理流程之外，提出了非常多的科學(xué)問題。

再看看脫氮除磷的大問題，污水除磷可以通過生物除磷和化學(xué)除磷。污水脫氮，只有生物脫氮才是最經(jīng)濟(jì)有效的，而且對(duì)于城市污水來講是唯一的，不僅是經(jīng)濟(jì)有效而且是唯一的方法，到現(xiàn)在還沒有聽說哪個(gè)城市污水處理廠不用生物脫氮。原因是什么？混凝沉淀不能去除微濾、納濾口徑，區(qū)別不了水分子大小，只有反滲透才能區(qū)別水分子大小。反滲透處理是中水，對(duì)于城市污水處理來講生物脫氮是唯一選擇的。

城市污水總氮代表是關(guān)鍵難點(diǎn)。

生物脫氮反兩步，第一個(gè)硝化，第二個(gè)反硝化。一個(gè)電子供體，一個(gè)是電子受體，水中氨氮和有機(jī)氮從污水處理分離出來完成脫氮的問題，一個(gè)需要氧氣，一個(gè)需要有機(jī)碳源，這是關(guān)鍵點(diǎn)。

生物除磷，有除磷微生物和菌，沒有氧的條件下，把磷從細(xì)胞中釋放出來，可以使水中磷從3每升毫克達(dá)到幾十毫克，在耗氧和曝氣過程中，把水中磷聚集在細(xì)胞中，攝取磷，而且是過量的，把含有磷的污泥排除污水處理系統(tǒng)就完成了處理，就是這樣簡單。

這是我們用的工藝AN/O除磷工藝，釋放出磷，然后曝氣、好氧，然后沉淀池，然后處理水。還有反硝化反應(yīng)器缺氧然后到硝化反應(yīng)器好氧，然后到沉淀池，到處理水。這個(gè)兩個(gè)結(jié)合起來既除磷又脫氮，厭氧、缺氧和好氧。對(duì)小型的污水處理廠應(yīng)用廣泛的是序批式活性污泥法，小于5萬噸的經(jīng)常用這樣一種工藝。

我們看到什么問題，無論對(duì)A/O都存在這樣的問題。缺氧，有機(jī)物進(jìn)來這個(gè)是氨氮，缺氧池沒有變化，在好氧池，此消彼漲形成硝態(tài)氮，用有機(jī)物還原硝態(tài)氮。回流中的硝階氮和出水的硝階氮相同，因?yàn)樗麄兌紒碓从谶@個(gè)地方，就是說出水和回流污泥和剩余污泥中硝階氮、氨氮、總氨是一樣的，這種工藝很難徹底深度的脫氮。