随着国内大部分受纳水体的环境容量变小，以及愈加严格的环境政策，越来越多的市政污水处理厂出水水质要求达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）的一级A标准，并有进一步提高标准的趋势。

按照《室外排水设计规范》（GB 50014—2006）建议的生物脱氮的污水碳氮比BOD5/TKN＞4这个评价指标，如果对全国不同地区的市政污水处理厂进水水质统计，我们就能发现，目前我国不同地区污水厂原水碳源不足、碳氮比低的情况普遍存在。

很显然，C/N比持续降低的现象，加大了污水处理的难度。对于低碳氮比城市污水来说，传统污水脱氮工艺不能达到预期，通常需要消耗大量的氧气和能量等手段来提高处理效果。

低碳源污水特性及问题

之前有人对国内127座污水处理厂的进水水质进行分析，发现80%的污水处理厂BOD5/TN比值小于3.6，只有10%的污水处理厂大于4。

住建部城镇污水处理系统的水质数据分析显示：我国70%左右的城镇污水处理厂进水BOD5/TN比值小于4，其中北方城市污水厂进水BOD5/TN比值为4，南方城市污水厂进水BOD5/TN比值为3，可见，碳源不足的情况在全国范围内都是一个棘手的问题。

而我国污水厂多采取的是传统生物/化学工艺处理低碳源污水，虽然可以满足城镇污水排放标准，但是污水厂运行成本较高，同时进水方式复杂、操控困难，也给污水厂处理低碳源污水增加了难度，主要存在以下几个问题：

1、污水厂的运行成本高

由于传统硝化反硝化工艺需要消耗大量有机物，为了满足反硝化，需要投加大量碳源，提高C/N。污水厂通常选择乙酸、乙醇、葡萄糖等有机物作为外加碳源，其市场均价在2500元以上（各地方数据有所偏差）。

近年来，以天然的固体有机物为主，无毒、价格低廉的外加碳源成为热点。比如说有人采用稻壳、玉米芯和陈米作为外加碳源，研究不同天然有机碳源对生物脱氮的影响。也有采用玉米芯固体碳源生物反应器，研究SND工艺处理低碳氮比污水的脱氮效果。如果能减少氮的价态转换过程，就可以从理论上减少碳源的消耗，从而降低有机物的浪费。

2、进水方式复杂

为了提高生物脱氮效率，大多数污水处理厂采用分段进水和周期性改变进水的方法。一方面改良分段进水拥有充分利用碳源、脱氮效率高、运行管理方便等优点；另一方面也存在分段进水工艺操作复杂，运行调控困难的不足。此外该工艺需要多个反应器串联运行，占地面积大，运行成本也相应增加。

低碳源污水如何脱氮？

1、投加外部碳源

一般来说，低C/N比污水中有机物缺乏，活性污泥系统中微生物之间产生资源竞争，导致了硝化与反硝化反应平衡被打破，抑制了生物脱氮过程的进行，氮类污染物质的去除效果不佳，出水水质难以达标。因此，投加碳源仍为提高低C/N比污水生物脱氮率的主要方式。现有的外加碳源大体上可以分为三大类：以液态有机物为主的传统碳源、可生物降解高分子聚合物及天然纤维素物质。

1）传统液体碳源

目前应用最为广泛的液体碳源主要有葡萄糖、乙酸钠、甲醇和乙酸等。

它们分子结构简单，有利于微生物的吸收转化，从而促进反硝化细菌的生长繁殖，有效的去除污水中的氮磷。

在以甲醇、乙醇、葡萄糖、乙酸和麦芽糖为外加碳源处理低 C/N 比污水的研究中发现，乙酸的反硝化速率最好，甲醇、乙醇和葡萄糖次之，麦芽糖效果最差。

以乙酸钠为外加碳源的反硝化速率为12 mg · (g · h)-1 , 较以乙醇为外碳源的反硝化速率高出约3 mg · (g · h)-1，在相同的投加量下，再以乙酸钠作为反硝化系统的外碳源时，其反硝化能力优于葡萄糖。

当然，除了反硝化能力，运行成本也是污水厂选择外加碳源要考虑的重要指标，如下表所示：

液体碳源的经济性对比

从表中我们可以看出投加葡萄糖成本最高，乙酸钠投加成本较低，甲醇一般只有在连续投加时成本最低。

从长期投加成本上看，葡萄糖＞乙酸钠＞甲醇，甲醇经过驯化后，投加成本最低。但是甲醇对运输、储存和使用的安全要求极高，一般在进水碳源长期不足、总氮长期不达标时，甲醇是最经济的碳源。而乙酸钠在成本、安全性、反应速度各方面而言，具有明显的优势，是污水厂较好的备用外加碳源。

