摘 要 低濃度廢水由于碳源不足的特點，對處理中的脫氮除磷效果有著制約作用。綜述了低濃度廢水處理技術的研究進展，重點介紹了生物膜工藝、序批式活性污泥工藝（SBR）、改良A2/O工藝、人工濕地處理工藝、升流式厭氧污泥床（UASB工藝）、膨脹顆粒污泥床反應器（EGSB工藝）、厭氧折流板反應器（ABR工藝）和組合式折流板厭氧反應器（HABR工藝）。
關鍵詞 低濃度；廢水；碳源
低濃度廢水通常指COD濃度小于1000mg/L的廢水[1]，主要包括生活污水和各種稀釋的工業廢水。由于處理系統長期在低有機負荷狀態下運行，無法為微生物提供足夠的養分，因此易造成出水水質不達標和能源的浪費[2]。目前，低濃度廢水的處理多采用活性污泥法、
接觸氧化法和滴濾池等好氧工藝。然而隨著能源的日益緊缺，厭氧工藝的不斷發展和完善，厭氧處理的優點顯得更加突出。越來越多的研究者把目光轉向低濃度污水的厭氧處理，無論是實驗室小試還是生產性處理都取得了很多成果。
本文綜述了低濃度廢水處理技術的研究進展，重點介紹了生物膜工藝、序批式活性污泥工藝、改良A2/O工藝、人工濕地處理工藝、升流式厭氧污泥床（UASB工藝）、膨脹顆粒污泥床反應器（EGSB工藝）、厭氧折流板反應器（ABR工藝）和組合式折流板厭氧反應器（HABR工藝）。
1低濃度廢水處理過程中存在的問題
低濃度廢水碳源通常不足，給處理中的脫氮除磷帶來許多問題。在生物脫氮除磷的結合系統中，厭氧釋磷、缺氧反硝化、好氧異養菌代謝要消耗碳源[3]。其中反硝化和釋磷對于揮發性脂肪酸的競爭性矛盾尤為突出，通常為了充分釋磷，往往首先滿足厭氧釋磷對碳源的要求，這就會導致后續反硝化碳源的不足，進而影響系統的脫氮效果；或者反之，影響除磷效果。
國內新建的大部分具有脫氮除磷功能的城市污水處理廠，由于配套的城市排水系統通常滯后于城市污水廠的建設，造成進入城市污水廠的污水量或污水水質遠低于設計值，在試運行階段甚至投入生產后正常進行的很長時期內，使污水處理廠處于低負荷運轉狀態。這些污水處理廠的實際運行結果表明，其總磷、總氮去除率低，尤其是總磷去除效果較差，通常總磷去除率小于50%。因此，對低碳源條件下除磷脫氮工藝的適宜運行條件進行研究，尋求合理的解決方法，是目前城市污水處理領域所面臨的重要問題。
2用于低濃度廢水處理的主要工藝
一直以來，低濃度的城市生活污水處理技術都是以成熟的好氧處理為核心，包括采用活性污泥法、接觸氧化法和滴濾池等好氧工藝，能耗、投資、運行費用都比較昂貴，尤其是國內經濟不發達地區，地方財政很難獨立支撐每年的污水處理運行費用。厭氧一直以來都被認為受底物限制影響很大，在低濃度下厭氧氧化速率很慢，對廢水中的有機COD去除效果不大，厭氧處理低濃度廢水仍然能夠起到很大的作用。厭氧一直以來都被認為受底物限制濃度影響很大，在低濃度下厭氧氧化速率很慢，對廢水中的有機COD去除效果不大，但最近的一些研究表明[4-5]，厭氧處理低濃度廢水仍然能夠起到很大的作用，甚至能夠獲得60－70％的處理效果，尤其在處理城鎮污水領域，有非常理想的效果。
2.1生物膜工藝
