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摘要：在城镇污水处理工艺中，脱氮除磷的方法主要采用生物脱氮处理工艺。本文围绕这一工艺的议题进行了探讨，从工艺激励、工艺实施、工艺中的问题以及解决的措施方面进行了论述，供相关人士参考。
关键词：生物法;污水处理;脱氮;除磷
一、引言
由于微生物处理工艺具有处理效率高、对环境的危害小等优势，因此在城镇污水处理工艺中的应用越来越普遍。由于城鎮污水排放量逐渐增大，传统的微生物脱氮除磷工艺在应用的过程中暴露出问题，因此，对生物脱氮除磷工艺进行分析研究并采取更加科学的方法和措施是水务单位研究的重要内容。
二、生物脱氮除磷机理
生物脱氮是通过氨化、硝化以及反硝化的过程将被处理介质中的氮元素转变为氮气。微生物在厌氧或好氧条件向将有机氮转化为氨氮，微生物在好氧条件下将被处理介质中的氨氮转化为亚硝酸盐，然后继续被微生物氧化为硝酸盐。反硝化与硝化的不同在于前者的微生物主要是反硝化菌，而后者的微生物主要是硝化菌。完整的反硝化氮素反应是从硝酸根离子转化为亚硝酸根离子，然后在转化为氮氧化物，最终转化成氮气。生物除磷的环境主要包括厌氧和好氧两种环境，在厌氧环境中，微生物水解被处理介质中磷酸盐，在好氧环境中，微生物通过内部代谢将污水中的磷积累在细胞内部生产磷酸盐。
三、生物脱氮除磷工艺
生物脱氮除磷工艺有多种类型，典型的工艺包括氧化沟统一、厌氧缺氧好氧工艺（A2/O）、活性污泥工艺（SBR）、生物滤池工艺（BAF）、膜生物处理工艺（MBR）、生物膜反应器处理工艺（MBBR）等。各种工艺有各自的特征和优缺点，如A2/O工艺可以在脱氮除磷的同时去除污水中的其他有机物，污泥沉降效果好，其不足之处在于污泥中含有硝酸盐会进入到厌氧区，影响除磷效果。SBR工艺具有操作方便、污水处理负荷适应性强的优点，其不足之处是工艺设计复杂，在设备运营过程中设备维护比较麻烦。为此，针对生物脱氮除磷工艺中存在的问题进行分析是改进工艺方案，提高污水脱氮除磷效率和质量的重要内容。
四、工艺实施中的问题
首先，生物脱氮除磷工艺中存在进水水质波动以及碳源不足的问题。城镇污水的来源主要包括生活污水、雨水、部分工业废水，污水处理的水量受到上述来源因素影响会造成水量波动性变化。尤其是在雨季、雨水水量急剧增大会导致污水处理工艺进水浓度偏低。同时污水处理厂生物脱氮工艺的反硝化碳源不足，影响微生物的正常繁殖，从而影响脱氮效率。
其次，生物脱氮除磷工艺中存在微生物菌群相互竞争的问题。由于污水处理工艺中通常采用的方式是曝气来为微生物提供氧气环境，但是曝气量一旦不足就会导致硝化细菌和异养微生物相互竞争环境中的氧气，从而影响微生物硝化效率。此外，处理工艺中的微生物还存在污泥龄的竞争，而污泥龄大小对微生物菌群种类以及不同种类的繁殖效率造成影响。世代时间长的微生物不容易成为污泥中的优势菌种，但是通常情况下，硝化细菌污泥龄越长，硝化效果越好，除磷效果越好。