2）可生物降解高分子聚合物

早在1991年就有学者提出以PHB作为反硝化碳源去除水中的硝酸氮的设想，并取得了较好的脱氮效果。

研究认为PHB和PCL均能维持7周以上稳定的反硝化脱氮效果，硝酸盐氮的负荷可达10 mg · (L · h)-1。

利用PLA颗粒作为反硝化的固体碳源及生物膜载体，在系统温度为 30℃，硝酸盐氮初始浓度为50mg· L -1 的条件下，PLA的平均反硝化速率可达2.6x103 mg · (g · h)-1，硝酸氮在13h内可以得到完全去除。

3）天然维生素类物质

天然纤维素类物质作为固体碳源，具有来源广泛、易获取、价格低廉、易生物降解、无毒等优点。

豌豆藤、花生藤、更豆藤、绿豆藤因单位质量释碳量较低，不适宜用作反硝化水处理碳源。相比之下，玉米芯、秸秆等更具备作为理想的固体碳源和生物载体的性能。研究发现，以玉米叶水解液为反硝化碳源，反硝化速率可达24.30 mg· (g· h)-1，脱氮率高达 97.20% 。

2、优化进水方式

传统的进水方式中，大多数碳源在好氧段消耗，在缺氧反硝化阶段将无碳源可用。在合理利用碳源研究中，通过优化进水方式可以保证有机碳源应用于缺氧反硝化阶段，主要有两种优化方式：分段进水和周期性改变进水方式。

分段进水方式具有污泥浓度高、水力停留时间短、碳源利用率高等优点。近年来，分段进水多段A/O工艺是国外针对低碳源污水开发的新技术。在碳氮比条件下采用分段进水A/0工艺处理高氨氮污水，通过曝气量控制获得较高的脱氮效能，平均去除率都达到了90％以上。

周期性改变进水方式可将两个相同的反应器串联，将其作为定期进水的第一级反应器，改变每个反应器的周期性功能，以保证充分利用进水中有机碳源。

3、脱氮新工艺

针对低碳源污水的处理，大多数污水厂选择外加碳源的方式来满足排放标准要求，这势必增加了污水厂的运行处理费用。

而浙江永续环境工程有限公司的核心技术短流程脱氮除磷工艺（HJDL）突破了传统理念，缩短了脱氮时间，降低了碳源的消耗，节省了运行成本，而且依旧可以达到水质排放标准。

该工艺以强化生化反应为核心，通过投加复合微生物菌剂和生物增效载体，在高效厌氧，兼氧，好氧微生物孵化器的独特造粒功能作用下，全天候、无死角、全时段的在反应池产生具有外部好氧，中部兼氧，内部厌氧特殊结构的颗粒化污泥，给微生物构造了一个优良的生存环境、具有新陈代谢速度快及优势菌群富集度高的特点，可大幅提高微生物数量种群及活性。

该技术目前面向现有污水厂可不停产、不停水、不动土建实现原位提标、提量改造，且见效快， 30 天内 可达 GB18918-2002 一级 A 标准；60 天达GB3838-2002 地表四类水排放标准；投资效益突出，维持达标运行费用低，驯化完成后可节省碳源(乙酸钠、甲醇、葡萄糖等)97%-100%；除磷剂节省 75%-92%，避免化学药剂二次污染，迎合政府低碳 3060 大趋势，减轻政府财政负担。

结  语

随着我国城市生活用水量的增加，污水排放量也随之增加，对低碳源污水进行脱氮除磷处理已成为关注的重点，当务之急在于提高脱氮除磷效果，确保污水达标排放。

永续环境是一家集研发、 设计、施工、运营为一体的污废水处理******高新技术企业，公司于 2021 年成功入选品牌强国工程--水处理行业优选成员单位；2020 年浙江省生态修复行业五十强企业；拥有专利 50 余项。公司坚持以事实数据说话为原则，以核心技术解决目前水处理行业中的痛点、难点问题。

永续环境的HJDL工艺可有效提高低碳源污水脱氮除磷的效果，专业的技术团队将会****限度地发挥该技术的优势，实现绿色环保的目的。