生物膜法具有對低濃度污水適應性較好、耐沖擊負荷等優點。向連城[6]等利用曝氣生物濾池處理低濃度廢水,以懸浮填料為生物載體,進水CODCr濃度為50~150mg/L,實驗規模為12~36m3/d。結果表明，采用生物膜法的曝氣生物濾池對低濃度廢水有較好的處理效果，CODCr的去除率為40%～70%，NH3-N的最大去除率為90%。李紅瑛[7]等利用好氧-厭氧膜生物反應器（A/O-MBR）處理學校辦公樓的生活廢水,發現在污泥濃度為4000~6000mg/L、HRT為19.2h、好氧段溶解氧濃度為1.5～2.5mg/L、污泥回流比為200%～300%的條件下， A/O-MBR對COD和氨氮的去除率良好，平均去除率分別為92.2%和95.9%。
2.2序批式活性污泥工藝（SBR）
用序批式活性污泥法處理城市污水，已經取得了廣泛的研究和關注，除了具有傳統活性污泥法的優點外，SBR法的重要特點就是其工藝流程簡單，運行過程本身就是從厭氧到好氧的交替過程，能夠在一個反應裝置中實現脫氮除磷。李亞靜[8]等利用傳統活性污泥法污水處理廠的曝氣池，采用厭氧/好氧方式運行的SBR反應器每一周運行5.5h，采用瞬間進水，厭氧段2h，好氧段曝氣3h，之后沉淀排水0.5h。每一周期排一定量污泥，維持污泥質量濃度為3500mg/L左右，污泥齡控制在15d。試驗結果表明，磷的出水質量低于0.8mg/L，去除率達到92%～98%。
2.3改良A2/O工藝處理低濃度廢水
楊殿海[9]等對傳統A2/O工藝進行改進，采用了后置反硝化系統以及厭氧池碳源分流技術和回流污泥預缺氧反硝化技術，以提高系統的脫氮除磷效果。研究結果表明：在進水COD≥300mg/L，TN為40.3mg/L，TP為3.82mg/L時，對TN、TP及COD的去除率分別可達到70%、86%和88%；當COD≤300mg/L時，對TP的去除效果較差，但對TN和COD的去除率仍分別可達60%和85%；而且試驗期間，污泥沉淀性能良好。王琪[10]等提出以培養反硝化除磷菌(DPB)為優勢菌種,對常規A2/O工藝進行三方面的改進,增加中間沉淀池、改變原回流路線的始終段同時增加一條新的回流路線、在好氧段投加軟性填料。改良后的工藝對旅游區化糞池預處理后的污水進行試驗，試驗結果表明：進水流量Q為10L/h，污泥回流量為0.3Q時，TP去除率為94.2%，氨氮去除率為93.6%，硝酸鹽氮去除率為91.3%。在不投放外加碳源的同時，使氨氮的去除率同步達到90%以上的高效水平。
2.4人工濕地處理工藝
作為一種低投資、低能耗、低成本的污水處理系統，人工濕地已廣泛應用于處理各種性質的廢水。章鈮[11]等利用粗砂、粉煤灰、細煤渣、活性炭和空心磚磚塊作為基質，再按適當的比例配成填料處理柱，進行處理低濃度生活污水的研究。經過兩個階段的試驗研究表明：粉煤灰和細煤渣配合使用去除COD的效果最好，達到了70%。粉煤灰和空心磚塊配合使用去除NH3-N和TP的綜合效果最好，分別達到了89%和81%。
2.5升流式厭氧污泥床（UASB工藝）
李平[12]等利用UASB-好氧工藝處理低濃度城市污水，對UASB的實際處理效能進行了考察。結果表明，在試驗的進水水質條件下，當UASB的水力停留時間為6h時，系統對COD和BOD5的平均率分別為50%和60%，對TP的去除率為15%～38%。當HRT由5.67h延長到10h時，出水VFA濃度會隨之降低，而pH值則始終穩定在6.5～7.5，系統對COD和BOD5的去除率分別增加9%和19%，對溶解性COD和BOD5的去除率分別增加25%和24%。
2.6膨脹顆粒污泥床反應器（EGSB工藝）
