高效脱氮除磷技术在现代城市污水处理中的应用与发展
随着城市化进程的加快，城市污水处理厂的日益增长，对于现有的污水处理工艺设计提出了更高的要求。脱氮除磷是现代城市污水处理中的一项关键环节，它不仅能提高废水的净化效果，还能减少有机物质对环境造成的负面影响。本文将探讨高效脱氮除磷技术在现代城市污水处理中的应用及其发展趋势。
首先，我们需要了解什么是脱氮除磷。在传统的化学氧化过程中，虽然能够去除大部分悬浮固体和有机物，但却无法有效地去除总氮和总磷这两种主要营养元素，这些营养元素如果排入河流会促进藻类生长，导致河流eutrophication（富营养化）。因此，在现代城市污水处理厂中，一般都会采用物理、化学或生物等多种方法来实现脱氮和除磷。
物理法通常包括沉淀法、滤压法等，其中最常见的是使用活性炭或其他吸附剂来吸附有害物质，从而达到降低总氮和总磷含量的目的。但这种方法存在局限性，比如成本较高且对操作人员安全有一定风险。
化学法则是通过添加特定的药剂来降低废水中的溶解氧量，从而抑制微生物活动，最终达到降低总硝态亚硝酸盐含量及表达式酸盐含量以控制病原体繁殖并预防细菌分解作用过度产生硝酸盐。然而，由于药剂成本昂贵，并且可能引起第二次回收问题，因此其实际应用受限。
生物法则依赖于微生物进行生理代谢过程，以消耗废水中的营养成分，如碳源、能源源等。这一方法具有良好的经济性与环境适应性，因为它可以利用自发形成的小型反应器，如UASB(上料下泵厌氧反应器)、SBR(循环reactor)等，不仅简便实用，而且还能够提供稳定的运行性能。此外，可以根据不同地区的地理位置选择合适类型微生物进行培育，使其更加适应本地条件。
近年来，有关研究者们已经开发出了一系列新型材料用于改善传统物理-化学结合工艺，比如使用纳米材料作为催化剂，加强微粒之间相互作用；或者采用膜技术直接从液体中移走这些难以去除的大分子成分；还有就是采用气液接触器使得气相转移效率得到提升。这些创新手段极大地推动了高效脱氮除磷技术在现代都市生活方面的一个飞跃。
案例分析：
在美国密苏里州的一个名为St. Louis Sewer District 的设施，该设施采取了一个名为“湿式A2/O”系统，这个系统结合了A2/O（二级/二级）以及厌氧区，与传统方式相比，大幅度提高了脂肪油类去除了50%以上，同时也显著降低了剩余N/P比例。
日本东京市内的一家名叫Tokyo Metropolitan Sewerage Board 的公司，他们成功运用到了UASB+MBR (厌氧-活性滑动薄膜扩散) 结合系统，为该地区带来了新的解决方案。
中国北京市郊区的一座小规模工业园区，其位于偏远乡村地区所设立的小型工业园区由于资源有限，而不得不寻找一种既经济又可行性的解决方案，最终他们选择搭建了一套简单易维护但功能齐全的小型UASB装置，经过几年的运行证明效果令人满意，并且增加了当地就业机会。
综上所述，随着科技不断进步，以及全球范围内对于环境保护意识日益增强，“绿色”、“可持续”的概念越来越受到重视。未来，我们将看到更多基于新材料、新工艺、新设备组合创新的示范项目，这些都是为了确保我们的地球母亲保持清洁健康，为后世子孙留下美好世界。
