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摘要：本文介绍了采用厌氧-缺氧-好氧生物脱氮除磷工艺(简称A2/O工艺)处理城镇生活污水的工艺流程及原理，和主要构筑物及运行基本情况，通过分析影响A2/O工艺的几种主要因素，并进行了分析总结工艺的流程和设计参数，通过一年多的调试数据，为提高总体脱氮除磷效果，提出运行过程中需要控制的具体参数。
关键字：A2/O工艺 生活污水 脱氮除磷
中图分类号：
1、引言
揭阳市区污水处理厂处理城镇生活污水，设计总规模生产产量为12×104t/d，首期生产规模为6×104t/d。进水水质浓度偏低，用传统的调试运行方案很难培养出活性污泥，以达到脱氮除磷的效果。本文针对现状进行分析和总结，对运行处理生产中的各个参数，影响因子进行分析和调整，使得保持A-A-O生化工艺中的污泥量，使出水各个水质指标达到国家规定排放标准。
2、污水水质、水量
废水水质、水量如下：
根据污水厂的废水来源及成分分析。进入本工艺的混合废水水量为3×104-4×104m3/d。CODcr为30-50mg/L，BOD5为20-35mg/L，SS为200 mg/L，氨氮为15mg/L，TN为30mg/L，TP为 pH＝6～8。出水水质须达到《污水综合排放标准》（GB 8978－1996）的一级B排放标准：pH＝6～9，COD≦100 mg/L，BOD5≦20 mg/L，SS≦70 mg/L。
分析项目：CODcr、pH、BOD5、SS、TN、TP、NH3-N、粪大肠杆菌，采用标准方法测定；DO采用在线检测以及便携式溶氧仪。
3工艺流程和A2-O工艺特点及分析
3.1 工艺流程
处理工艺流程图如图1所示。
生活污水经过粗格栅，再由提升泵提升至细格栅和沉砂池，去除大部分悬浮物，SS去除率为80%，经预处理后污水自流进入A2-O生化池，在污水经过厌氧、缺氧和好氧段，进行硝化菌和反硝化、聚磷菌分别去除水体中的氮和磷，同时降解水体中的CODcr和BOD5。经过生化处理后，污水进入配水井由提升泵提升至二次沉淀池，在二次沉淀池经过泥水分离后，上清液排放进入接触消毒池，进行加氯消毒后排放进入水体，部分污泥由真空泵回流至厌氧段，另一部分剩余污泥进入脱水车间脱水后，泥饼外运。
3.2A2-O工艺特点及分析
3.2.1 A2-O工艺特点
A2-O工艺，是英文 Anaerobic-Anoxic-Oxic的简称，按实质意义来说，本工艺称为厌氧-缺氧-好氧法更为确切[1]。它是在厌氧-好氧除磷工艺的基础上加入缺氧池，并将好氧池流出的一部分混合液回流至缺氧池，同时达到反硝化脱氮的目的。
在首段厌氧池内主要进行磷的释放。从沉淀池回流的含磷污泥及在厌氧条件下聚磷菌对磷的释放，使污水中磷的浓度升高；同时，部分NH3-N因细胞的合成得以去除，污水中的NH3-N浓度下降、BOD5浓度下降。缺氧池的首要功能是脱氮。在此反应器中，反硝化菌利用污水中的有机物作碳源，将内循环混合液中带入的大量NO3-N和NO2-N还原为N2并释放到空气中，BOD5浓度继续下降，NO3-N浓度也大幅度下降，而磷的变化很小。
有机物在好氧池中被微生物生化氧化，BOD5再下降；有机氮被氨化继而被硝化，NH3-N浓度显著下降，而随着硝化过程NO3-N浓度反而增加；磷随着聚磷菌的过量摄取，也以较快的速率下降[2]。
本工艺具有以下各项特点：
1、本工艺在系统上可以成为最简单的同步脱氮除磷工艺，总的水力停留时间少于其他同类工艺。
2、在厌氧（缺氧）、好氧交替运行条件下，丝状菌不能大量增殖，无污泥膨胀之虞，SVI值一般均小于100.
