我國污水處理廠多采用生物脫氮除磷工藝，碳源一直是傳統(tǒng)生物脫氮除磷工藝的控制因素。碳源是微生物生長所必需的營養(yǎng)元素，主要用于磷釋放、反硝化和異養(yǎng)菌代謝。我國相當(dāng)一部分污水處理廠進(jìn)水碳含量低，導(dǎo)致出水脫氮除磷效果差。因此，有效解決城市污水處理廠碳源不足的問題，是提高污水脫氮除磷效率、達(dá)標(biāo)排放的有效途徑。

1內(nèi)碳源
內(nèi)碳源是指污水處理系統(tǒng)本身存在的碳源。包括原污水中可生物降解溶解有機(jī)碳、原污水中分離的顆粒狀慢速降解有機(jī)物（初沉污泥）和活性污泥微生物死亡或破裂后釋放的可用基質(zhì)。在我國節(jié)能減排環(huán)保政策的指導(dǎo)下，有效開發(fā)利用內(nèi)碳源尤為迫切。既能減少廢物排放，又能有效提高生物脫氮除磷效果，可謂一舉兩得。
1.1多點(diǎn)進(jìn)水。
又稱分段進(jìn)水活性污泥法，污水經(jīng)過簡單的物理處理后直接進(jìn)入生物池。早期多點(diǎn)進(jìn)水的目的是減少生物池需氧量與供氧量的差異，起到節(jié)能降耗的作用。一方面，該方法的目的是增加脫氮除磷段的碳含量，同時(shí)消耗污泥回流和硝化液回流攜帶的剩余溶解氧，優(yōu)化脫氮除磷的反應(yīng)環(huán)境，提高處理效果。目前，這種運(yùn)行模式逐漸受到一些新建、改擴(kuò)建的污水處理廠的青睞。例如，鄭州新建的污水處理廠采用多點(diǎn)進(jìn)水的改進(jìn)UCT工藝，排放標(biāo)準(zhǔn)實(shí)行一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)。
由于這種運(yùn)行模式增加了進(jìn)水點(diǎn)，從而增加了結(jié)構(gòu)池容量和管道系統(tǒng)，無疑會(huì)帶來系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜、反應(yīng)池容量和建設(shè)投資增加、運(yùn)行管理難度增加等問題。與提高處理效果相比，這些弊端也可以忽略不計(jì)。

1.2初沉池的合理設(shè)置。
一般來說，初沉池是設(shè)置在沉砂池后面的另一個(gè)非常重要的物理處理單元，其作用是進(jìn)一步去除沉砂池?zé)o法去除的更小的無機(jī)顆粒，可去除10%~20%的有機(jī)物，還具有一定的水解酸化作用，從而減輕后續(xù)生物處理單元的負(fù)荷，對(duì)提高處理效果起到重要作用。但初沉池的設(shè)置也帶來了后續(xù)脫氮除磷處理階段碳源較低的問題，尤其是對(duì)于一些進(jìn)水量低C/N的污水廠，碳源不足的矛盾會(huì)更加突出。這無疑使得初沉池的設(shè)置陷入了兩難境地。業(yè)內(nèi)關(guān)于是否取消初沉池的討論也不絕于耳。據(jù)筆者調(diào)查，初沉池的設(shè)置是否歸納為以下三種主要方式:
(1)直接取消初沉池。目前相當(dāng)一部分污水廠(如現(xiàn)階段比較流行的延時(shí)曝氣氧化溝工藝)是污水經(jīng)過沉砂池后直接進(jìn)入生物池。這種做法的優(yōu)點(diǎn)是減少了初沉池的建設(shè)投資，簡化了處理流程，對(duì)緩解建設(shè)單位資金和占地規(guī)劃的緊張局勢(shì)起到了積極作用。筆者認(rèn)為，這種方法無疑是進(jìn)水SS濃度低、波動(dòng)小的污水廠的好選擇。
(2)可在初沉池環(huán)節(jié)設(shè)置超管，根據(jù)實(shí)際進(jìn)水情況決定是否取消初沉池，解決脫氮除磷系統(tǒng)有機(jī)碳源不足的問題。筆者認(rèn)為，這種方法更適合進(jìn)水SS濃度波動(dòng)較大的污水廠。也就是說，當(dāng)進(jìn)水SS濃度較高時(shí)，打開初沉池進(jìn)一步降低SS；當(dāng)進(jìn)水SS濃度較低時(shí)，打開超越管超過初沉池，以減少有機(jī)物的損失。增加后續(xù)處理過程中有機(jī)碳源的含量。
(3)減少初沉池的水力停留時(shí)間。一般情況下，初沉池的水力停留時(shí)間為1~2h，有業(yè)內(nèi)人士提出將初沉池的停留時(shí)間減少到0.5~1h[1]，或適當(dāng)提高沉砂池的水力停留時(shí)間，這樣可以在一定程度上緩解取消初沉池所帶來的一系列弊端。
這三種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)和施工單位需要根據(jù)進(jìn)水的實(shí)際情況和具體施工情況進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和施工。

