鑒於我國水汙染的嚴重性，我國城市汙水處理廠的建設不斷加強。汙染物的排放標準對氮和磷的要求越來越嚴格。新建汙水處理廠需要考慮氮磷排放的控制，而現有汙水處理廠需要升級改造，提升或加強脫氮除磷功能。
1氮磷對水環境的影響
適量的氮磷對水生植物和微生物的生長有重要的促進作用，對維持水環境的平衡也有壹定的作用。而過量的氮磷等營養物質進入水體，會使水體富營養化，使水體中的浮遊植物大量繁殖，甚至爆發，產生“水華”現象。“水華”現象是水汙染的明顯表現，它會進壹步加劇水體的汙染。藻類大量或爆發性繁殖，會在水面形成厚或薄的覆蓋藻類漂浮物，導致水體缺氧，水生動物窒息死亡。壹些藻類還會產生有害毒素，破壞水生生態系統，減少生物多樣性。
水體富營養化有三個指標:營養因子、環境因子和生物因子。其中，營養因素是水體富營養化的根本原因，氮和磷是最關鍵的因素。因此，控制進入水體的氮磷含量對解決水體富營養化問題至關重要。
2水中氮和磷的主要來源
中國水體氮磷汙染主要來源於生活汙染、農業汙染和工業汙染源。
生活汙染源主要指來自城市的汙染物，如人類排泄物、食物垃圾和各種合成洗滌劑。在這類廢棄物中，含有大量的氮磷物質，如果不處理或不嚴格處理，就會成為水體中氮磷汙染的來源。
農業汙染主要是指化肥大量或過量使用，損失率高造成的汙染。眾所周知，化肥的主要成分是氮和磷。農業上不加控制或過量使用化肥，導致化肥損失率很大，很容易成為水體氮磷汙染的來源。
工業汙染主要是指食品加工業和化肥生產企業形成的工業廢水，其中含有大量的氮和磷。如果不經處理或處理不當直接排入水體，會對水體的氮磷汙染造成很大影響。
3中國汙水處理廠脫氮除磷現狀
我國城市汙水處理廠的建設始於20世紀20年代的上海，新中國成立後的七八十年代我國開始大規模建設城市汙水處理廠。城市汙水處理廠建設初期，處理工藝采用活性汙泥技術，主要處理城市汙水中的有機汙染物和懸浮物，但對汙水中氮磷的處理能力較弱，去除率較低。後來在80年代初，壹些新的汙水處理工藝開始在汙水處理廠得到應用，但總體上，現階段我國汙水處理廠的脫氮除磷工藝仍處於較低水平。
20世紀90年代，隨著中國水環境汙染的日益嚴重，人們開始努力控制汙染，包括地下水質量標準、地表水質量標準和海水質量標準，都對水中氮和磷的標準值提出了明確的要求。在此期間，我國汙水處理廠建設對脫氮除磷的工藝要求越來越嚴格。新建汙水處理廠必須考慮氮磷的控制，而已建成運行的汙水處理廠需要相應的脫氮除磷工藝改造。
脫氮除磷工藝在我國汙水處理廠的應用
4.1氧化溝工藝
氧化溝工藝具有工藝流程簡單、運行穩定、管理方便、處理成本低等特點。與其他工藝相比，具有抗沖擊負荷能力強、出水水質好、剩余汙泥量少、構築物少等優點。在我國，卡魯塞爾氧化溝、奧貝特氧化溝、三重氧化溝和德氧化溝應用廣泛。
轉盤氧化溝是荷蘭DHV公司於1967開發的。它具有投資少、處理效率高、可靠性好、管理方便、運行維護費用低等優點，在世界各國得到了廣泛應用。昆明第壹汙水處理廠、珠海香洲汙水處理廠、中山汙水處理廠、重慶北碚汙水處理廠均采用該工藝。
Aubert氧化溝工藝是USFilterEn-virex公司開發並擁有的工藝，非常適合汙水的常規二級生物處理。目前，我國已經實現了該工藝的自主設計和設備國產化，北戴河西部汙水處理廠和溫州市中心汙水處理廠應采用該工藝。
三溝氧化溝又稱T型溝，是氧化溝的壹種典型結構形式。該工藝具有工藝簡單、建設投資少、運行費用低的特點。在結構設計上，不需要設置額外的壹、二沈池和汙泥回流裝置，壹定程度上避免了氧化溝工藝占地面積大的弊端。該工藝設計已在邯鄲東郊、蘇州新區、深圳濱河、羅坊等汙水處理廠采用。
DE氧化溝工藝是雙溝系統，類似於三溝系統，但不同的是DE氧化溝系統有獨立的汙泥回流系統。Xi安北石橋汙水處理廠采用該工藝。
氧化溝技術自問世以來壹直受到廣泛關註。目前，歐洲約有數千座氧化溝汙水處理廠在運行。自20世紀80年代起，我國引進國外氧化溝技術，經過消化吸收，氧化溝技術已成為我國城市汙水處理的主要技術之壹。
4.2A/O工藝的應用
