隨著(zhù)經(jīng)濟的快速發(fā)展，環(huán)境污染問(wèn)題越來(lái)越突出，特別是含氮、磷等植物營(yíng)養型污染物的超標排放，導致水體富營(yíng)養化問(wèn)題日益嚴重。而常規活性污泥工藝對總氮、總磷的去除率僅在10％～30％之間，遠不能達到國家排放標準。因此，研究開(kāi)發(fā)高效、經(jīng)濟的生物脫氮除磷工藝已成為當前水污染控制領(lǐng)域的研究重點(diǎn)和熱點(diǎn)。研究表明，生物的脫氮除磷過(guò)程出現了一些超出人們傳統認識的新發(fā)現，如某些異養菌也可以參與硝化作用；某些微生物在好氧條件下也可以進(jìn)行反硝化作用。這些現象的發(fā)現以及各個(gè)不同工藝之間的組合，都為設計處理工藝提供了新的理論和思路。

1、傳統脫氦除磷工藝

1．1 A／O工藝

A／O工藝是Anaerobic／Anoxic／Oxic的簡(jiǎn)稱(chēng)，即厭氧／缺氧／好氧生物脫氮除磷工藝。該工藝的特點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單，能夠同步脫氮除磷，總停留時(shí)間短，不易膨脹，不需投藥，運行費用低。

污水首先進(jìn)人厭氧區與回流污泥混合，在兼性厭氧發(fā)酵菌的作用下，將部分易生物降解的大分子有機物轉化為VFA(揮發(fā)性脂肪酸)。在缺氧區，反硝化菌利用污水中的有機物和經(jīng)混合液回流而帶來(lái)的硝酸鹽進(jìn)行反硝化，同時(shí)去碳脫氮。在好氧區，有機物濃度相當低，有利于自養硝化菌生長(cháng)繁殖，進(jìn)行硝化反應。

A／O工藝是較早用來(lái)脫氮除磷的方法，但是它的脫氮除磷效果難于進(jìn)一步提高。工藝流程見(jiàn)圖1。

1．2 phoredox工藝

在此工藝中，缺氧池可以保證磷的釋放，從而保證在好氧條件下有更強的吸磷能力，提高除磷效果。由于有兩極A／O工藝串聯(lián)組合，脫磷效果好，則回流污泥中挾帶的硝酸鹽很少，對除磷效果影響較少，但該工藝流程較復雜。工藝流程見(jiàn)圖2。

2．3 UCT工藝

此工藝是對phoredox工藝的改進(jìn)，將沉淀池污泥回流到缺氧池而不是回流到厭氧池，避免回流污泥中的硝酸鹽對除磷效果的影響，增加了缺氧池到厭氧池的混合液回流，以彌補厭氧池中污泥的流失，強化除磷效果。工藝流程見(jiàn)圖3。

上述工藝都是研究者們根據厭氧、缺氧、好氧等池子的排列數量及混合液循環(huán)和回流方式的變化開(kāi)發(fā)出的一系列工藝。此外，還有通過(guò)對曝氣供氧的控制，在空問(wèn)和時(shí)間上形成厭氧與缺氧環(huán)境的SBR(序批間歇式活性污泥法)工藝和氧化溝工藝。這些工藝中存在多種問(wèn)題，制約了工藝的高效性和穩定性。

2、傳統工藝中存在的問(wèn)題

2．1 微生物的混合培養

傳統的生物脫氮除磷工藝一般都采用單一污泥懸浮生長(cháng)系統，在該系統中有多種差別較大的微生物，不同功能的微生物對營(yíng)養物質(zhì)和生長(cháng)條件的要求都有很大的不同，要保證所有的微生物都達到佳生長(cháng)條件是不可能的，這就使得系統很難達到高效運行。

2．2 泥齡問(wèn)題

由于硝化菌的世代期長(cháng)，為獲得良好的硝化效果，必須保證系統有較長(cháng)的泥齡。而聚磷菌世代期較短，且磷的去除是通過(guò)排除剩余污泥實(shí)現的，所以為了保證良好的除磷效果，系統必須短泥齡運行。這就使得系統的運行，在脫氮和除磷的泥齡控制上存在矛盾。

2．3 碳源問(wèn)題

在脫氮除磷系統中，碳源主要消耗在釋磷、反硝化和異養菌的正常代謝等方面。其中，釋磷和反硝化的反應速率與進(jìn)水碳源中易降解的部分，尤其是揮發(fā)性有機脂肪酸的含量關(guān)系很大。一般說(shuō)來(lái)，城市污水中所含的易降解的有機污染物是有限的，所以在生物脫氮除磷系統中，釋磷和反硝化之間存在著(zhù)因碳源不足而引發(fā)的競爭性矛盾。

2．4 回流污泥中的硝酸鹽問(wèn)題

在整個(gè)系統中，聚磷菌、硝化細菌、反硝化細菌及其它多種微生物共同生長(cháng)，并參與系統的循環(huán)運行。常規工藝中，由于厭氧區在前，回流污泥不可避免地將一部分硝酸鹽帶人該區，一旦聚磷菌與硝酸鹽接觸，就導致聚磷效果下降。這主要是由于反硝化細菌與聚磷菌對底物形成競爭，其脫氮作用造成碳源無(wú)法滿(mǎn)足聚磷菌的充分釋磷所致。

3、生物脫氮除磷新工藝

3．1 DEPHANOX工藝

DEPHANOX工藝是BortoneG等于1996年提出的一種具有硝化和反硝化除磷雙污泥回流系統的技術(shù)，是為了滿(mǎn)DPB所需的環(huán)境要求而開(kāi)發(fā)的一種強化生物除磷工藝。該工藝在厭氧池與缺氧池之間增加了沉淀池和固定膜反應池，可以避免由于氧化作用而造成有機碳源的損失并穩定系統的硝酸鹽濃度。污水在厭氧池中釋磷，在沉淀池中進(jìn)行泥水分離，含氨較多的上清液進(jìn)人固定膜反應池進(jìn)行硝化，污泥則跨越固定膜反應池進(jìn)入缺氧段完成反硝化和攝磷。

該工藝具有能耗低，污泥產(chǎn)量低且COD消耗量低的特點(diǎn)。但該工藝中磷的去除效果很大程度上取決于缺氧段硝酸鹽的濃度，當缺氧段硝酸鹽不充足時(shí)，磷的過(guò)量攝取受到限制；反之硝酸鹽又會(huì )隨回流污泥進(jìn)入厭氧段，干擾磷的釋放和聚磷菌體的PHB的合成。

該工藝優(yōu)點(diǎn)在于不但能解決除磷系統反硝化碳源不足的問(wèn)題和降低系統的能源(曝氣)消耗，而且可縮小曝氣區的體積，降低剩余污泥量，尤其適用于處理低COD／TKN(TKN為總凱氏氮)的污水。不過(guò)由于進(jìn)水中氮和磷的比例很難恰好滿(mǎn)足缺氧攝磷的要求，從而給系統的控制帶來(lái)一定困難。