城市污水处理过程中产生的污泥具有产量大、含水率高、气味特殊、易腐烂等特点。如何优化污泥处理工艺，合理选择污泥脱水设备是目前需要考虑的重要问题。

    中国R&D对污水处理技术的投资大幅增加，先进的工艺设备和技术不断涌现并得到推广应用，科研团队数量和创新能力不断提高，已进入世界前列。

    虽然中国污水处理行业的快速发展和显著成就为支撑中国社会经济进步和城市化进程提供了有力保障，但整个污水处理行业仍存在市政管网系统和污泥处理处置设施不完善、创新机制不完善、污水处理过程可持续性差、污水处理排放标准与区域水体缺乏关联性、在“水处理-人类社会-自然环境”和谐发展的顶层设计中缺乏系统性考虑等问题，需要在行业未来发展中加以解决。

    随着水资源的减少趋势，废水排放总量不断增加。2006年至2016年，我国城市污水排放量从362.5亿立方米增加到480.3亿立方米，生活污水排放量逐年增加，复合年增长率为2.85%。随着我国城市化进程的加快，城市化率每增加1%，就会带来1000多万人在城镇居住和生活。按照目前平均每年65吨的生活污水排放量，每年至少会带来6.5亿吨的污水排放量。水污染控制的重要性和紧迫性不断增加，城市污水处理市场的增长空间越来越大。

一、外部碳源筛选和投加方式的优化

（1）外部碳源的筛选

    外部碳源根据其来源可分为两大类：包括甲醇、乙酸、糖类等有机物的传统碳源；工业废水、垃圾渗滤液等有机污水碳源。不同有机物在生化系统中具有不同的代谢途径，导致相应的利用效率具有差异性，碳源来源和经济性也是筛选中重点考虑的因素。有机污水碳源的利用具有地域性和项目特殊性，因此一般市政污水处理厂多选择甲醇、乙酸/乙酸钠或葡萄糖。利用北方4个不同市政污水处理厂的活性污泥进行反硝化速率试验，评价不同污水处理厂污泥对碳源的利用效率。结果表明，4个不同污水处理厂的活性污泥对不同的碳源表现出不同的反硝化速率，并且具有较大差异，但外加乙酸钠的反硝化效果均是最佳，葡萄糖和甲醇的反硝化效果则视不同污泥来源而异。夏琼琼等的研究也表明乙酸作为反硝化碳源的反应速率高于甲醇、葡萄糖和乙醇，但也有研究表明甲醇作为碳源的反硝化速率和脱氮效果要好于乙酸钠。因此，在进行碳源选择时，应根据实际项目采用上述方法进行试验，最终结合经济效益综合筛选最优碳源。

（2）碳源投加方式的优化

    针对补充外部碳源的二级生化处理脱氮，大部分污水处理厂采用在缺氧池投加的方式。投加量的精准控制是节省成本的重要方向。碳源精确投加系统可以实现电气柜就地控制、远程点动控制和远程自动控制，具有碳源自动化投加和专家库投加等混合投加模式，以流量为前馈、水质仪表参数为反馈的控制模型进行控制。在北京某市政污水处理厂（AAO工艺，规模3万m/d），采用并联运行的两组生化池，分别用碳源精确投加系统和人工调节操作控制碳源投加，对比TN的处理效果。如图5所示，进水TN浓度波动较大（23.5~57.6 mg/L），由碳源精确投加系统控制碳源投加量的生化池出水TN全部达标（＜15 mg/L），且波动范围与人工投加系列相比较为平稳。由于碳源精确投加系统可根据处理水量及NO-3-N反馈浓度，实时调节外加碳源投加量，并在硝酸盐浓度低于一定值时，停止外加碳源的投加，数据统计周期内，采用碳源精确投加系统的碳源投加量较人工投加量降低32.1%。因此碳源投加的精确化控制对于保证出水TN浓度稳定达标并降低投加量具有较好的实际应用效果。

二、市政污水处理建议性措施

    研究现有除砂单元的性能，包括ISS固体负荷和去除效率，并定期加以维护。另外，升级或改造现有的常规除砂设备，例如增加水力停留时间以提高效率。一些例子表明, 经简单升级后, 一些常规的除砂装置性能提升后可能将生物池混合液挥发性固体MLVSS/MLSS提高到55％至60％。总之，现场调查认真评估除砂设施对小于200微米颗粒物的去除效率非常必要的。考虑中国污水中广泛存在的高浓度的细小无机固体（ISS），以及ISS对许多污水处理厂运行性能产生的的负面影响，国内亟需开展对进水除砂尤其是ISS高效去除技术方面的研究或者设备开发。

    基于上述分析，对改善中国污水处理厂除砂工艺运行性能提供如下的建议：

（1）对城市污水处理厂污水中和混合液中的挥发性固体成份进行广泛调查；测量和估算不同类型除砂工艺的除砂性能，尤其是粒径低于200微米砂砾去除效率；

（2）通过提高除砂装置的效率来减少过程中的ISS积累：通过提高除砂效率可使混合液中的挥发性固体成分增加约10％，有望将小型污水处理厂的混合液中的挥发性固体成分提高到55％-60％，中大型污水处理厂(≥50,000 m/d）提高到60 ％- 65%，

    污泥发酵。最大限度地利用污水所含有的COD应该是解决生物脱氮除磷工艺中的碳短缺的首要途径。在充分利用易生物降解的可溶性COD方面, 可以参考苏黎世污水处理厂。在充分利用可生物降解的固体COD方面,初沉污泥发酵是一种被广泛应用的技术。中国某地生产规模污水厂初沉污泥发酵数据,从进料到出料，平均增加40 mg-VFA/L挥发性脂肪酸(VFA)。同时，利用回流活性污泥（和在线混合液）发酵技术改善脱氮除磷效果已在丹麦、瑞典和美国和欧洲等国家得到广泛应用。中国已经有初沉污泥和活性污泥发酵的工程实例, 但缺乏长期成功运营报告, 因此, 影响了污泥发酵技术的广泛应用，这可能是由于国内对这些污泥发酵项目后期长周期跟踪性研究不够所致。

    低碳要求的营养物去除工艺。可以考虑采用像BCFS（生物化学除磷和除氮），SANI (综合硫酸盐还原，自养反硝化和硝化)和MABR（膜曝气生物反应器）等可在低碳情况下去除营养物的工艺。BCFS和MABR已被行业规模化应用，SANI处于中试规模,仍然有待工程尺度的应用验证。此外，西安四污出现的主流厌氧氨氧化现象也值得进一步关注和研究。