3、污泥中含磷浓度高，具有很高的肥效。
4、运行中勿需投药，两个A段只要轻缓搅拌，以不增加溶解氧为度，运行费用低。
3.2.2A2-O工艺分析
3.2.2.1 污水中的可生物降解有机物的影响
经研究表明，厌氧段进水中P/BOD5﹤0. 06，才会有较好的除磷效果。COD/ TKN在8～10之间时，氮的总去除率可达80 %以上。
经过检测，本厂进水P/BOD5＜0.05，而COD/TKN在1.5～5之间。主要因素是由于进水的CODcr浓度偏低，营养物质供应不足，相对的氮含量偏高，导致污泥细化随出水流失，MLSS下降。为保证生化池中污泥浓度，采取向A-A-O段投加高浓度营养物质，投加量3m3/d，维持生化段的碳源浓度，BOD为50－60mg/L。
3.2.2.2 污泥龄(SRT)及负荷率的影响
A2/O工艺系统的SRT受两方面影响：一方面，受硝化菌世代时间的影响，使其比普通活性污泥法的污泥龄长一些，一般为，25d左右；另一方面，由于除磷主要是通过排出含磷污泥，要求A2/O工艺的SRT不宜过长，应为5d～8d。权衡两个方面，结合本厂具体情况，该A2/O工艺中SRT一般为20 d。
污泥的负荷率 ( NS )：好氧池中的NS应在0. 18kg BOD5(kg MLSS·d)之下，否则厌氧菌数量超过硝化菌，会抑制硝化。为了不影响除磷效果，厌氧池中的NS应大于0. 10 kgBOD5 (kg MLSS·d)。所以，在A2/O工艺中的 NS范围十分狭小。
氮负荷率(TKN/MLSS)的影响：氮负荷率过高会对硝化菌产生抑制作用，一般氮负荷率在0. 05 kg TKN(kg MLSS·d)之下，否则硝化效果不佳。
3.2.2.3 溶解氧(DO)对A2/O工艺系统处理污水的影响
硝化菌增殖对DO要求较高，DO过低就会限制硝化菌的增殖，导致其从系统中淘汰，影响脱氮效果。为了得到较高的脱氮效率，首先要尽可能使进入好氧段污水中的NH3-N完全氧化成NH3-N；同时进水中有机物及聚磷菌也要消耗一定量的氧气，只有提供能满足三者要求的氧，才能保证硝化反应顺利地进行。然而如果好氧区DO过高，则DO会随污泥回流和混合液回流被带至厌氧段与缺氧段，影响聚磷菌对磷的释放和缺氧段NH3-N的反硝化。高浓度溶解氧也会抑制硝化菌。由于進水浓度较低，好氧池中活性污泥得不到充分的有机物为养分，DO过高会导致污泥加速解体，经过长时间的运行调试，一般DO应维持在0.8mg/ L～1.2 mg/ L之间为佳。在缺氧反硝化段，反硝化菌利用NO3-中的氧进行呼吸而使NH3-N转化成N2，DO值过高会抑制该过程的进行。为了取得良好的脱氮除磷效果，应控制反硝化段即缺氧段DO <0. 5 mg/ L，保证厌氧段DO < 0. 2 mg/ L。
3.2.2.4 污泥回流比和混合液回流比的影响
混合液回流及污泥回流流量与进水流量的比例，在系统达到允许的最大反硝化能力之前，通过提高回流比可以提高反硝化的效果。但回流量过大，动力费用增大，而且曝气区大量的溶解氧将通过内回流进入反硝化区，破坏反硝化的条件。故混合液回流的流量必须控制在一定的范围内。一般，内回流比根据除氮要求在100 %～600 %左右波动。本工艺中污泥回流比100 %，如太高，污泥将DO和硝酸态氧带入厌氧池太多，影响其厌氧状态(DO < 0. 2 mg/ L)，不利于磷的释放；太低，则反应池内维持不了正常的污泥浓度，影响生化反应速率。
