摘要：随着国内受纳水体环境容量缩减及环保政策趋严，市政污水处理厂出水水质普遍需达《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）一级 A 标准，部分地区甚至要求进一步提升。然而，根据《室外排水设计规范》（GB 50014—2006），生物脱氮需满足污水
一、国内污水治理现状：碳源不足成普遍难题
随着国内受纳水体环境容量缩减及环保政策趋严，市政污水处理厂出水水质普遍需达《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）一级 A 标准，部分地区甚至要求进一步提升。然而，根据《室外排水设计规范》（GB 50014—2006），生物脱氮需满足污水碳氮比（BOD₅/TKN）＞4 的条件，而全国水质统计显示：
二、传统工艺痛点：成本、操作与效率的三重挑战
当前我国污水厂多采用传统生物 / 化学工艺处理低碳源污水，主要面临以下问题：
（一）运行成本高企
传统硝化反硝化工艺依赖大量有机物，需投加乙酸、乙醇、葡萄糖等外加碳源（市场均价超 2500 元 / 吨）。尽管天然固体碳源（如稻壳、玉米芯）因无毒、价廉成为研究热点，但减少氮价态转换以降低碳耗的理论路径仍需实践验证。
（二）进水方式复杂
为提升脱氮效率，污水厂常采用分段进水或周期性改变进水方式：
分段进水虽具备碳源利用率高、管理便捷等优势，但工艺操作复杂、调控困难，且需多反应器串联，占地及成本增加。周期性进水通过串联反应器切换功能以充分利用碳源，但系统稳定性仍待优化。（三）碳源投加依赖性强
低 C/N 比导致微生物资源竞争失衡，抑制脱氮反应。投加碳源仍是主要解决方式，现有碳源可分为三类：
典型数据：乙酸钠反硝化速率达 12mg・(g・h)⁻¹，优于乙醇；PLA 颗粒在 30℃下平均反硝化速率达 2.6×10³mg・(g・h)⁻¹；玉米叶水解液脱氮率高达 97.2%。
三、技术突破：新型生物脱氮工艺的崛起
为破解传统工艺困局，新型生物脱氮工艺通过缩短反应路径、降低碳耗实现高效脱氮，部分技术已展现应用潜力：
（一）同步硝化反硝化（SND）
原理在低溶解氧、易降解碳源条件下，同一反应器内同步完成硝化与反硝化，突破传统分步反应限制。优势加快反应进程，维持 pH 平衡，减少占地及能耗。（二）短程硝化反硝化
原理控制反应至亚硝化阶段，阻止亚硝酸盐进一步氧化。效益碳源需求降低，能耗减少 30%~40%，反应器体积缩小 50%。（三）厌氧氨氧化（ANAMMOX）
原理厌氧氨氧化菌以氨氮为电子供体、亚硝酸盐为电子受体，直接生成氮气。应用适用于高氨氮废水（如污泥硝化上清液），脱氮效率超 90%，无需外加碳源。（四）联合工艺：SHARON-ANAMMOX
路径短程硝化（SHARON）与厌氧氨氧化（ANAMMOX）耦合，进一步降低能耗与碳耗。四、未来展望：技术革新与应用挑战
新型脱氮工艺虽在理论与实验室层面展现优势，但实际应用仍面临挑战：
技术成熟度多数工艺处于中试或起步阶段，需进一步验证长期运行稳定性。成本与适配性高分子聚合物及特殊菌种培养成本较高，需针对不同水质优化工艺参数。政策与协同需政策引导推动技术示范项目落地，加强工艺与现有设施的协同改造。低碳氮比污水治理是我国水污染防治的关键瓶颈，传统工艺的升级与新型技术的突破需双轨并行。从外加碳源的优化选择到生物脱氮路径的革新，未来需通过产学研协同、政策扶持及工程实践，构建高效、经济、可持续的污水处理体系，为水环境质量改善提供技术支撑。
来源：同巨传媒
