A2O及改进基本工艺.doc

一、A2/0工艺
A2/O 工艺流程简朴，较易于运营管理，总水力停留时间较短，普通缺氧区水力停留时间为 0.5~1.0 小时，泥龄也短，普通为 3~5 天，使剩余污泥中磷含量高，普通为 2.5%以上。在反硝化脱氮过程中直接运用废水中有机物为碳源，减少了运营。但在 A2/O 工艺中，影响生物除磷核心因子是厌氧池污泥回流量。由于从沉淀池回流污泥中会携带一定量硝态氮，污泥回流量越大，携带硝态氮越多，反硝化运用有机物就越多，由于有机质减少影响了厌氧释磷，从而导致除磷效果下降。如果污泥回流量小，虽然携带硝态氮少，但同步进入厌氧池中聚磷菌相应减少，同样影响系统除磷功能。因此对 A2/O工艺来说，污泥回流比普通控制在进水流量 0.5～1.0 倍左右
二、老式 A2/O 工艺存在重要问题及解决途径
1、聚磷菌和反硝化菌对碳源竞争问题
在脱氮除磷A2/O工艺中，碳源重要消耗于释磷、反硝化和异养菌正常代谢等方面。其中释磷和反硝化反映速率与进入各自反映池中易降解碳源，特别是挥发性有机脂肪酸(VFA)数量关系很大。国内市政污水中易降解有机碳源相对较低，南方都市更为明显，在A2/O工艺中，聚磷菌优先运用进水中碳源进行厌氧释磷，使得在后续缺氧反硝化过程中碳源局限性，从而影响脱氮效果，因而在A2/O工艺中存在释磷和反硝化因碳源局限性而引起竞争问题，针对这一问题提出了如下几种途径解决。
1.1 变化进水方式
分点进水，在厌氧段和缺氧段依照实际状况合理分派分段进水流量，以便同步满足聚磷菌和反硝化菌对碳源需要，如：中华人民共和国市政工程华北设计研究院结合实际工程设计，开发应用了多点进水倒置A2/O工艺；杨殿海等开发改良A2/O工艺(MAAO)；李燕峰等研究分点进水厌氧一多级缺氧好氧活性污泥工艺和Chang研究AOAO工艺等。将生化区进水碳源分派给厌氧池和缺氧池来同步达到释磷和反硝化最佳，以此解决碳源竞争问题。
1.2 一碳两用
随着反硝化除磷细菌DPB发现，形成了以厌氧污泥中PHB为碳源反硝化工艺，如：BCFS、Dephanox等工艺，其重要特点是碳源运用率高，在反硝化除磷工艺中，废水中碳源在厌氧段由DPB以聚羟基丁酸脂(PHB)形式储存起来，在缺氧环境中这某些PHB被DPB同步用于反硝化和吸磷作用，达到了“一碳两用”目，但反硝化除磷工艺当前面临着DPB富集和运用局限性等问题。
1.3 补充碳源
补充碳源可分为两类：一类是涉及甲醇、乙醇、丙酮和乙酸等可用作外部碳源化合物，另一类是易生物降解COD源，它们可以是初沉池污泥发酵上清液或其他酸性消化池上清液或者是某种具备大量易生物降解COD组分有机废水等，如：麦芽工业废水、水果和蔬菜工业废水和果汁工业废水等。碳源投加位置可以是缺氧反映池，也可以是厌氧反映池，在厌氧反映池中投加碳源不但能改进除磷，并且能增长硝酸盐去除潜力，由于投加易生物降解COD能使起始脱氮速率加快，并能运营较长一段时间。但此办法运营费用比较高，普通适合小型污水解决。
1.4 其他办法
可以通过提高系统有机负荷来解决碳源竞争问题。进水有机负荷与进水流量和整个系统有效容积关于，一方面在有效容积不变条件下增长进水流量；另一方面在进水流量不变状况下，通过缩短运营周期减少有效容积达到提高有机负荷目。

