來源：發酵環保化工知識圈）

1 傳統 A2O工藝的運行原理、運行方式及特點

A2O工藝的運行原理和運行方式

A2O生物脫氮除磷工藝流程如圖1，污水與回流污泥混合后進入厭氧池，在兼性厭氧菌的作用下，部分易降解的大分子有機物轉化為小分子的VFA，聚磷菌吸收這些小分子物質合成PHB并儲存在細胞內，同時將細胞內的聚合磷酸鹽水解成正磷酸鹽釋放到水中，在厭氧段部分BOD被去除。厭氧池出水和從好氧池內回流的NO-x-N進入缺氧池被反硝化細菌利用污水中的有機物還原成N2去除，有機物和 NO-x-N都得到去除。混合液從缺氧池進入好氧池后主要完成有機物的進一步去除、有機氮氨化、氨氮硝化，同時聚磷菌分解體內的PHB獲取能量供自身生長繁殖，并超量吸收溶解性的正磷酸鹽以聚合磷酸鹽的形式儲存于體內，然后二沉池通過排除富磷污泥使磷得到去除。

A2O工藝的運行特點

(1) 污水首先進入厭氧段，充分發揮了厭氧菌群對高濃度、較難降解有機物的降解優勢，適合混有工業廢水的城市污水處理，污泥產量少。

(2) 簡化了處理流程，增加了處理功能，是較簡單的脫氮除磷工藝，減少了水力停留時間。

(3) 在厭氧-缺氧-好氧交替運行下，絲狀菌不會大量繁殖，SVI一般小于100，不會發生污泥膨脹。

(4) 剩余污泥中的磷含量一般可達污泥干重的6%～7% ，具有很高的肥效。

2 A2O工藝的運行控制

A2O脫氮除磷涉及硝化反硝化、吸磷釋磷等多個生化反應，每個反應對環境條件、基質類型、微生物組成要求不同，脫氮除磷各過程相互制約，因此了解工藝控制要素及其對脫氮除磷的影響很有必要。

泥量與泥齡

A2O工藝運行中系統污泥濃度和泥齡對脫氮除磷有重要影響，研究表明，當厭氧池、缺氧池、好氧池中的MLSS維持在3000～3800mg˙L，且三個反應器中的MLSS值接近時，系統具有較好的脫氮除磷效果。厭氧池聚磷菌和缺氧池反硝化細菌屬于短泥齡微生物，短泥齡有利于除磷和反硝化，一般缺氧池的泥齡為3～5d，好氧池中自養硝化細菌增殖速度慢，世代周期長，要使自養硝化細菌在系統中維持一定的數量，成為優勢菌群，好氧段需要20～30d的長泥齡，但同時長泥齡使含磷污泥的排放過少，且在較高的泥齡下聚磷菌為維持生命活動分解聚合磷酸鹽，可能使磷從含磷污泥里重新釋放出來，不利于系統除磷，一般系統若以除磷為主要目的，泥齡可控制在6～8d，另外，反硝化聚磷菌的發現使系統在缺氧段脫氮的同時也能使磷得到部分去除，研究發現，當系統的SRT在 15d時缺氧段具有較高的脫氮除磷效果。為了兼顧脫氮除磷，建議污泥齡為硝化菌的小世代期的2倍以上，權衡考慮將污泥齡控制在8～15d較合適。

碳源

脫氮除磷過程中反硝化細菌和聚磷菌是混合共生的，相互競爭碳源，且反硝化細菌會優先攝取碳源，厭氧段碳源不足會抑制聚磷菌的釋磷，從而導致最終除磷效果變差，為了保證良好的除磷效果，厭氧段需要有充足的可供聚磷菌吸收的碳源，一般將厭氧池( SP/SBOD) 控制在0.06以內，污泥負荷控0.10kgBOD5 /( kgMLSS˙d) 以上。缺氧池內異養型兼性厭氧反硝化細菌需要足夠的有機物作為電子供體，以NO-x-N為電子受體，將回流混合液中的NO-x-N還原成 N2，完成系統的脫氮，因此缺氧池需要一定的C/N，根據工程實踐經驗，當COD/TKN大于8時，脫氮率可達80% 。

好氧池碳源不宜過多，過多的碳源會促使好氧池內異養型好氧細菌成為優勢菌群，抑制自養型硝化細菌的硝化作用，對系統脫氮產生負面影響，好氧池應將污泥負荷控制在0.15kgBOD5/( kgMLSS˙d)以下。系統運行過程中應定期核算污水進水水質是否滿足BOD5/TKN大于4，BOD5/TP大于20的要求，否則需要補充碳源。在碳源分配上，厭氧池、缺氧池、好氧池呈遞減趨勢，厭氧池需要過多的碳源，缺氧池碳源充足，好氧池碳源較低。

NH+4-N濃度

好氧段過高的NH+4-N濃度會對硝化菌產生抑制作用，要保證NH+4-N正常硝化，通常TKN/MLSS負荷率應小于0.05kgTKN/( kgMLSS˙d)

溶解氧( DO)

為了防止進入二沉池的混合液發生反硝化或釋磷，引起污泥上浮，影響出水水質和除磷效果，進入沉淀池的混合液中通常保證一定的DO濃度，且好氧池DO 不足會抑制硝化菌的生長，其對DO的較低忍受極限為0.5～0.7mg˙L.