1.3增加厭氧水解酸化池。
目前，改進(jìn)脫氮除磷工藝的主要方法是在脫氮除磷反應(yīng)器前增加厭氧水解酸化池（段）。厭氧水解酸化階段，大分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化為簡單化合物，分泌給細(xì)胞。主要產(chǎn)品有揮發(fā)性脂肪酸(VolatileFatyAcids、VFAs)、醇類、乳酸等。，降低待處理污水的有機(jī)負(fù)荷，提高污水的可生化性，提高后續(xù)處理效率。梁存珍等[2]采用水解酸化-反硝化-硝化的組合工藝，對(duì)土霉素廢水進(jìn)行連續(xù)處理。
厭氧水解后，廢水的反硝化速率從0.31kg/m3\d提高到0.45kg/m3\d，提高了45.2%。這些研究成果為實(shí)際項(xiàng)目的推廣應(yīng)用提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。比如鄭州某污水處理廠在氧化溝前設(shè)置前缺氧池(前反硝化池)和厭氧池，10%的進(jìn)水直接進(jìn)入前缺氧池段，為回流污泥提供反硝化所需的碳源。在厭氧池中，大分子和難降解物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易生物降解物質(zhì)，為聚磷菌提供碳源。改良氧化溝和改良A2/O都是在此基礎(chǔ)上進(jìn)化而來的，一些新建和擴(kuò)建的污水處理廠也積極采用這種方法，取得了良好的處理效果。
結(jié)果表明，水解酸化作為低濃度城市污水生物脫氮工藝的預(yù)處理工藝，可以為反硝化段補(bǔ)充一定量的碳源，有效提高脫氮效率。考慮到水解池的建設(shè)和運(yùn)行成本，以及部分地區(qū)廢水的實(shí)際情況，還需要根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r確定綜合處理效果和經(jīng)濟(jì)成本。
1.4利用污泥開發(fā)碳源。
利用污泥開發(fā)碳源，在城市污水處理廠回收污泥，可以在一定程度上解決污泥處理問題，實(shí)現(xiàn)污泥的減少、穩(wěn)定和回收。然而，由于污泥微生物的細(xì)胞壁半剛性結(jié)構(gòu)很難通過直接厭氧水解產(chǎn)生酸，因此只有對(duì)污泥進(jìn)行預(yù)處理，才能破壞污泥的絮體結(jié)構(gòu)和細(xì)胞壁，有效釋放細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)，獲得可溶性有機(jī)物，然后水解產(chǎn)生VFAs。近年來發(fā)展起來的污泥預(yù)處理方法有:物理法(高壓噴射法、珠磨法、超聲波法、加熱法)、化學(xué)法(臭氧氧化法、氯氧化法、濕氧化法)、生物法和一些組合法。VFAs的反硝化速率高于甲醇、乙醇等傳統(tǒng)碳源，因?yàn)榧状己鸵掖荚谏�物降解過程中首先轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的VFAs，然后進(jìn)一步降解。但一般城市污水處理廠進(jìn)水時(shí)，每升水只含VFAs幾十毫克。
目前，越來越多的研究開始利用生物法使污泥水解發(fā)酵產(chǎn)生VFAs。以碳源開發(fā)為目的的污泥水解酸化的研究重點(diǎn)是如何將反應(yīng)保持在酸產(chǎn)生階段，使VFAs作為后續(xù)生物脫氮除磷的碳源積累。對(duì)污泥法中的超聲波法進(jìn)行了成熟的研究，達(dá)到了工程應(yīng)用程度。利用低頻超聲波開發(fā)碳源，不僅可以增強(qiáng)污水的脫氮除磷效果，還可以減少剩余污泥的排放。
需要注意的是，發(fā)酵液不僅含有大量的溶解有機(jī)物，還含有大量的N、P。如果直接作為碳源，必然會(huì)增加進(jìn)水的N、P含量，增加后續(xù)脫氮除磷過程的負(fù)擔(dān)。因此，發(fā)酵液中的N和P需要回收。目前，磷大多以鳥糞石沉淀的形式回收，其次是磷酸鈣、磷酸鋁和磷酸鐵。利用鳥糞石工藝回收N，P在Mg/N=1.8，pH=10.0，P/N=1.13為最佳N，P回收條件下NH4+-N和SOP的去除率為73.6%和82.2%。
2外加碳源
外加碳源一般可分為兩類:(1)傳統(tǒng)碳源，包括甲醇、乙醇、乙酸等液體有機(jī)物和糖；(2)其他類型的碳源，如工業(yè)廢水和垃圾滲濾液。
傳統(tǒng)碳源2.1。
傳統(tǒng)碳源是目前研究成熟、應(yīng)用廣泛的碳源，主要包括甲醇、乙醇、乙酸等低分子有機(jī)物，以及葡萄糖、蔗糖等糖類。在反硝化過程中，添加適量的低分子有機(jī)物可以實(shí)現(xiàn)完全脫氮[5]。由于每種碳源的代謝途徑不同，反硝化速率也不同，包括乙酸、甲醇、丁酸、丙酸和葡萄糖。反硝化菌要求反硝化過程中的碳源為低生長碳源。由于單碳化合物的生長量最低。