氮和磷是生物的重要營養源，隨著化肥和農藥普遍使用，天然水體中氮、磷含量急劇增加。水體富營養化加劇，對水生生物和人體健康產生很大的危害。而常規活性污泥工藝對總氮、總磷的去除率僅在10％～30％之間，遠不能達到國家排放標準。因此，研究開發高效、經濟的生物脫氮除磷工藝已成為當前水污染控制領域的研究重點和熱點。

生物脫氮除磷工藝

A2／O工藝

此工藝中，厭氧池進行磷的釋放和氨化，缺氧池進行反硝化脫氮，好氧池用來去除BOD、吸收磷以及硝化。A2／O工藝是較早用來脫氮除磷的方法。工藝流程如圖：

A2/O反硝化除磷工藝要優于傳統的A/O法除磷工藝,且在反硝化進行同時,實現了同時脫氮除磷。A2/O法的生物除磷主要是通過聚磷菌(PAOS)在厭氧條件下釋放磷之后,在缺氧階段吸磷,好氧時繼續對剩余磷的過量吸收實現的。通常情況下的吸磷是在好氧狀態下進行的,但是最近的研究表明,聚磷菌并非是專性的好氧菌,而反硝化聚磷菌(DPB)具有以硝酸鹽代替氧氣作為電子受體的特性,同樣具有除磷作用,而且這一過程可與反硝化同時進行,實現了同時脫氮除磷。

倒置A2/O脫氮除磷工藝與常規A2/O脫氮除磷工藝很相似，不同之處在于：取消初沉池或縮短初沉池沉淀時間；將常規A2/O先厭氧后缺氧改為先缺氧后厭氧；只有一個污泥回流系統，省去了常規A2/O法的混合液內回流系統。這種倒置A2/O脫氮除磷工藝可以將原傳統活性污泥法的曝氣池按容積或長度比例不同劃分為缺氧、厭氧、好氧三段，在缺氧段微生物利用進水有機物為碳源，使回流污泥帶來的硝態氮反硝化，達到脫氮的目的，在厭氧段主要是聚磷菌向水中釋放出磷，在好氧段在微生物的作用下，BOD得到降解，氨態氮得到硝化，同時微生物吸收了大量磷，通過排除剩余活性污泥達到除磷的目的。

改良的Bardenpho工藝

改良的Bardenpho工藝流程有厭氧-缺氧-好氧-缺氧-好氧五段組成，第二個缺氧段利用好氧段產生的硝酸鹽作為電子受體，利用剩余的碳源或內碳源作為電子供體進一步提高反硝化效果，最后好氧段主要用于剩余氮氣的吹脫。因為系統的脫氮效果好，通過回流污泥進入厭氧池的硝酸鹽量較少，対污泥的釋磷反應影響小，從而使整個系統達到較好的脫氮除磷效果。

UCT改良工藝

改良的UCT脫氮除磷工藝由厭氧池、缺氧1池、缺氧2池、好氧池、沉淀池系統組成，有2個缺氧池。缺氧1池只接受沉淀池的回流污泥，同時缺氧1池有混合液回流至厭氧池，以補充厭氧池中污泥的流失。回流污泥攜帶的硝態氮在缺氧1池中經反硝化被完全去除。在缺氧2池中接受來自好氧池的混合液回流，同時進行反硝化，缺氧1池出水中的 帶進厭氧池使之保持較為嚴格的厭氧環境，從而提高系統的除磷效率。將沉淀池污泥回流到缺氧池而不是回流到厭氧池，避免回流污泥中的硝酸鹽對除磷效果的影響，增加了缺氧池到厭氧池的混合液回流，以彌補厭氧池中污泥的流失，強化除磷效果。

SBR工藝 

SBR工藝為序批式好氧生物處理工藝，傳統的脫氮理論認為，硝化與反硝化反應不能同時發生，硝化反應在好氧條件下進行，而反硝化反應在缺氧條件下完成，SBR工藝的序批式運行為這樣的反應條件創造了良好的環境其去除有機物的機理在于充氧時與普通活性污泥法相同，不同點是其在運行時，進水、反應、沉淀、排水及空載5個工序，依次在一個反應池中周期性運行，所以該法不需要專門設置二沉池和污泥回流系統，系統自動運行及污泥培養、馴化均比較容易。因為SBR是間歇運行的，為了解決連續進水問題，至少需要設置兩套SBR設施，進行切換運行。SBR工藝流程圖見圖：

