4、问题及讨论

新型A/B工艺被赋予了“捕捉榨取碳源/强化自养脱氮”新的历史使命，目前研究与开发的A段“碳源捕获”技术旨在最大程度上将污水厂进水中的有机碳源分离，本质上是通过技术手段“碳源挪移”实现COD“改向”，并避免或减少被后续生化过程矿化降解，A段强化对COD的捕获率可达进水总COD的60%~80%，因此进入B段的污水呈现高氮低碳特性，这种水质特性通过常规脱氮途径通常无法满足TN排放标准，因此各种碳源需求度较低的生化工艺或自养脱氮工艺对被开发，如短程硝化反硝化、部分亚硝化/厌氧氨氧化（PN/A）等，但是目前技术层面尚存下述问题有待研究解决：

①进一步优化A段工艺，深入研究A段高负荷活性污泥工艺条件对进水中不同性质的COD（VFAs及溶解性COD、颗粒或者悬浮态COD、胶体状COD）的捕捉特性及影响因子，以及上述不同性质的COD混合状态下在厌氧消化过程特性、甲烷化转化潜能。此外A段高负荷活性污泥形成的污泥絮体（floc）特性与厌氧消化过程具有关联性，但目前不同来源文献参数差异较大，需对上述工艺过程进行优化设计并确定合适的运行控制参数。另外，突发性进水水质冲击对HARS系统运行特性的影响会导致A段出水水质波动，进而对后续工艺的影响对此还需进一步研究；

②赋予能量回收理念的新型A/B工艺，工艺原理及参数已经完全不同于过去常规A/B法，新型B段工艺技术尚不成熟、关键技术瓶颈亟待突破。如低温低浓度条件下主流自养脱氮技术的运行稳定性、厌氧氨氧化活性及效率保持，尤其是水温（≦15℃）条件下Anammox活性及工程尺度反应器的持续运行稳定性。研究显示，当水温由30℃降低到10℃，Anammox菌活性降低10倍。我国很多地域冬季水温低于13~15℃，短期寒冷天气水温甚至低于11℃，这种水温条件下，主流反应器内Anammox菌的活性被快速抑制，工程尺度层面如何实现稳定达标，目前看技术瓶颈尚未突破。

③不同的研究显示B段反应器内有机物的存在尤其是随着SCOD/N比值（≥0.5）的提高会有助于异养反硝化过程从而抑制Anammox,但是最近有研究发现常规硝化反硝化脱氮（N/DN）过程与厌氧氨氧化过程可以有效共存，最近Cao Ye-shi等人在新加坡樟宜（Changi）再生水厂的试验研究结果及污水厂实地检测结果显示，厌氧氨氧化菌与普通异养反硝化菌可以共存同一个反应器/生物池内，且对TN的去除有各自贡献，樟宜再生水厂TN的去除率89%，其中传统途径N/DN贡献率为50%，而Anammox途径贡献率达38%，最近五年的运行数据显示N/DN与PN/A过程对TN的去除贡献几乎接近。显然，这个结论显然与许多学者研究和追求的方向不同，目前学界努力方向都是设法尽最大程度上削减进入B段的COD，追求完整意义上的主流厌氧氨氧化，樟宜再生水厂的生产尺度的验证数据显然颠覆了传统观点，樟宜项目运行结论为两种过程协同存在提供了实践层面的支撑，但上述两种过程在同一个反应器内不同菌群（AOB、NOB、AnAOB及HB）协同发挥作用的机制、影响因子、优化运行调控策略及对其它地域的适应性（新加坡常年污水温度28-32℃），现在结论尚不明确。但是，这无疑为未来继续深入和开发新型“异养N/DN-自养AMX”混合共存反应器提供了崭新的研究方向。

5、结论

展望基于资源回收与碳平衡理念的未来污水处理厂，中国要因地制宜、构建符合国情的未来污水处理发展技术路线图。要认真梳理和反思过往常规污水处理路径存在的不可持续特性，污水处理过程高耗能并排放大量温室气体（GHG），与此同时，污水中COD蕴含的巨大有机化学能（约1.5~1.9kW·h/m3）远远未被挖掘及利用，未来污水处理的发展方向是朝着营养物、能源及再生水“三厂合一”模式转变。研究与开发进水碳源转向及污泥增量技术，对污水中有机碳源实现高效网捕截获、浓缩及分离并转向能源化途径，是提高能量自给效率、最终实现能量平衡及碳平衡运行的物质基础。

对于中国，要首先考虑管网系统完善，如试点取消化粪池、进行雨污分流、完善污水管网系统的建设，提高进水COD浓度同时，有条件地区逐步恢复和普及厌氧消化系统的建设及运行（行业指导政策、经济补贴要予以支持），为实现“碳源捕获1.0版”提供有效碳源基础。在“1.0版”运营基础上，逐步考虑向“2.0版”迈进，2.0版基础是基于“污泥增量”理念，可采用热水解（THP）或引入外源有机物实现厌氧协同消化，进一步提高污水厂能量自给水平，实现能量平衡、甚至迈向“正能量”污水厂，对于城市有机废物引进污水厂与污泥协同厌氧消化，涉及到跨部门协作，实现“1+1>2”效果，这方面国家要给予政策支持（有机物储运及自产电能联网等）。特别强调的是，未来排放标准的制定与修订要考虑碳源转向能源化途径后对后续脱氮工艺的影响，高排放标准要与“碳平衡”运行要实现目标解耦，“鱼和熊掌不可兼得”，要优先鼓励碳源的能源化、资源化途径！碳捕获“3.0版”技术路线是国际公认未来污水处理的发展方向，但“3.0版”实现基础是有赖于后续“B段”低温条件下自养脱氮工艺技术瓶颈的解决及工程尺度上稳定性、可靠性验证，需要自主完成从小试→中试→生产规模不同尺度上的验证，目前看，“3.0版”还面临诸多技术挑战需要克服，为此，针对“B段”技术瓶颈开发出新型反应器（悬浮、载体及复合式）、及新型生物活性刺激载体，进而进一步提高Anammox的数量及活性是未来的技术发展方向。