其三，生物脱氮除磷工艺中一些工艺条件对脱氮除磷效率有负面影响。工艺中的具体条件，如处理温度、溶液酸碱度、污泥负荷、污泥回流比等，这些条件都会对微生物的种类和微生物的活性带来影响。硝化菌自身代谢分解效率较高的温度有一个最适宜的温度范围，当超出适宜的范围时，硝化菌的代谢速率减慢，会影响生物脱氮除磷效率。尤其是在低温环境下，不仅硝化菌的代谢塑料减慢，对于微生物群落结构来说也会受到整体影响，大大降低微生物的吸附能力，造成污泥沉降效率降低。在同一系统中，如果污泥负荷增大，那么污泥回流比往往会降低，此时会导致反应器内污泥的浓度降低，硝化菌的数量随之减少，使硝化效率降低。如果污泥回流比较高，会使污泥耗氧量增加，同时反应器内的污泥更容易沉积，对污水系统的泥水分离带来负面影响，导致出水水质难以达标。
其四，生物脱氮除磷工艺中存在污泥膨胀的问题。对于污泥膨胀主要的表征参数是污泥体积指数（SVI）。当SVI的值超过150mL/g时，污泥处于膨胀期;当SVI的值低于100mL/g时，污泥处于非膨胀期。污泥膨胀产生是有多个因素引起的，比如溶解氧的浓度过低、运行负荷过低、硫化物浓度过高、温度过低等因素。上述因素下，微生物丝状菌过度生长，导致污泥膨胀。膨胀期的污泥会比正常污泥结构更加松散，含水率增加，沉淀絮凝性变差，导致出水污泥含量增加，继而影响出水水质。
其五，生物脱氮除磷工艺中存在生物泡沫的问题。污泥膨胀的同时经常伴随出现大量泡沫。这一现象的原因主要是由丝状菌过度繁殖造成的。影响生物泡沫的因素包括温度、酸碱度、营养物质浓度、溶解氧浓度等。由于生物泡沫具有粘性，因此在污泥流动的过程中会形成漂流泡沫层并进入到反应池中，由于反应池中微生物反应需要充足的氧，泡沫层会阻隔微生物与氧气的接触，从而影响反应效率。此外，由于生物泡沫容易飘落到工作区间，内部含有的微生物具有传播风险。
五、工艺调控措施
首先，结合不同的污水水质特征选择适宜的物脱氮除磷技术。对于进水水质碳氮比值较高的情况，可以采用传统的硝化反硝化处理工艺;如果进水水质碳氮比值居中的情况，可以采用短程硝化反硝化处理工艺;如果进水水质碳氮比值较低的情况，可以采用主流厌氧氨氮化处理工艺。采取分段进水的工艺可以解决微生物碳源竞争的问题。采用微生物反应膜处理工艺可以更加准确地控制污泥泥龄，保障脱氮除磷效率。
其次，对生物脱氮除磷工艺条件进行优化。对处理工艺中的温度、酸碱度、碳氮比、污泥回流比等条件参数进行合理控制，从而改变工艺系统中微生物的种类、数量、世代周期、活性，从污水处理机理的角度来提升脱氮除磷效果。当温度低于15℃时，脱氮效率降低，当温度在8℃～10℃区间内，除磷效果较好，当温度在10℃～15℃区间内，脱氮效果较好。
其三，在基础工艺条件的基础上增加强化措施。例如，在处理系统中添加葡萄糖、甲醇、乙酸钠等物质来补充微生物系统碳源。低温季节由于微生物活性较低，可采用添加碳源的方式来促进微生物活性提升。对于生物膜处理工艺，可通过投加填料的放方式促进填料更加稳定，避免因微生物菌落不断迁移到生物膜外边缘，使有效菌能够位于生物膜边缘内，确保脱氮除磷效率。另外，还可以通过筛选或驯化有效微生物的方式来增强脱氮除磷效率。
六、结语
综上所述，通过对生物脱氮除磷工艺分析，结合各种影响脱氮除磷效果的因素，采取科学适当的优化和改进策略，有效提升生物脱氮除磷工艺运行效率，确保城镇污水处理达标。
参考文献：
[1]马智明.生物脱氮除磷理论与技术进展[J].水工业市场，2019（1）
[2]杜丽飞.陈礼.任慧波.杨俊.邱美珍.王慧.彭苗苗.废水生物脱氮除磷工艺研究进展[J].湖南畜牧兽医，2019（01）
