隨著國內大部分受納水體的環境容量變小，以及愈加嚴格的環境政策，越來越多的市政污水處理廠出水水質要求達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）的一級A標準，并有進一步提高標準的趨勢。

按照《室外排水設計規范》（GB 50014—2006）建議的生物脫氮的污水碳氮比BOD5/TKN＞4這個評價指標，如果對全國不同地區的市政污水處理廠進水水質統計，我們就能發現，目前我國不同地區污水廠原水碳源不足、碳氮比低的情況普遍存在。

很顯然，C/N比持續降低的現象，加大了污水處理的難度。對于低碳氮比城市污水來說，傳統污水脫氮工藝不能達到預期，通常需要消耗大量的氧氣和能量等手段來提高處理效果。

低碳源污水特性及問題

之前有人對國內127座污水處理廠的進水水質進行分析，發現80%的污水處理廠BOD5/TN比值小于3.6，只有10%的污水處理廠大于4。

住建部城鎮污水處理系統的水質數據分析顯示：我國70%左右的城鎮污水處理廠進水BOD5/TN比值小于4，其中北方城市污水廠進水BOD5/TN比值為4，南方城市污水廠進水BOD5/TN比值為3，可見，碳源不足的情況在全國范圍內都是一個棘手的問題。

而我國污水廠多采取的是傳統生物/化學工藝處理低碳源污水，雖然可以滿足城鎮污水排放標準，但是污水廠運行成本較高，同時進水方式復雜、操控困難，也給污水廠處理低碳源污水增加了難度，主要存在以下幾個問題：

1、污水廠的運行成本高

由于傳統硝化反硝化工藝需要消耗大量有機物，為了滿足反硝化，需要投加大量碳源，提高C/N。污水廠通常選擇乙酸、乙醇、葡萄糖等有機物作為外加碳源，其市場均價在2500元以上（各地方數據有所偏差）。

近年來，以天然的固體有機物為主，無毒、價格低廉的外加碳源成為熱點。比如說有人采用稻殼、玉米芯和陳米作為外加碳源，研究不同天然有機碳源對生物脫氮的影響。也有采用玉米芯固體碳源生物反應器，研究SND工藝處理低碳氮比污水的脫氮效果。如果能減少氮的價態轉換過程，就可以從理論上減少碳源的消耗，從而降低有機物的浪費。

2、進水方式復雜

為了提高生物脫氮效率，大多數污水處理廠采用分段進水和周期性改變進水的方法。一方面改良分段進水擁有充分利用碳源、脫氮效率高、運行管理方便等優點；另一方面也存在分段進水工藝操作復雜，運行調控困難的不足。此外該工藝需要多個反應器串聯運行，占地面積大，運行成本也相應增加。

低碳源污水如何脫氮？

1、投加外部碳源

一般來說，低C/N比污水中有機物缺乏，活性污泥系統中微生物之間產生資源競爭，導致了硝化與反硝化反應平衡被打破，抑制了生物脫氮過程的進行，氮類污染物質的去除效果不佳，出水水質難以達標。因此，投加碳源仍為提高低C/N比污水生物脫氮率的主要方式�，F有的外加碳源大體上可以分為三大類：以液態有機物為主的傳統碳源、可生物降解高分子聚合物及天然纖維素物質。

1）傳統液體碳源

目前應用最為廣泛的液體碳源主要有葡萄糖、乙酸鈉、甲醇和乙酸等。

它們分子結構簡單，有利于微生物的吸收轉化，從而促進反硝化細菌的生長繁殖，有效的去除污水中的氮磷。

在以甲醇、乙醇、葡萄糖、乙酸和麥芽糖為外加碳源處理低 C/N 比污水的研究中發現，乙酸的反硝化速率最好，甲醇、乙醇和葡萄糖次之，麥芽糖效果最差。

以乙酸鈉為外加碳源的反硝化速率為12 mg · (g · h)-1 , 較以乙醇為外碳源的反硝化速率高出約3 mg · (g · h)-1，在相同的投加量下，再以乙酸鈉作為反硝化系統的外碳源時，其反硝化能力優于葡萄糖。

當然，除了反硝化能力，運行成本也是污水廠選擇外加碳源要考慮的重要指標，如下表所示：

液體碳源的經濟性對比

從表中我們可以看出投加葡萄糖成本最高，乙酸鈉投加成本較低，甲醇一般只有在連續投加時成本最低。

從長期投加成本上看，葡萄糖＞乙酸鈉＞甲醇，甲醇經過馴化后，投加成本最低。但是甲醇對運輸、儲存和使用的安全要求極高，一般在進水碳源長期不足、總氮長期不達標時，甲醇是最經濟的碳源。而乙酸鈉在成本、安全性、反應速度各方面而言，具有明顯的優勢，是污水廠較好的備用外加碳源。