2 反硝化菌、聚磷菌和硝化菌泥龄矛盾
反硝化细菌和聚磷细菌为短污泥龄细菌,污泥龄越短则反硝化速率越快,而除磷效果也越好。而硝化细菌繁殖速度慢,世代周期较长,属长污泥龄细菌，过短污泥龄会使系统中硝化细菌过量外排而影响其硝化功能。因而在统一污泥系统中,为了同步获得较好释磷、反硝化和硝化效果，势必会导致系统运营上泥龄矛盾。实际生产中，A2/O系统常采用10～15 d长污泥龄以满足硝化功能,因而也就导致系统在一定限度上牺牲了某些有机物降解和除磷效率。为了使各类菌种最大限度上发挥自身优势，研究者提出了如下几种解决途径。
2.1 双污泥脱氮除磷工艺
双污泥脱氮除磷工艺，如：李勇等开发改良A2/O双泥工艺；PASF工艺等。该类工艺分先后两段，前段采用活性污泥法，重要由厌氧池、缺氧池、短泥龄好氧池、沉淀池等构筑物构成；后段为生物膜法，重要采用曝气生物滤池。污水依次流经活性污泥段和生物膜段。系统回流涉及污水回流和污泥回流，污水回流是将某些生物滤池出水回流至缺氧池，以保证脱氮效果；污泥回流则是将沉淀池污泥某些回流到厌氧池，别的富含磷剩余污泥被排掉。采用微生物分相办法使硝化细菌与系统内其她细菌分开培养改进工艺，可使不同功能微生物能在各自有利条件下生长。将除磷和脱氮在空间或时间上分开，解决了聚磷菌、硝化菌不同泥龄矛盾，具备稳定解决效果和较高解决效率。控制硝化滤池出水硝酸盐回流量，解决厌氧段反硝化与除磷菌释磷矛盾。创造有助于反硝化除磷菌生长环境，减少了对碳源需求。
2.2 将厌氧池上清液排出，辅以化学除磷
依照聚磷菌特性，可以在污水解决工艺中将磷酸盐富集在厌氧段上清液中，通过排除富磷上清液达到除磷目，同步可以有效克服污泥龄对硝化效果负面影响，并且富磷上清液可通过化学法解决而达到磷回收。这样做长处：一是除磷效果不依赖于泥龄，剩余污泥减少，可以减少污泥解决费用；二是保证了硝化菌生长条件，实现长泥龄下同步除磷脱氮。然而辅以化学除磷会增长运营费用，厌氧池中进行化学除磷上清液量也会影响整个系统除磷效果，同步还应考虑设备防腐问题。
3 回流污泥中硝酸盐对厌氧释磷影响
在A2/O工艺中，回流污泥中具有大量硝酸盐，回流到厌氧区后优先运用进水中VFA等易降解碳源进行反硝化，从而使厌氧释磷所需碳源局限性，影响了系统充分释磷，从而影响聚磷菌在好氧池中吸磷量，最后使除磷量减少，使系统除磷效率减少。如何解决回流污泥中硝酸盐对厌氧释磷影响，对此研究者给出了某些解决方案。
3.1 变化污泥回流点
变化污泥回流点，如UCT、VIP、MUCT等工艺，与A2/O工艺不同之处在于沉淀池污泥回流到缺氧池而不是回流到厌氧池，这样可以防止由于硝酸盐氮进入厌氧池，破坏厌氧池厌氧状态而影响系统除磷。增长了从缺氧池到厌氧池混合液回流，由缺氧池中反硝化作用已经使硝酸盐浓度大大减少了，缺氧池混合液回流不会破坏厌氧池厌氧状态，并且回流混合液中具有较多溶解性BOD，从而为厌氧段内所进行有机物水解反映提供了最优条件。该类工艺增长了一次回流，多一次提高，操作运营复杂，运营费用将增长。尚有一种为多点回流 A2/O 工艺。昆明第二污水解决厂和汕头东区污水解决厂就采用了这种污泥回流方式。该工艺在污泥回流位置上作了某些变动,只有小某些污泥回流到厌氧池,大某些则回流到缺氧池，从而减轻了硝酸盐对释磷影响。但是，由于只有小某些污泥经历了完整厌氧—好氧过程，大某些污泥没有通过厌氧阶段就直接进入缺氧和好氧环境，反而对除磷不利。
3.2 在 A2/O 工艺前增长预缺氧段
运用进水中某些碳源先对回流污泥进行反硝化,去除去其中硝酸盐.如来自南非约翰内斯堡 JHB、A-A2/O和 MAAO 工艺等。回流活性污泥直接进入预缺氧区，微生物运用某些进水中有机物和内源反硝化去除回流硝态氮，消除硝态氮对厌氧池不利影响，从而保证厌氧池稳定性，有助于聚磷菌释磷从而为好氧区吸磷提供更大潜力。增长了污泥反硝化，有助于进水中总氮去除效率。
3.3 变化缺氧池位置
普通有如下两种做法：一种是把缺氧反硝化池前置,如张波等提出倒置 A2/O 工艺，与老式 A2/O 相比，该工艺创新点在于将缺氧池置于厌氧池之前，形成了缺氧－厌氧－好氧流程形式，缺氧池在前，避免了回流污泥中携带硝酸盐对厌氧区不利影响，聚磷菌厌氧释磷后直接进入生化效率较高好氧环境，其在厌氧条件下形成吸磷动力可以得到更充分运用，具备“饥饿效应”优势。将常规 A2/O 工艺污泥回流系统与混合液内循环系统合二为一，污泥回流比大，容许所有参加回流污泥所有经历完整释磷、吸磷过程，故在除磷方面具备“群体效应”优势，使得排放剩余污泥含磷量更高，流程简捷，便于管理，节约了基建投资与运营费用。另一种是把缺氧反硝化池后置，就是放在好氧池背面。如杨殿海等人开发改良A2/O工艺(MAAO)。将缺氧区和好氧区顺序对调，变化回流污泥起始点，在反硝化结束后开始污泥回流，通过反硝化后污泥所含硝酸盐很少，回到厌氧池中经原水稀释和反硝化后对厌氧释磷基本无影响。并且后置反硝化由于流程上优势取消了内回流，大大减小能耗。