A/0工藝具有良好的脫氮除磷效果，是20世紀80-90年代城市汙水處理脫氮除磷的主流工藝。A/0工藝包括A/0除磷工藝和A/0脫氮工藝。通常除磷效果可以達到90%以上，脫氮效果在80%以上。該工藝除氮不需要額外的碳源，而且可以充分實現反硝化，容易控制汙泥膨脹，投資和運行費用低，因此在我國早期的汙水處理廠得到了廣泛應用。如天津董嬌汙水處理廠、北京高碑店汙水處理廠、杭州鮑斯汙水處理廠和沈陽西郊汙水處理廠。
A/0工藝對汙泥沈降和除磷效果明顯，但其過程控制有限，發生硝化作用時會降低除磷效果。此外，當A/0工藝的溫度和進水負荷較低時，微生物的代謝能力會減弱，汙泥的生長會變慢，對除磷效果影響較大。
4.3:A2/O及其改進工藝的應用
A2/0工藝是國內常用的同步脫氮除磷工藝。在僅有除磷功能的A/0工藝中增加壹個缺氧池，實現了同步脫氮除磷。它操作簡單，成本低，在我國汙水處理廠得到了廣泛的應用。該工藝已在昆明市第二汙水處理廠、廣州市大坦沙汙水處理廠和Xi安鄧家村汙水處理廠得到應用。但該工藝不能實現同步高效脫氮除磷，其自身的缺陷，即硝化菌、反硝化菌和聚磷菌在有機負荷和碳源需求上的矛盾和競爭，使得在同壹系統中難以實現同步高效脫氮除磷。
為了解決A2/0工藝的固有缺陷，許多研究人員開展了各種研究來升級和改進該工藝，其中中國獲得了兩項專利技術，即倒置A2/0工藝和A-A2/0工藝。
倒置A2/0工藝是將A2/0工藝中缺氧池和厭氧池的工藝位置倒置，將缺氧池放在厭氧池的前面。倒置A2/0工藝可在有或無硝酸鹽回流的情況下運行，工藝環境有利於微生物形成更強的吸磷能力。所有汙泥將經歷壹個完整的磷釋放和吸收過程，以提高除磷能力。該工藝在江蘇常州清潭汙水處理廠、常州北城汙水處理廠和青島李村河汙水處理廠的應用效果良好。
A-A2/0工藝是在厭氧池前增加壹個缺氧池。通過將厭氧池與原汙水分離，可以很容易地將原A2/0工藝改造成A-A2/0工藝。A-A2/0工藝可以保證RAS中硝酸鹽的完全反硝化和充足的碳源，厭氧池中最低的硝酸鹽含量可以強化除磷效果。山東泰安汙水處理廠和青島團島汙水處理廠應用該工藝取得了良好的脫氮除磷效果。
4.4:SBR工藝及其改進應用
SBR工藝通過自動控制程序在時間序列上形成A2/0系統，具有經濟、高效、控制靈活的特點，脫氮除磷效果好，適用於中小型汙水處理廠。
在典型的SBR工藝中存在壹些技術問題。首先，間歇進水和間歇曝氣，鼓風曝氣器的間歇運行和頻繁啟停極大地影響了整個工藝的運行穩定性，曝氣階段反應池的利用率也較低；其次，由於間歇進水，自動控制系統的設計和順序進水閘閥的安裝變得更加復雜。當進水量較大時，需要多套反應池並聯運行，系統整體復雜性增加。第三，對於壹些高濃度難降解有機廢水，反應時間較長。為了解決上述問題，許多研究者對典型的SBR工藝進行了改進，比較成熟的工藝有ICEAS工藝、DAT—IAT工藝、CASS工藝等。
ICEAS工藝最大的特點是在反應器進水端增加了預反應區，運行方式為連續進水、間歇排水。預反應區可以調節水流，主反應區是曝氣和沈澱的主體。ICEAS工藝也可以看作是連續進水間歇排水的SBR工藝。昆明市第三汙水處理廠采用該工藝，運行效果良好。
DAT—IAT工藝將DAT罐和IAT罐設置在同壹個反應罐內，由導流墻隔開。DAT罐持續註水和曝氣，保持系統水力平衡，有效提高系統運行的穩定性。此外，連續曝氣強化了難降解有機物的降解，縮短了高濃度有機廢水的處理時間，相應縮短了曝氣機的運行時間。另外，DAT池的連續進水可以通過普通汙水泵實現，大大降低了系統的復雜性。該工藝在天津經濟技術開發區汙水處理廠和撫順三寶屯汙水處理廠取得了良好的應用效果。
CASS工藝作為SBR工藝的改進，在SBR池的進水端增加了壹個生物選擇區，即預反應區，實現了連續進水，間歇排水。曝氣、沈澱、排水等全過程在同壹個池內周期性運行，省去了常規活性汙泥法的二沈池和汙泥回流系統。北京航天城汙水處理廠采用了該工藝。
5結束語
隨著我國環境問題的日益突出，我國對水環境的治理也在不斷加強，對汙水處理廠的脫氮除磷要求也越來越嚴格。壹些早期建設的汙水處理廠也面臨著脫氮除磷功能的改造問題。基於目前汙水處理廠脫氮除磷工藝的應用情況，A2/0工藝及其改進、氧化溝工藝、SBR工藝及其改進是適用範圍廣、應用效果好的選擇。
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