和UASB相比，EGSB反應器的高徑比要大的多，因此微生物厭氧代謝產生的氣體能夠以較大的表觀流速通過反應器，保證了顆粒污泥能夠以高濃度均勻存在于反應器的絕大部分位置，大大提高傳質速率和微生物濃度，減少抑制劑的抑制作用。王凱軍[13]等以水解反應器對城市污水進行預處理，去除SS并提高COD的溶解性和可生化性后，出水進入EGSB反應器。在溫度8-12℃時，HRT僅2小時，EGSB可以獲得60%的COD去除率。Mario T.Kato[14]等在溫度30℃時用EGSB處理進水濃度為100-200mg/L的污水,容積負荷達到12gCOD/L·d,去除率為80%。Salih[15]等配置COD為500-800mg/L的污水，在10-12℃的溫度下用EGSB進行處理，HRT為1.6h，COD去除率可以達到90%。
2.7厭氧折流板反應器（ABR工藝）和組合式折流板厭氧反應器（HABR工藝）
ABR反應器是20世紀80年代以來發展的一種高效厭氧處理工藝，其實質是一系列升流式污泥懸浮反應器，具有結構簡單，生物截留能力強，處理效果好，運行管理方便等優點。
Alette A. M.Langenhoff[16]等研究指出，在進水濃度低（COD為500mg/L）時，發酵菌、產酸菌、產甲烷菌在不同隔室中的選擇性累積不會發生。在相同的HRT（10h）下，溫度35℃下，HRT縮短到2.85h，進水COD為500mg/L，去除率可達到80%。陳琰等[17]對厭氧折流板反應器在中溫條件下處理低濃度廢水的是試驗結果表明：在進水COD濃度為500mg/L、水力停留時間為3～12h時，COD的平均去除率可達84%，出水COD濃度可降至75mg/L。沈耀良[18]等利用ABR反應器對COD濃度為500mg/L的低濃度廢水，將水力停留時間分別控制在12h、9h、6h及3h時，出水濃度均能達到50～70mg/L以下，COD去除率在80%～90%之間；COD濃度為700mg/L和1000mg/L時，水力停留時間為12h、9h、6h時，出水也可以達到100mg/L以下，COD在85%～95%之間，即使HRT降為3h，去除率仍可達到70%以上。
組合式折流板厭氧反應器是在折流板厭氧反應器的下部增設污泥床，用增加生物量的辦法來提高系統的凈化能力。傅嘉媛[19]等利用組合式折流板厭氧池處理城鎮污水，中試結果表明，以HABR處理城鎮污水，若容積負荷控制在1～2KgCOD/（m3·d），COD去除率可達70%～80%，出水COD和SS的濃度可達到《污水綜合排放標準》（GB8978—1996）的二級標準。
3結語
目前，我國的城市污水處理廠進水濃度普遍偏低，碳源不足，脫氮效率難以保證。以好氧活性污泥法為主的城市污水處理技術雖然對污染物的去除率高,但占地面積大、基建投資及運行費用高。然而隨著能源的日益緊缺，厭氧工藝的不斷發展和完善，低濃度廢水的厭氧處理具有能耗低，占地少，管理簡便等優點，在生活污水的處理方面有著廣闊的應用前景。在國內實際上也已經有眾多運用業績，包括傳統的化糞池實際上就是一個厭氧消化工藝。由于低濃度廢水的排放量比較大，對其進行加熱和保溫能耗也較高，所以目前對低濃廢水厭氧處理的研究，大多注重中低溫下厭氧反應器的運行性能。同時，因為單獨的厭氧處理對氮、磷等營養元素基本上沒有什么去除能力，也不能很好地除去病菌，所以厭氧處理系統后面還應該增設好氧處理。
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