三、A2O工艺某些影响因素
1、有机负荷影响
生物除磷工艺应采用高污泥负荷、低污泥龄系统，是由于磷去除是通过排泥完毕，F/M较高时，SRT 较小，剩余污泥排放量较多，因而除磷量也多。而生物硝化属于低负荷工艺，负荷越低，硝化反映就进行得越充分，NH3- N 向 NO3-- N 转化效率就越高，生物硝化是生物反硝化前提，只有良好硝化才干获得高效而稳定反硝化，因而生物脱氮属低污泥负荷系统。A2/O 工艺运营实践证明，有机负荷率在 0.10~0.15 gBOD5/(gMLSS·d)范畴内,解决效果较好，过高有机负荷会减少曝气池中 DO，使厌氧细菌大量生存，抑制了硝化细菌生长，过低浓度有机负荷则会使硝化细菌在与异养型 COD 分解细菌竞争中处在劣势，减少硝化速率。因而系统为兼顾较高脱氮与除磷效率，其负荷范畴较窄，过高水质与水量变化对系统脱氮和除磷效率将产生较大影响。
2、污泥回流比( R) 和混合液回流比( RN) 影响
回流污泥从二沉池池底回流到厌氧池，以保持A2/O 系统各段污泥浓度，使之维持正常生化反映功能，回流污泥对系统影响同混合液中 DO 和NO3-- N 含量关于。如果污泥回流比 R 太小，则污泥浓度过低，在水力停留时间不变条件下，污泥负荷增高，会影响各段生化反映效率；反之，回流比 R太大，则会将过量 NO3-- N 带入厌氧池，抑制磷释放速度，同步大回流比也会将曝气池中溶解氧带入厌氧池，使异养细菌优先消耗掉挥发性有机物，干扰聚磷细菌释磷作用。因而实际生产中，权衡污泥回流比对工艺影响后，普通采用回流比 R=50%~100%，最低不可低于 40%。混合液回流比大小直接影响反硝化脱氮效果，依照 A2/O 工艺系统脱氮率 η 与混合液回流比 RN关系式 η=RN/(1+ RN)可以得到两者之间互有关系。从好氧池流出混合液，很大一某些要回流到缺氧段进行反硝化脱氮。回流比 RN大，则脱氮率提高，回流比超过 400 后，则提高回流比对脱氮率提高不明显，过高回流需大功率回流泵，且消耗更多能源，会导致投资成本增长和运营动力消耗过大，因而常规污水解决厂运营普通采用回流比 RN=300%~400%。
3、HRT影响
HRT对COD去除影响影响很小，对 NH3—N、TN、TP 去除影响较大．NH3—N、TN 去除率随HRT增大而增长,TP去除率虽HRT得增大呈先增大后减小趋势，因而HRT过大会导致除磷效果不佳。HRT为5～8 h时，系统整体功能较好。
4、A2O工艺好氧末段溶解氧变化对脱氮除磷影响
（1）在 A2O脱氮除磷系统中，COD去除效果受好氧末段溶解氧升高影响不大
（2）保持一定溶解氧有助于污泥沉降，过低溶解氧会影响污泥性状从而影响其沉降性能，高溶解氧使污泥菌胶团松散不利于沉降。
（3）硝化效果受溶解氧影响较大，随着末段溶解氧浓度逐渐升高，出水氨氮不断减少，总氮去除提高，但同步末段溶解氧和硝态氮浓度升高，由于内、外回流作用，会影响释磷和反硝化过程。在好氧前两段溶解氧分别 < 1 mg/L 和 1?5 mg/L 条件下，末段溶解氧保持在 3mg/L以上是必要。
（4）单独提高好氧池中末段溶解氧虽然可以提高末段吸磷量，但仍不能保证磷达标排放，可以尝试提高好氧中段溶解氧解决
四、A2/O 改良工艺
1、A2O改良办法：
（1）设立厌氧/缺氧调节池。
此种改进 A2/O 工艺是在厌氧段之前设立厌氧/缺氧调节池。在调节池中，微生物运用10%进水中有机物去除回流污泥带来硝酸盐，停留时间为 20 min ～30 min。回流污泥与进水在调节池迅速混合产生高基质浓度梯度，从而加快聚磷菌对有机物摄取速度，使之在胞内贮存更多 PHB，这将有助于其在随后好氧段中对磷过量吸取。对比实验验证该系统除磷效率可提高 11%。
（2）多点进水改良 A2/O 工艺。
该工艺是老式 A2/O 工艺变型其在老式 A2/O 工艺厌氧池之前增长了预缺氧池，二次沉淀池污泥回流至预缺氧池，回流液挟带硝酸盐在预缺氧池中得到反硝化，减少了回流污泥中硝酸盐对厌氧释磷影响，对除磷有;同步，改良 A2/O 工艺进水按比例分派分别进入预缺氧池及其后续厌氧池和缺氧池，解决了缺氧池反硝化碳源局限性问题，使脱氮效果进一步提高。该工艺在许多都市污水解决厂中得到了应用，并获得了良好脱氮除磷效果。
（3）两点分流回流污泥法。
为理解决 A2/O 法回流污泥中硝酸盐对放磷影响而又不增长提高次数，可将回流污泥进行两点分流，大某些污泥回流至缺氧池，少某些污泥回流至厌氧池。这是最简朴而有效改良办法。
2、UCT工艺及其改良工艺