2）可生物降解高分子聚合物

早在1991年就有學者提出以PHB作為反硝化碳源去除水中的硝酸氮的設想，并取得了較好的脫氮效果。

研究認為PHB和PCL均能維持7周以上穩定的反硝化脫氮效果，硝酸鹽氮的負荷可達10 mg · (L · h)-1。

利用PLA顆粒作為反硝化的固體碳源及生物膜載體，在系統溫度為 30℃，硝酸鹽氮初始濃度為50mg· L -1 的條件下，PLA的平均反硝化速率可達2.6x103 mg · (g · h)-1，硝酸氮在13h內可以得到完全去除。

3）天然維生素類物質

天然纖維素類物質作為固體碳源，具有來源廣泛、易獲取、價格低廉、易生物降解、無毒等優點。

豌豆藤、花生藤、更豆藤、綠豆藤因單位質量釋碳量較低，不適宜用作反硝化水處理碳源。相比之下，玉米芯、秸稈等更具備作為理想的固體碳源和生物載體的性能。研究發現，以玉米葉水解液為反硝化碳源，反硝化速率可達24.30 mg· (g· h)-1，脫氮率高達 97.20% 。

2、優化進水方式

傳統的進水方式中，大多數碳源在好氧段消耗，在缺氧反硝化階段將無碳源可用。在合理利用碳源研究中，通過優化進水方式可以保證有機碳源應用于缺氧反硝化階段，主要有兩種優化方式：分段進水和周期性改變進水方式。

分段進水方式具有污泥濃度高、水力停留時間短、碳源利用率高等優點。近年來，分段進水多段A/O工藝是國外針對低碳源污水開發的新技術。在碳氮比條件下采用分段進水A/0工藝處理高氨氮污水，通過曝氣量控制獲得較高的脫氮效能，平均去除率都達到了90％以上。

周期性改變進水方式可將兩個相同的反應器串聯，將其作為定期進水的第一級反應器，改變每個反應器的周期性功能，以保證充分利用進水中有機碳源。

3、脫氮新工藝

針對低碳源污水的處理，大多數污水廠選擇外加碳源的方式來滿足排放標準要求，這勢必增加了污水廠的運行處理費用。

而浙江永續環境工程有限公司的核心技術短流程脫氮除磷工藝（HJDL）突破了傳統理念，縮短了脫氮時間，降低了碳源的消耗，節省了運行成本，而且依舊可以達到水質排放標準。

該工藝以強化生化反應為核心，通過投加復合微生物菌劑和生物增效載體，在高效厭氧，兼氧，好氧微生物孵化器的獨特造粒功能作用下，全天候、無死角、全時段的在反應池產生具有外部好氧，中部兼氧，內部厭氧特殊結構的顆�；�污泥，給微生物構造了一個優良的生存環境、具有新陳代謝速度快及優勢菌群富集度高的特點，可大幅提高微生物數量種群及活性。

該技術目前面向現有污水廠可不停產、不停水、不動土建實現原位提標、提量改造，且見效快， 30 天內 可達 GB18918-2002 一級 A 標準；60 天達GB3838-2002 地表四類水排放標準；投資效益突出，維持達標運行費用低，馴化完成后可節省碳源(乙酸鈉、甲醇、葡萄糖等)97%-100%；除磷劑節省 75%-92%，避免化學藥劑二次污染，迎合政府低碳 3060 大趨勢，減輕政府財政負擔。

結  語

隨著我國城市生活用水量的增加，污水排放量也隨之增加，對低碳源污水進行脫氮除磷處理已成為關注的重點，當務之急在于提高脫氮除磷效果，確保污水達標排放。

永續環境是一家集研發、 設計、施工、運營為一體的污廢水處理******高新技術企業，公司于 2021 年成功入選品牌強國工程--水處理行業優選成員單位；2020 年浙江省生態修復行業五十強企業；擁有專利 50 余項。公司堅持以事實數據說話為原則，以核心技術解決目前水處理行業中的痛點、難點問題。

永續環境的HJDL工藝可有效提高低碳源污水脫氮除磷的效果，專業的技術團隊將會****限度地發揮該技術的優勢，實現綠色環保的目的。