[3]邓光跃.生物脱氮除磷工艺中的污泥膨胀的研究[J].中国战略新兴产业（理论版），2019（000），017
关键词：生物法;污水处理;脱氮;除磷
一、引言
由于微生物处理工艺具有处理效率高、对环境的危害小等优势，因此在城镇污水处理工艺中的应用越来越普遍。由于城鎮污水排放量逐渐增大，传统的微生物脱氮除磷工艺在应用的过程中暴露出问题，因此，对生物脱氮除磷工艺进行分析研究并采取更加科学的方法和措施是水务单位研究的重要内容。
二、生物脱氮除磷机理
生物脱氮是通过氨化、硝化以及反硝化的过程将被处理介质中的氮元素转变为氮气。微生物在厌氧或好氧条件向将有机氮转化为氨氮，微生物在好氧条件下将被处理介质中的氨氮转化为亚硝酸盐，然后继续被微生物氧化为硝酸盐。反硝化与硝化的不同在于前者的微生物主要是反硝化菌，而后者的微生物主要是硝化菌。完整的反硝化氮素反应是从硝酸根离子转化为亚硝酸根离子，然后在转化为氮氧化物，最终转化成氮气。生物除磷的环境主要包括厌氧和好氧两种环境，在厌氧环境中，微生物水解被处理介质中磷酸盐，在好氧环境中，微生物通过内部代谢将污水中的磷积累在细胞内部生产磷酸盐。
三、生物脱氮除磷工艺
生物脱氮除磷工艺有多种类型，典型的工艺包括氧化沟统一、厌氧缺氧好氧工艺（A2/O）、活性污泥工艺（SBR）、生物滤池工艺（BAF）、膜生物处理工艺（MBR）、生物膜反应器处理工艺（MBBR）等。各种工艺有各自的特征和优缺点，如A2/O工艺可以在脱氮除磷的同时去除污水中的其他有机物，污泥沉降效果好，其不足之处在于污泥中含有硝酸盐会进入到厌氧区，影响除磷效果。SBR工艺具有操作方便、污水处理负荷适应性强的优点，其不足之处是工艺设计复杂，在设备运营过程中设备维护比较麻烦。为此，针对生物脱氮除磷工艺中存在的问题进行分析是改进工艺方案，提高污水脱氮除磷效率和质量的重要内容。
四、工艺实施中的问题
首先，生物脱氮除磷工艺中存在进水水质波动以及碳源不足的问题。城镇污水的来源主要包括生活污水、雨水、部分工业废水，污水处理的水量受到上述来源因素影响会造成水量波动性变化。尤其是在雨季、雨水水量急剧增大会导致污水处理工艺进水浓度偏低。同时污水处理厂生物脱氮工艺的反硝化碳源不足，影响微生物的正常繁殖，从而影响脱氮效率。
其次，生物脱氮除磷工艺中存在微生物菌群相互竞争的问题。由于污水处理工艺中通常采用的方式是曝气来为微生物提供氧气环境，但是曝气量一旦不足就会导致硝化细菌和异养微生物相互竞争环境中的氧气，从而影响微生物硝化效率。此外，处理工艺中的微生物还存在污泥龄的竞争，而污泥龄大小对微生物菌群种类以及不同种类的繁殖效率造成影响。世代时间长的微生物不容易成为污泥中的优势菌种，但是通常情况下，硝化细菌污泥龄越长，硝化效果越好，除磷效果越好。
其三，生物脱氮除磷工艺中一些工艺条件对脱氮除磷效率有负面影响。工艺中的具体条件，如处理温度、溶液酸碱度、污泥负荷、污泥回流比等，这些条件都会对微生物的种类和微生物的活性带来影响。硝化菌自身代谢分解效率较高的温度有一个最适宜的温度范围，当超出适宜的范围时，硝化菌的代谢速率减慢，会影响生物脱氮除磷效率。尤其是在低温环境下，不仅硝化菌的代谢塑料减慢，对于微生物群落结构来说也会受到整体影响，大大降低微生物的吸附能力，造成污泥沉降效率降低。在同一系统中，如果污泥负荷增大，那么污泥回流比往往会降低，此时会导致反应器内污泥的浓度降低，硝化菌的数量随之减少，使硝化效率降低。如果污泥回流比较高，会使污泥耗氧量增加，同时反应器内的污泥更容易沉积，对污水系统的泥水分离带来负面影响，导致出水水质难以达标。