增加溶解氧有利于硝化作用的進行，好氧末端DO對A2O工藝脫氮除磷的影響，結果表明隨著末端DO的增大，系統硝化速率提高，NH+4-N的去除率從60%升高到90%以上,TN的去除率從54%升高到67% ，總磷的去除率也有所提高，好氧池的DO>2mg˙L以后，硝化速率開始減緩，繼續增大DO對硝化進程不僅沒有大幅加快，還可能使回流污泥和回流混合液中DO濃度偏高，不利于厭氧段釋磷和缺氧段反硝化，根據實踐經驗將好氧段DO控制在2mg˙L為宜，較高不超過3mg˙L 。缺氧段DO會與硝酸鹽競爭電子供體，較高的DO還會影響硝酸鹽還原酶的合成及活性，一般缺氧段的DO不超過0.5mg˙L為宜。厭氧環境有利于聚磷菌的釋磷，但回流污泥不可避免的帶入部分DO和NO-x-N，實際操作中厭氧段DO<0.2mg˙L即可。

混合液回流比R

好氧池出水回流至缺氧池用于脫氮，回流比越大，脫氮效果越好，但較大的回流比增大了能源消耗，提高了處理成本，研究發現當R超過300%時，脫氮率可達到75%以上。

污泥回流比r

二沉池污泥回流到厭氧池以維持各段合適的污泥濃度，保證整個生化反應的正常進行。污泥回流比增大，泥齡增長，有利于自養型硝化細菌的增長，硝化作用良好，但回流污泥中過多的NO-x-N進入厭氧池不但破壞了厭氧環境，還會與聚磷菌競爭碳源，影響除磷效果。厭氧區NO-x-N濃度超過1.5mg˙L-1時，釋磷會受到抑制。相反污泥回流比減小，好氧段因硝化不完全也會導致脫氮效果不佳。一般污泥回流比在百分之60-100為宜，較低不少于40%。

水力停留時間( HRT)

水力停留時間與進水水質、溫度等因素有關，A2O工藝整個運行時間在6～8h左右，HRT( 厭氧/缺氧/好氧) = 1/1/( 3～4) 。厭氧池水力停留時間一般為1～2h，缺氧池的水力停留時間一般為1.5～2h，好氧池的水力停留時間一般為6h左右。

溫度

溫度升高對生物脫氮有利，好氧段硝化反應適宜溫度為30～35℃，缺氧反硝化反應適宜溫度為15～25℃，當溫度低于15℃，生物脫氮效率明顯下降，溫度的變化對除磷影響不大，厭氧除磷的適宜溫度為5～30℃，溫度降低還可能有利生物除磷。

pH

厭氧段聚磷菌適宜的pH為6～8，缺氧段反硝化細菌的適宜pH為6.5～7.5，好氧段硝化細菌適宜的pH為7.5～8.5，實際操作中將污水混合液pH控制在7.0以上即可，如果pH過低，可投加石灰補充堿度。

A2O工藝發展的新形式

改良A2O工藝

改良A2O工藝的工藝流程見圖2，在厭氧池之前增設缺氧調節池，來自二沉池的回流污泥和10%左右的進水首先進入缺氧調節池，停留時間為20-30min，微生物利用約10%進水中有機物還原回流NO-x-N，消除其對厭氧池的不利影響，從而保證厭氧池的穩定性，提高除磷效果，90%的進水和缺氧調節池出水混合后進入厭氧池進行釋磷,改良A2O工藝對低C/N城市生活污水的處理，得出了較優操作條件為在缺氧調節池回流污泥比為15% ，TP去除率為89.51% ，硝化液回流比為250%時，TN去除率為65.3% 。

倒置A2O工藝

倒置A2O工藝主要是針對缺氧反硝化碳源不足而改進設計的，其工藝流程見圖 3，將缺氧池置于厭氧池前面，來自二沉池的回流污泥和全部進水或部分進水，50%～150%的混合液回流均進入缺氧段，將碳源優先用于脫氮。

缺氧池內碳源充足，回流污泥和混合液在缺氧池內進行反硝化，去除硝態氧，再進入厭氧段，保證了厭氧池的厭氧狀態，強化除磷效果。由于污泥回流至缺氧段，缺氧段污泥濃度較好氧段高出50% ，單位池容的反硝化速率明顯提高，反硝化作用能夠得到有效保證。某污水處理廠采用倒置A2O工藝進行了中試試驗研究，系統運行穩定后，BOD去除率在90%以上，出水TN去除率為80% 左右，TP的去除率穩定在85% 以上。采用批式實驗對昆明某污水處理廠倒置A2O工藝進出水水質進行了研究，結果表明倒置A2O工藝對有機物和NH+4-N的去除率分別為 89.4%和98.6% ，A2O缺氧池內碳源不足導致反硝化反應受到限制，倒置A2O 優先利用進水中的碳源進行反硝化，系統脫氮效果優于A2O。

