市政污水处理以COD、N、P为三大去除目标。按图4所示思路，COD不应直接被氧化至CO₂，而应该是在满足脱氮除磷碳源需要前提下将多余的COD尽可能转化为能源（如，CH₄）使用。这样，传统污水处理以去除COD为主要目的的碳氧化便被弱化、甚至被阻止。为此，凡是在脱氮除磷过程中能够节省、甚至不消耗COD的技术便受到青睐。对此，反硝化除磷、厌氧氨氧化（ANAMMOX）技术自被认知以来，很快便应用于工程，如，世纪之交首先在荷兰应用的BCSF与CANON工艺^[7]。那么，污水处理可持续发展的技术基础是什么？

 

如图5所示，反硝化除磷细菌（DPB）将脱氮与除磷合二为一，理论上可至少节省50%的COD和30%的供氧量。COD节省不仅意味着污泥量大幅度减少（50%），而且也暗示着进水中多余COD可通过筛分（固态）或转化污泥（溶解态）被直接用于厌氧消化转化能源(CH₄）。无论是曝气量减少，还是多余COD转化能源均意味对外源能耗依赖减少，导致CO₂排量降低。

图5 反硝化除磷细菌（DPB）脱氮除磷作用原理图解

        ANAMMOX实际上是一种自养脱氮过程，在不需要O₂和COD的情况下，NH₄⁺以NO₂^-作为电子接受体直接被氧化至N₂，所以，它在可持续性上的意义非同小可。

 

图6 ANAMMOX反应示意图

 

    传统污水处理工艺一般以平面占地型反应器为主，需要占据大量土地，这对未曾规划或需要升级污水处理的城市来说显得捉襟见肘。因此，反应器向空间方向发展，或研发凑型工艺亦成为可持续污水处理的一个重要发展方向。在此方面，同样率先在荷兰应用的好氧颗粒污泥工艺（NEREDA）优势明显^[12]。与传统活性污泥相比，好氧颗粒污泥工艺可节省占地70%、能量40%、投资25%，它已被国际污水处理大师Mark van Loosdrecht教授喻为将取代传统活性污泥法的新生代污水生物处理技术。

 

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