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有效解决城市污水处理厂碳源不足的问题
微生物生长所必需的营养元素——碳源已被广泛应用于生物脱氮除磷、反硝化、异养菌代谢等过程中，而碳源已成为传统生物脱氮除磷工艺的控制因素。在中国，有相当一部分污水处理厂的进水，都存在碳源不足，导致出水除磷效果不佳。所以，有效解决城市污水处理厂碳源不足的问题，是提高污水脱氮除磷效率，达到达标排放的有效途径。
本文拟从城市污水处理厂内、外碳来源两个方面，分析其开发与利用。
1内碳源
内碳来源是指在污水处理系统中存在的碳源。将污水中的溶解性有机物(初沉污泥)与活性污泥微生物死亡或破裂后自溶释放出的基体，将污水中的颗粒态慢速降解有机物(初沉污泥)与微生物死亡后自溶释放。随着中国节能减排的环境政策的引导，对内碳资源的有效开发利用就显得尤为迫切。不仅能减少废物排放，而且能有效提高生物脱氮除磷效果，可谓一举两得。
1.1再入水。
又称分段式活性污泥法，对污水进行简单的物理处理，直接进入生物池。初期多点进水的目的在于减少池内需氧、氧的差值，从而达到节约能源的目的。当前使用这一方法的目的，一方面是增加脱氮除磷段的碳源，另一方面是污泥回流和硝化液回流中残留的溶氧，优化脱氮除磷的反应环境，从而提高处理效果。这一运营模式目前已逐渐被部分新建、改扩建污水厂所青睐，如郑州市新建的某污水处理厂采用多点进水改造UCT工艺，排放标准执行一级A排放标准。
相对于提高处理效果而言，这类运行方式增加了进水点数，增加了构筑物池容和管道系统，这无疑会给系统带来比较复杂、反应池容量和建设投资的增加，运行管理难度加大等问题，相对于提高处理效果来说，这些弊端也是可以忽略的。
1.2合理地设置初沉池。
一般地说，初沉池是设于沉砂池后的又一重要物理法处理单元。它的作用是进一步去除沉砂池中较细的无机颗粒，可以去除10%~20%的有机物，同时，在一定程度上实现水解酸化，从而减少后续生物处理单元的负荷，对改善处理效果有重要意义。但在设置初沉池的同时，也带来了后续脱氮除磷处理阶段碳源量较少的问题，特别是对某些入水低C/N的污水厂而言，碳源不足的矛盾将更为突出。这样的讨论，无疑使关于初沉池的设定陷入进退两难的窘境。业界对于是否取消初沉池的讨论也是众说纷纭。根据作者的调查了解，目前初沉池的设置大致分为三种：
(1)直接取消初始沉池。现阶段有不少污水厂(如现阶段比较流行的延时曝气氧化沟工艺)，是污水经沉淀池后，直接进入生物池。该方法的优点是可以减少初沉池建设投资，简化处理流程，对缓解建设单位资金、占用土地等规划压力有积极作用。作者认为这种方法对进水SS浓度较低、波动性较小的污水厂无疑是一个很好的选择。
(2)为了解决脱氮除磷系统中有机碳源不足的问题，可以在初沉池连接处设置超沉管，由实际进水情况决定是否取消初沉池。作者认为这种方式比较适合于进水SS浓度波动较大的污水厂。也就是说，在进水SS浓度较高时，开启初沉池进一步降低SS；在低进水SS浓度下，开启超越管超越初沉池，降低有机物的损失。以提高后处理工艺中有机碳源的含量。
(3)降低初沉池的水力停留时间。一般情况下，初沉池的水动力停留时间为1~2h，有专家建议将初沉池的水动力停留时间降低到0.5~1h，或适当提高初沉池的水力停留时间，在一定程度上缓解了初沉池取消后的一系列弊端。
三种方式各有千秋，需要设计、施工单位根据进水实际及具体施工条件，对其进行合理设计与建设。
1.3增加厌氧水解酸化池。
对脱氮除磷工艺进行改进，目前普遍采用的是在脱氮除磷反应器前加入厌氧水解酸化池。厌氧水解酸化期，大分子有机物转变成单组分，分泌到细胞外，其主要产物为挥发性脂肪酸(VolatileFattyAcids,VFAs)、醇类、乳酸等。减少污水有机负荷，改善了污水的可生化性能，提高了后续处理的效率。在实验室范围内，梁存珍等[2]采用水解酸化-反硝化-硝化复合工艺，进行了土霉素废水的连续处理。
反硝化率由0.31kg/m32m3/d提高到0.45kg/m3/d，提高了45.2%。这些研究成果为实际工程的推广应用提供了强有力的技术支持。例如郑州市某污水处理厂在氧化沟前设置了一个前置缺氧池(前置反硝池)和厌氧池，10%进水直接进入前置缺氧池，为回流污泥提供脱氮所需碳源。高分子材料和难降解材料向聚磷菌提供碳源，使其易于降解。改进后的氧化沟和A2/O改造等都是在此基础上发展起来的，已有一些新建、改扩建的污水处理厂也积极采用了这种方法，并取得了良好的治理效果。
研究表明，在低浓度城市污水中，采用水解酸化工艺进行生物脱氮，可使反硝化段补充一定量碳源，有效提高脱氮效果。综合考虑水解池的建设运行成本和部分区域污水的实际情况，还需综合处理效果、经济成本等因素，因地制宜确定运行工艺和工艺条件。