UCT工藝

UCT工藝主要是為了避免硝酸鹽干擾釋磷問題而提出的，其工藝流程見圖4，回流污泥首先進入缺氧池脫氮，缺氧段部分出流混合液再回至厭氧段。通過這樣的修正，可以避免因回流污泥中的NO-x-N回流至厭氧段，干擾釋磷而降低磷的去除率。采用UCT工藝以太原市污水處理廠初沉池出水為研究對象，對各種污染物質的去除效果進行了研究，得出的結論為: UCT工藝對COD的去除率達到85%以上，NH+4-N的去除率超過97% ，TN去除率穩定在75%左右，PO3-4 - P去除率為80% 。

A2O工藝及其變式的比較分析

A2O工藝脫氮除磷過程的主要問題在于硝化長泥齡與釋磷、反硝化短泥齡的矛盾，反硝化與釋磷碳源分配矛盾以及污泥回流破壞厭氧環境，影響除磷問題。A2O工藝的三種變式也主要是針對這三個問題而設計的。

普通A2O工藝通常用于C/N-C/P比值較高的污水，由于碳源充足，脫氮與除磷在爭奪碳源上矛盾較小，易生物降解的含碳有機物量大，回流污泥中的NO-x-N在厭氧區消耗的碳源不至于對釋磷產生明顯影響，系統能達到較好的除磷效果。改良型A2O工藝在厭氧池前端增設的缺氧調節池利用部分進水中的有機物對回流污泥中的NO-x-N反硝化，一定程度上減輕了NO-x-N對厭氧區聚磷菌釋磷的不利影響，保持了厭氧區相對“壓抑”的環境，但由于缺氧調節池從進水中得到的碳源有限，反硝化脫氮主要發生在后續的缺氧池，同時進水中的碳源沒有完全進入厭氧池用于除磷，最終的處理效果還是受回流污泥的比例( 泥齡) 和進水中有機物的含量及分配比例影響，一般改良型A2O工藝若要達到較高的氮磷去除率，也要求污水具有較高的C/N、C/P比值。由于增設了預缺氧池，改良的A2O工藝基建費用增加，占地面積、處理成本增大。

通常厭氧池聚磷菌優先利用污水中易生物降解的有機物除磷，而缺氧池反硝化細菌可以利用多種形態的有機物，倒置的A2O工藝將缺氧段前置，反硝化細菌優先利用易生物降解的有機物，系統脫氮能力提高，但對厭氧池聚磷菌除磷可能產生基質競爭，為保證除磷效果，可在滿足反硝化碳源的前提下，采取分點進水，將部分進水中的碳源直接給厭氧池，用于聚磷菌的釋磷，厭氧段釋放的磷直接進入生化效率高的好氧段，吸磷效率增強，除磷效果提升。

倒置A2O工藝整個系統的活性污泥都經歷了厭氧和好氧的過程，排放的剩余污泥都能充分地吸磷，倒置A2O工藝適合C/P 較高，C/N較低的污水，一般當 BOD5/TN<4.BOD5/TP>20時，系統具有較好的脫氮除磷效果，倒置A2

O工藝在我國一些大中型城鎮污水處理廠的建設或升級改造中得到廣泛應用。

UCT工藝中好氧池混合液和回流污泥首先進入缺氧池，脫氮效果增強，經缺氧池脫氮后的混合液隨進水進入厭氧池釋磷，一定程度上避免了NO-x-N進入厭氧區影響釋磷效果，除磷效率增強。厭氧池中的聚磷菌利用進水中70%的易生物降解有機物進行釋磷，10%左右的慢速生物降解的有機物進入缺氧池反硝化脫氮，缺氧池反硝化負荷較高。

UCT工藝適用于處理 BOD5/TN或BOD5/TP較低的城市污水，當污水C/N<4、C/P <20時，UCT工藝比普通A2O工藝具有更高的除磷效率，UCT工藝增加了從缺氧段出流液到厭氧段的回流，增加了能耗，且兩套混合液回流交叉不利于控制缺氧段的水力停留時間。

A2O工藝作為最基本的同步脫氮除磷工藝，由于實現不同功能的三種菌種( 硝化菌、反硝化菌、聚磷菌) 均不能在各自較佳的條件下生長，碳源矛盾、回流NO-x-N問題不能從根本上解決，脫氮除磷相互制約，氮磷去除率不可能同時達到較高。工程應用中可根據實際進水情況，有所偏向地重點去除氮或磷，也可以通過操作條件優化，獲得較優的氮磷同步去除率。