其四，生物脱氮除磷工艺中存在污泥膨胀的问题。对于污泥膨胀主要的表征参数是污泥体积指数（SVI）。当SVI的值超过150mL/g时，污泥处于膨胀期;当SVI的值低于100mL/g时，污泥处于非膨胀期。污泥膨胀产生是有多个因素引起的，比如溶解氧的浓度过低、运行负荷过低、硫化物浓度过高、温度过低等因素。上述因素下，微生物丝状菌过度生长，导致污泥膨胀。膨胀期的污泥会比正常污泥结构更加松散，含水率增加，沉淀絮凝性变差，导致出水污泥含量增加，继而影响出水水质。
其五，生物脱氮除磷工艺中存在生物泡沫的问题。污泥膨胀的同时经常伴随出现大量泡沫。这一现象的原因主要是由丝状菌过度繁殖造成的。影响生物泡沫的因素包括温度、酸碱度、营养物质浓度、溶解氧浓度等。由于生物泡沫具有粘性，因此在污泥流动的过程中会形成漂流泡沫层并进入到反应池中，由于反应池中微生物反应需要充足的氧，泡沫层会阻隔微生物与氧气的接触，从而影响反应效率。此外，由于生物泡沫容易飘落到工作区间，内部含有的微生物具有传播风险。
五、工艺调控措施
首先，结合不同的污水水质特征选择适宜的物脱氮除磷技术。对于进水水质碳氮比值较高的情况，可以采用传统的硝化反硝化处理工艺;如果进水水质碳氮比值居中的情况，可以采用短程硝化反硝化处理工艺;如果进水水质碳氮比值较低的情况，可以采用主流厌氧氨氮化处理工艺。采取分段进水的工艺可以解决微生物碳源竞争的问题。采用微生物反应膜处理工艺可以更加准确地控制污泥泥龄，保障脱氮除磷效率。
其次，对生物脱氮除磷工艺条件进行优化。对处理工艺中的温度、酸碱度、碳氮比、污泥回流比等条件参数进行合理控制，从而改变工艺系统中微生物的种类、数量、世代周期、活性，从污水处理机理的角度来提升脱氮除磷效果。当温度低于15℃时，脱氮效率降低，当温度在8℃～10℃区间内，除磷效果较好，当温度在10℃～15℃区间内，脱氮效果较好。
其三，在基础工艺条件的基础上增加强化措施。例如，在处理系统中添加葡萄糖、甲醇、乙酸钠等物质来补充微生物系统碳源。低温季节由于微生物活性较低，可采用添加碳源的方式来促进微生物活性提升。对于生物膜处理工艺，可通过投加填料的放方式促进填料更加稳定，避免因微生物菌落不断迁移到生物膜外边缘，使有效菌能够位于生物膜边缘内，确保脱氮除磷效率。另外，还可以通过筛选或驯化有效微生物的方式来增强脱氮除磷效率。
六、结语
综上所述，通过对生物脱氮除磷工艺分析，结合各种影响脱氮除磷效果的因素，采取科学适当的优化和改进策略，有效提升生物脱氮除磷工艺运行效率，确保城镇污水处理达标。
参考文献：
[1]马智明.生物脱氮除磷理论与技术进展[J].水工业市场，2019（1）
[2]杜丽飞.陈礼.任慧波.杨俊.邱美珍.王慧.彭苗苗.废水生物脱氮除磷工艺研究进展[J].湖南畜牧兽医，2019（01）
[3]邓光跃.生物脱氮除磷工艺中的污泥膨胀的研究[J].中国战略新兴产业（理论版），2019（000），017