BCFS工藝

BCFS工藝是由荷蘭Delft大學的Mark教授在氧化溝和UCT工藝基礎上開發的，是目前已經投入使用的單污泥系統。工藝由厭氧池、選擇池、缺氧池、混合池及好氧池等5個功能相對專一的反應器組成。通過反應器之間的3個循環，來優化各反應器內細菌的生存環境，充分利用反硝化除磷菌的反硝化除磷和脫氮雙重作用，來實現磷的完全去除和氮的最佳去除過程。BCFS工藝突出了反硝化除磷在系統中的作用，將反硝化脫氮與生物除磷有機地合二為一，其主要特點是：對氮、磷的去除率高；SVI值低(80～120ml／g)且穩定；控制簡單，通過氧化還原電位與溶解氧可有效地實現過程穩定；與常規污水廠相比，其污泥量減少10％；利用反硝化聚磷菌(DPB)實現生物除磷，使碳源(COD)能被有效地利用，使該工藝在COD／(N+P)值相對低的情況下仍能保持良好的運行狀態；可回收磷。因此該工藝是一種可持續的污水處理技術。BCFS工藝由5個功能相對專一的獨立反應器(厭氧池、選擇池、缺氧池、缺氧/好氧池、好氧池)及3路循環系統構成，各循環的作用如下圖所示：　

CAST工藝

CAST實際上是一種循環SBR活性污泥法，反應器中活性污泥不斷重復曝氣和非曝氣過程，生物反應和泥水分離在同一池內完成，與SBR同樣使用潷水器。污水首先進入選擇器，污水中溶解性的有機物通過生物作用得到去除，回流污泥中硝酸鹽也此時得到反硝化；然后進入厭氧區，此時為微生物釋磷提供條件；第三區為主曝氣區，主要進行BOD降解，同時硝化反硝化。CAST選擇器設置在池首，防止了污泥膨脹。CAST整個工藝在一個反應器中完成有機污染物的生物降解和泥水分離過程。反應器分為三個區，即生物選擇區、兼氧區和主反應區。生物選擇區在厭氧和兼氧條件下運行，使污水與回流污泥接觸區，充分利用活性污泥的快速吸附作用而加速對溶解性底物的去除，并對難降解有機物起到酸化水解作用，同時可使污泥中過量吸收的磷在厭氧條件下得到有效釋放。兼氧區主要是通過再生污泥的吸附作用去除有機物，同時促進磷的進一步釋放和強化氮的硝化/反硝化，并通過曝氣和閑置還可以恢復污泥活性。

工藝特點：處理效果好，出水水質穩定；通過程序控制可達到良好的脫氮除磷的目的；污泥沉降性能好，穩定化程度高；能很好緩沖進水水質、水量的波動；工藝簡單，基建投資較低；采用組合式模塊結構設計，方便分期建設和擴建工程；自動化程度高，運行管理較復雜，要求較高的設備維護水平；設備閑置率高，維修工作量大。

A2NSBR工藝

A2NSBR反硝化除磷工藝由2個反應器組成：A2／O一SBR反應器的主要功能是去除COD和反硝化除磷脫氮，N—SBR反應器主要起硝化作用。這2個反應器的活性污泥是完全分開的，只將各自沉淀后的上清液相互交換。在N—SBR反應器中進水COD。A2／O—SBR反應器中，好氧區有好氧吸磷和硝化發生，進一步去除水中殘余磷和氨氮。此工藝硝化段、反硝化脫氮吸磷段和好氧吸磷段都處于較理想的反應條件下，顯示出非常穩定的硝化和脫氮除磷效果。經研究表明，兩反應器的結合表現出穩定的脫氮除磷特性，除磷率幾乎達到100％，脫氮率穩定在90％左右；同時與傳統脫氮除磷工藝相比較COD消耗量減少50％，耗氧量和污泥產量也可分別減少約30％和50％。因此該工藝特別適合處理BOD5／TP值較低的污水。

MSBR工藝

連續流序批式活性污泥法工藝簡MSBR。首先，污水進入厭氧池，回流活性污泥中的聚磷菌在此充分釋磷，然后混合液進入缺氧池反硝化。反硝化后的污水進入好氧池，有機物在好氧條件下被降解，活性污泥充分吸磷后再進入起沉淀作用的SBR，澄清后上清液排放。此時另一邊的SBR在1.5Q回流量的條件下進行反硝化、硝化或靜置預沉。回流污泥首先進入濃縮池濃縮，上清液直接進入好氧池，而濃縮污泥進入缺氧池。這樣，一方面可以進行反硝化，另一方面可先消耗掉回流濃縮污泥中的溶解氧和硝酸鹽，為隨后進行的厭氧釋磷提供更為有利的條件。CAST綜合了以往除磷脫氮工藝的優點，保證了各污染物質降解的最大速率環境，去除有機污染物效率更高，脫氮除磷效果更好。