图1 UCT工艺

A2/O 工艺回流污泥中 NO3--N 回流至厌氧段，干扰了聚磷菌细胞体内磷厌氧释放，减少了磷去除率。UCT 工艺通过将沉淀池污泥回流到至缺氧池，在缺氧池回流污泥带回硝酸盐被反硝化脱氮，避免了硝酸盐减少除磷效率，回流到厌氧池混合液中 BOD 为聚磷菌厌氧释磷提供了最优条件。因此该工艺对氮和磷去除率都不不大于 70%。该工艺惯用于解决 BOD5/TN 或 BOD5/TP较低都市污水，以防止 NO3--N 回流至厌氧段产生反硝化脱氮，发生反硝化细菌与聚磷菌争夺溶解性 BOD5而减少除磷效果。UCT 工艺流具备流程复杂，运营费用高，两套混合液回流交叉不利于控制缺氧段水利停留时间，好氧段出流一某些混合液中溶解氧经缺氧段进入厌氧段而干扰磷等缺陷。

图2 改良UCT工艺

改良 UCT 工艺 将 UCT 工艺缺氧反映池提成两某些，一种接受回流污泥，一种进行硝化液回流，这就改良 UCT 工艺（工艺流程见图2），改良 UCT 工艺解决了回流液中硝酸盐对厌氧释磷不利影响，提高了除磷效果。但该工艺由于增长了缺氧池向厌氧池回流，其运营费用较高，其脱 TKN 效率不到 90%
3、改良A2O工艺：

图3 改良A2O工艺

为了克服改良 UCT 工艺增长了一套回流系统使工艺流程相对复杂状况，同步避免 A2/O 工艺缺陷，将 10％左右进水中有机物进行反硝化去除硝态氮，减少厌氧释磷不利因素硝态氮。这就是改良A2/O 工艺。该工艺在节约一种回流系统后仍旧达到甚至超越了 MUCT，既节约了费用又提高了效率。
4、倒置A2O工艺

