1、活性污泥工艺简介
20世纪初，活性污泥工艺最早在英国出现，是最主要的污水处理工艺。我国最早出现活性污泥工艺是在20年代初，应用于上海的一个污水处理厂。之后，日本的污水处理厂也开始采用活性污泥工艺。直至50年代末，世界各地所采用的活性污泥工艺都属于传统活性污泥工艺，因为它们跟最初的活性污泥工艺形式一致。目前仍然有大量的污水处理厂在运行传统的活性污泥工艺，采用连续推流式的曝气池，污泥负荷选用中等水平。近年来，水污染越来越严重，污水处理厂的增建迫在眉睫，活性污泥工艺也得以快速发展。据统计，全球有大约6万座城市污水处理厂，而其中采用活性污泥工艺的污水处理厂超过半数，只有小部分采用小规模的稳定塘系统。在污水处理过程中，针对单一的有机污染物，可采用传统活性污泥工艺；但对于比较复杂的综合污水处理，就需要对传统活性污泥工艺的池形、运行或曝气方式、生物学方面以及填料等多个方面进行改进，从而充分满足污水处理多样化的处理要求，比如增强处理功能和运行稳定行，降低工艺费用，简化运行程序等。
2、氮磷来源及除磷脱氮原理
水体中的氮磷主要有两个方面的来源，一是由自然因素引起的，比如湖泊底部的泥向水体释放的营养盐，若要加以控制，要么技术上难以实现，要么经济成本过高。另一方面是由人为因素引起的，比如农业排放的氮、磷，此类活动可以加以控制，下面具体介绍人为因素产生氮磷的两个方面：（1）农药、化肥以及动物的粪便等面源污染。人工合成的施入农田的化学肥料中的氮元素中超过50％都没有被农作物吸收，是水体中氮磷的一大重要来源，因此，要科学施肥，推广使用无磷农药来缓解面源污泥问题。（2）工业和生活污水等点源污染。对于工业和生活污水，如果不加以处理就直接流入江、河、湖、海，会因为其相当高的氮磷含量使藻类过度生长，对环境破坏很大。常规的污水处理工艺得到的排放水中氮、磷含量很高，这是因为有机物被微生物氧化分解以后，会生成硝酸盐、氨氮和磷酸盐等含氮、磷的物质，其中一部分作为微生物的细胞组成存在，另一部分则都流入河道，这也导致经过二级处理后的污水仍然能使城市河道出现黑臭且藻类生长过剩的现象。所以，只有对污水进行深度处理，提高污水的除磷脱氮效率，减少有机物质的排放，才能有效的解决水体污染等生态问题，改善水资源环境。
对于生物脱氮来讲，可以将氮转化成氮气，然后排入空气，也可以经排泥来除去，主要包括以下四个过程：（1）氨化过程。氨化过程很容易完成，不属于控制过程，这是因为多数微生物都能在反应池中的进行脱氨；（2）硝化过程。首先，氨氮在有氧条件下被亚硝酸菌氧化为亚硝酸盐，这一过程为控速步骤，然后产物被硝酸菌氧化，生成硝酸盐；（3）反硝化过程。在缺氧的条件下，反硝化菌将硝酸盐还原成N2，气态的氮气一部分逸出水面，一部分变为氨氮参与生物合成；（4）同化过程。在同化过程中，一定量的氨氮会被同化，转化为微生物细胞的组成部分。
对于生物除磷来讲，主要分为二种情况：（1）在厌氧区，BOD被转化为挥发性脂肪酸，挥发性脂肪酸又被吸收，继而转化为生物细胞内的碳能源而贮存下来，与此同时，磷酸盐被除去；（2）在好氧区，通过利用生物细胞内的碳能源氧化代谢之后产生的能量，吸收过量的磷以促进新聚磷细胞的形成，从而使污泥富磷，排污泥去除磷。与此同时，还能通过化学沉淀来去除磷，该过程是在生物诱导下发生的，可作为生物去磷的辅助手段。
3、活性污泥工艺强化除磷脱氮措施
3.1新建反应池
由于脱氮需要一定别的好氧停留时间，如果原有工艺的曝气池能够满足该条件，可利用规划用地新建反应池，作为厌氧池或缺氧池使用，降低BOD负荷，为硝化反应的发生提供有利环境，从而达到脱氮除磷的效果。主要有以下两种方式：（1）好氧池保持不变，用新建的厌氧池接受回流的污泥，改造成A/A/O工艺；（2）还是保持好氧池不变，增大外回流量，用新建的缺氧池接受回流的污泥，改造成为倒置的A/A/O工艺。相关污水处理厂应用该方法后表明，该工艺对氨氮和总氮、磷的去除效果都很好。
3.2改造初沉池
对于某些污水处理厂，没有多余的土地能够征用，在具备特定的条件时，若要强化除磷脱氮作用，就需要考虑将初沉池改造为反应池，可起到多方面的强化效果：改造后反应池容积增加，能够更加灵活的为脱氮除磷提供其需要的好氧、缺氧或厌氧环境；由于反应池的容积增加，还增大了有机物总量和COD量，易降解，有利于反硝化作用和除磷过程；使反应池内的微生物适应性更强，原核微生物的繁殖能力也更加旺盛；使反应池内的无机悬浮小颗粒的数量增多，增大了载体的表面积，有利于微生物栖息。需要注意的是，先要测定污水水质才能据其进行初沉池的改造，在进行小试或者中试之后才能够决定初沉时间。
3.3利用生物载体
生物载体的利用主要有以下三方面的优势：（1）投加生物载体能够滞留硝化细菌，从而能实现细菌泥龄的多样，降低在硝化反应过程中短泥龄细菌的不利影响；（2）投加生物载体还能够使污泥浓度增大，降低反应池中污泥的BOD负荷；（3）生物载体的利用也能够创造局部厌氧或缺氧环境，有利于硝化反应和反硝化反应的同步进行，从而提高总氮脱除率。
3.4调整活性污泥工艺
目前，国内外通常采用最简单的工艺条件变化来调整活性污泥工艺，即通过控制曝气池的曝气程度和氧环境，将工艺改造为以除磷或脱氮为目的A/O工艺。最近，有研究者已经开发出一种新工艺，适用于城市污水的脱氮除磷，其显着特点为活性污泥浓度高，将曝气池原有的间歇曝气形式变成间歇曝气，而且两组生化反应池还可实现交替曝气。通过在相关污水处理厂的生产运行后得出，该工艺除了能保持较高的除磷脱氮率，还能使曝气量降低，节约能耗。
结束语
目前，由于受社会经济发展程度的限制，我国的大量中小型城市在进行城市污水的处理时，仍然采用传统的活性污泥污水处理方法，不仅污水处理率低，也达不到理想的除磷脱氮效果，因此需要在传统技术的基础上进行改进。对于活性污泥工艺，针对不同的处理要求，有多种强化除磷脱氮的措施，各有优缺。在改进时，要在检测进水水质之后，结合实际情况，统筹考虑，再确定要采用的措施。比如，若需要增设构筑物或者增大反应池容积，要做到充分的利用原有构筑物以节省改造和运行费用，降低成本；此外，还要考虑到改造对操作技术的要求、施工工期以及后期管理等方面。
参考文献
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