MSBR法的主要運行特點：MSBR系統能進行不同配置的設計和運行，以達到不同的處理目的；每半個運行周期中,步驟的數量和每步驟所需的時間,取決于原水的特性和出水的要求。在每半個循環中,原水大部分時間是進入曝氣格。接著是部分或全部污水進入作為SBR的序批處理格。在主曝氣格中完成了大部分有機碳、有機氮和氨氮的氧化。另外,主曝氣格在完全混合狀態下連續曝氣，創造了一個穩定的生物反應環境。這使得整個設備能承受沖擊負荷的影響；從序批處理格到主曝氣格的循環流動，使得前者積聚的懸浮固體運送到了后者。循環也把主曝氣格內的被氧化的硝化氮運送到在半個循環的大部分時期處在缺氧攪拌狀態下的序批處理格,實現脫氮的目的；污泥層作為一個污泥過濾器，對改善出水質量和缺氧內源呼吸進行的反硝化有重要作用。

DEPHANOX工藝

DEPHANOX工藝是BortoneG等于1996年提出的一種具有硝化和反硝化除磷雙污泥回流系統的技術。該工藝在厭氧池與缺氧池之間增加了沉淀池和固定膜反應池，可以避免由于氧化作用而造成有機碳源的損失并穩定系統的硝酸鹽濃度。污水在厭氧池中釋磷，在沉淀池中進行泥水分離，含氨較多的上清液進入固定膜反應池進行硝化，污泥則跨越固定膜反應池進入缺氧段完成反硝化。該工藝優點在于不但能解決除磷系統反硝化碳源不足的問題和降低系統的能源消耗，而且可縮小曝氣區的體積，降低剩余污泥量，尤其適用于處理低COD／TKN(TKN為總凱氏氮)的污水。不過由于進水中氮和磷的比例很難恰好滿足缺氧攝磷的要求，從而給系統的控制帶來一定困難。

SHARON工藝SHARON—ANAMMOX聯合工藝

SHARON工藝由荷蘭Delft工業大學開發的脫氮新工藝,是短程反硝化原理的具體應用。其基本原理是將氨氮氧化控制在亞硝化階段,然后進行反硝化。該工藝核心是應用硝酸菌和亞硝酸菌的不同生長速率,即在操作溫度30～35℃下,亞硝酸菌的生長速率明顯高于硝酸菌的生長速率,亞硝酸菌的最小停留時間小于硝酸菌這一特性,通過控制系統的水力停留時間使其介于硝酸菌和亞硝酸菌最小停留時間之間,從而使亞硝酸菌具有較高的濃度而硝酸菌被自然淘汰,維持穩定的亞硝酸積累。

SHARON工藝由于在反硝化中需要消耗有機碳源,并且出水濃度相對較高,因此可以SHAR2ON工藝作為硝化反應器,而ANMMOX工藝作為反硝化反應器進行組合形成一個新型的生物脫氮工藝。SHARON工藝可以控制部分硝化,使出水中的NH4+與NO2-比例為1∶1,從而作為ANAMMOX工藝的進水。聯合的SHARON-ANAMMOX工藝具有耗氧少、污泥產量少、不需外加碳源等優點,但應嚴格保證SHARON工藝出水中的NH4+與NO2-比例滿足ANMMOX工藝進水的要求。

立體循環一體化氧化溝

氧化溝是一種經濟而有效的污水處理技術，具有穩定的處理效果，是污水生物處理技術之一。特別是用于污水脫氮，氧化溝比其它生物脫氮工藝費用低、去除效率高。然而，與活性污泥法相比，氧化溝占地面積較大，在土地緊張的城市或地區，氧化溝的應用受到限制。具體參見http://www.jianfeilema.cn更多相關技術文檔。

針對常規氧化溝存在的問題，成功地研究出立體循環一體化氧化溝。其特點是：氧化溝采用立體循環，在循環過程中完成降解有機物和脫氮過程；與現有氧化溝相比，占地面積可減少約50%；沉淀區與氧化溝合建，沉淀的污泥可自動回流到氧化溝內，可節省投資和能耗；結構緊湊，運行操作簡便；新型立體循環一體化氧化溝既保留氧化溝設備和運行操作簡單等優點，又可減少占地面積。立體循環一體化氧化溝由曝氣轉刷、上下兩層溝道及沉淀區組成，氧化溝的上層為好氧區，下層為缺氧區，混合液在上下循環過程中完成降解有機物和生物脫氮過程。立體循環一體化氧化溝結構形式如圖所示。

隨著社會的進步、科學技術的快速發展。脫氮除磷新理論將不斷出現，人們對生物脫氮除磷的認識將進一步深入,生物脫氮除磷工藝也將得到更大的發展。