图4 倒置A2O工艺

图5 多点进水倒置A2O工艺流程
4.1、倒置A2/O 工艺流程
将老式A2/O 工艺厌氧、缺氧环境倒置过来，污水在缺氧池和厌氧池分段进水，进水量由氮磷去除限度计算；进入缺氧池污水和循环污泥，硝化液经充分混合后一起进入缺氧区。污泥中硝酸盐，残存溶解氧，在反硝化菌作用下进行反硝化反映，实现了系统前置脱氮。污泥通过缺氧反硝化后来进入厌氧区，避免了硝酸盐对厌氧环境不利影响。在好氧区，有机污染物进一步被降解，硝化菌将污水中存在氨氮转化为硝酸盐氮，同步聚磷菌运用在厌氧条件下产生动力进行过度吸磷。
4.2 倒置A2/O 工艺特点
工艺特点是缺氧区位于厌氧区之前。脱氮效果好因素一是污泥回流比大；二是缺氧段位于工艺首端，反硝化可优先获得碳源。除磷效果好因素一是污泥回流比大，且所有回流污泥所有经历完整厌氧（释磷） ～好氧（吸磷） 过程，排放剩余污泥含磷更高；二是缺氧区在前，消除了硝酸盐不利影响；三是厌氧池在好氧池之前，微生物厌氧释磷后直接进入好氧环境，其在厌氧条件下形成吸磷动力可以得到更充分运用。参加循环微生物所有经历了完整厌氧-好氧过程，具备“群体效应”，因而明显提高了系统氮磷脱除能力。
5、A+A2/O工艺

图6 A+A2/O 工艺

5.1 A+A2/O 工艺流程
该工艺在老式A2/O 法厌氧池之前设立回流污泥反硝化池，来自二沉池回流污泥和10%左右进水进入该池（另90%左右进水直接进入厌氧池），停留时间为20～30 分钟，微生物运用10%进水中有机物作碳源进行反硝化，去除回流污泥带入硝酸盐，消除硝态氮对厌氧池放磷不利影响，保证除磷效果。该工艺只需在厌氧池中分出一格作回流污泥反硝化池即可。
5.2 A+A2/O 工艺特点
工艺特点是两个阶段污泥分别回流，A段具备很高有机负荷，在缺氧条件下工作，水力停留时间短，对有机物有迅速吸附作用。在A段作用下，A2/O 工艺在较低负荷下运营更加效脱氮除磷，在运营效率，稳定性及投资运营费用上，都比老式工艺更有优势。
6、Bardebpho 及 phoredox 工艺
Bardebpho 工艺见图7。其特点是在 AO 脱氮工艺基本上增设一种缺氧段和一种好氧段，理论上脱氮率能达 100%，事实上脱氮效率普通在 90%~95%。Bardebpho 工艺缺陷是不能同步实现高效脱氮和除磷，往往脱氮效果好于除磷效果，为保证很高脱氮效率要在二级缺氧池中投加碳源；工艺流程长、反映池多、解决成本较高。

图7 Bardebpho工艺

phoredox 工艺见图8。如前所述，4 段 Bardebpho工艺虽然有较高脱氮效率，但除磷效果差，为此phoredox 工艺以 Bardebpho 工艺为基本，在第一缺氧池前增长一种厌氧段，有效地克服了 Bardebpho 工艺无厌氧段而释磷不充分缺陷。phoredox 工艺在除磷效率上优于 Bardebpho 工艺，但规定进水 BOD/TKN 最小值从 7.1 提高到 9.1，此外还存在磷再次释放，工艺流程比 Bardebpho 工艺更复杂，运营成本更高等问题。

图8 Phoredox工艺
7、PASF 工艺
PASF（remove Phosphorus and nitrogen combined Activated Sludge and bioFilm technology）工艺见图9。
由于 A2O 系统规定不同污泥龄微生物，因此近年来诸多研究是将活性污泥法和生物膜法相结合来缓和这一矛盾，对短泥龄聚磷菌和反硝化菌采用悬浮活性污泥法，而对长泥龄硝化菌则采用附着生物膜法。通过这种组合解决了自养菌与异养菌在泥龄问题上矛盾。该工艺分为先后两某些，即第一某些采用普通活性污泥法，重要由厌氧池、缺氧池、好氧池和沉淀池构成；第二某些采用生物膜法，普通采用曝气式生物滤池（BAF）。PASF 工艺最大长处是变化了老式A2O 工艺中各种不同生物种类杂处状况，使异养和自养生物分别处在不同反映器内，为各自生长提供了良好条件；PASF 工艺缺陷是采用了回流比很大外回流，使沉淀池体积增大，基建成本增长

图9 PASF工艺