氮元素过量是造成水污染的重要因素之一，严重威胁着水体安全。生态环境部发布修订国家环境保护标准《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002)的征求意见稿后，北京、天津、浙江、太湖流域、巢湖流域、岷沱江流域、滇池、雄安等陆续发布基于准III类、准IV类标准的地方标准和流域标准，对总氮、总磷提出了越来越高的排放要求。在当前严峻脱氮形势下，我国污水厂亟需进行改造，解决现有的脱氮技术落后、外加碳源成本过高、污水厂管理人员水平差、仪表选型安装不匹配、工艺设计不合理以及处理效能未达最佳状态等问题，实现污水处理水平和能力的提升，为建设美好安全的水环境体系打下坚实的基础。
污水处理厂脱氮现状
水体中氮元素过量是造成水污染的重要因素之一，其带来的危害是多方面的，其中的一个突出问题就是水体的富营养化，不仅破坏了水体的生态平衡，同时威胁到水源地的取水安全，进一步加剧了水资源的短缺局面，近些年来，为了加速推进氮元素污染问题，国家不断推出政策法规、给予财政支持，污水处理厂的数量和处理能力逐年增加；从2009年到2018年底，我国污水处理厂数量从1958座增加到5362座，处理规模由1.03×108m3/d提高到2.01×108m3/d,脱氨水平得到了大幅度提高，同时改善了我国城市水环境，氮污染引起的水华等现象明显减少。尽管取得了不错的治理效果，但我国水环境污染问题仍十分严重，2017年，《中国工程科学》刊登中国工程院院士郝吉明，环境保护部环境规划院王金南等人的联合论文《环境承载力约束下的国家产业发展布局战略研究》，文章指出：我国主要水污染物环境容量已严重超载，全国的COD和NH3-N的超载率分别为210%和330%,如果不把污染物排放控制在环境容量范围内，“装不下”的结果只能是环境继续恶化。为了有效解决氮污染的排放问题，自生态环境部出台了修订的《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002)的征求意见稿后，我国多个区域和城市也纷纷出台了地方标准，提高TN排放限值，各地污水厂迎来了城市水处理厂提标改造的大趋势。基于当前的严峻的提标处理形势，我国城市污水处理厂要实现高效稳定的脱氮仍然面临若诸多问题。
污水处理厂脱氮存在问题
1、脱氮技术落后，外加碳源成本过高
目前污水厂应用最广的脱氮工艺为传统A2/0 工艺，该过程对进水中碳氮比（C/N)要求比较严格，理论上C/N为2.86才可反硝化完全，但在实际工程中，由于溶解氧（DO)及其他因素的影响，C/N一般控制在4~5,才能实现进水TN的高效去除，我国城市污水C/N低碳源不足问题一直困扰着TN的处理，在低温季节这种现象更为严重。通常，污水厂为实现TN达标，会采取外加碳源的方式，以保证达标排放：传统碳源一般是甲醇、乙酸、乙酸钠。葡葡糖等低分子有机物等，大都属于化工产品，价格昂贵且资源有限，为应对传统外加碳源在脱氮过程中存在的问题，研究者逐渐把目光转向探索开发价廉高效的新型外加碳源来代替，或开发自养脱氟工艺技术，但目前距离广泛应用仍有一段距离。
2、污水厂管理人员水平差，仪表选型安装不匹配
除了污水厂处理工艺技术问题，在目前的运营方面也存在问题，主要体现在两个方面。一方面为运维人员管理水平问题，另一方面为仪器仪表。设备的选型安装问题，在污水厂日常运维工作中，运营管理人员数量和技术水平对污水厂实际运行x效果至关重要，部分污水厂由于人员管理混乱及技术水平低下造成实际运行受限，难以进一步提高污水处理效率，其次，部分建造较早的大型污水处理厂由于设备／构筑物等老化问题，造成系统难以持续高效稳定运行。
3、工艺设计不合理，处理效能未达量佳状态
工艺设计的问题主要包括预处理系统的设置和设计不合理，生物系统处理工艺设计存在问题以及深度处理单元效果不佳等，其中典型问题如：预处理系统消耗碳源过多、生化单元停留时间太短。CAST/氧化沟等工艺提标潜力低以及深度处理单元堵塞等问题，工艺设计问题不同程度的影响系统对污染物的去除，这一点在苏锡常的污水处理厂中均有不同程度的出现。另外，污水厂普遍存在设计水量和实际运行水量差异大问题，设计不合理导致整体运行工况井不能发挥最佳效能，这也是垂待解决的问题之一。
总结：在国家政策推动及各地污水排放标准加严背景下，污水厂迎来提标改造大趋势，面对市场需求，未来还需在技术研发，降低成本、提高运营管理水平，完善污水厂设计等方面持续努力，将我国城市污水厂脱氣能力提升至新的台阶，从而减缓环境承载压力，保障水环境安全。