4 A2/O工艺存在的问题及改进
4. 1A2/O工艺中存在的问题
A2/O工艺最大的问题是难以同时取得良好的脱氮除磷效果。一个很重要的因素是污泥龄的矛盾，硝化要求污泥龄为25d左右，而除磷则要求污泥龄为5d～8d，以通过剩余污泥从系统中去除磷。
此外，该工艺流程回流污泥全部进入厌氧段，为了使系统维持在较低的污泥负荷下运行，以确保硝化过程的完成，则要求回流比较高，这样系统硝化作用良好，但磷又必须在混合液中存在快速生物降解的溶解性有机物及在厌氧状态下，才能被聚磷菌释放出来，而回流污泥却将大量硝酸盐带回厌氧池，使得厌氧段硝酸盐浓度过高，反硝化菌会以有机物为碳源进行反硝化，待脱氮完全后才开始磷的厌氧释放，这就使得厌氧段进行磷的厌氧释放的有效容积大为减少，从而使得除磷效果较差。反之，如果好氧段硝化作用不好，则随回流污泥进入厌氧段的硝酸盐减少，使磷能充分的厌氧释放，所以除磷的效果较好，但硝化不完全，脱氮效果不佳。综上所述，导致A2/O工艺脱氮除磷效率不稳定。
对本厂运行进行工艺调整措施有：外投碳源、维持较长的污泥龄，SRT为20d、控制较低的DO为0.8－1.2mg/L、回流比为100%。经过一年的运行调试，能维持好氧池中MLSS在2000mg/L左右，脱氮除磷，降解能力稳定，出水各项指标均能到达排放要求。
4. 2 改进措施讨论
针对上述问题，许多研究者对A2/O工艺进行了局部改进，以提高其总体脱氮除磷效果。其中国内研究较多并取得一定成果的改进工艺有以下三种：
1)增加污泥沉淀池的A2/O工艺
污泥沉淀池加在厌氧池与缺氧池之间，以此彻底控制厌氧段的硝酸盐利于除磷。由供泥沉淀池进入厌氧段的污泥浓度大，带入的硝酸盐量少同时原污水不被稀释，可维持较高的VFA浓度促进了聚磷菌的释磷，其氮、磷去除率均可达90 %以上。
2)设置厌氧/缺氧调节池
此种改进A2/O工艺是在厌氧段之前设置厌氧/缺氧调节池。在调节池中，微生物利用 10 %进水中的有机物去除回流污泥带来的硝酸盐，停留时间为 20 min～30 min。回流污泥與进水在调节池迅速混合产生高的基质浓度梯度，从而加快聚磷菌对有机物摄取的速度 ,使之在胞内贮存更多的 PHB，这将有利于其在随后好氧段中对磷的过量吸收。对比试验验证该系统除磷效率可提高11 %。
3)倒置A2/O工艺
所谓倒置A2/O工艺就是与传统的A2/O工艺相比，将缺氧段和厌氧段倒置，取消了内循环，形成了缺氧/厌氧/好氧工艺。这样优先满足了反硝化对碳源的需要，使系统脱氮功能得到加强。
实验表明，倒置A2/O工艺的脱氮除磷功能均优于传统的A2/O工艺；同时内循环的取消使其流程更加简洁，建设和运行费用也相应降低。
5 结语
A2/O工艺是颇有发展前途的污水处理工艺，该法电耗少，运行费用低并且污泥处理费用也比较少，不仅是节能污水处理工艺，同时也是经济有效的脱氮除磷较先进的技术。该工艺在控制水体富营养化及污水回用等方面也具有广泛的应用前景；在我国污水处理领域中已经取得迅速的发展。
关键字：A2/O工艺 生活污水 脱氮除磷
中图分类号：
1、引言
揭阳市区污水处理厂处理城镇生活污水，设计总规模生产产量为12×104t/d，首期生产规模为6×104t/d。进水水质浓度偏低，用传统的调试运行方案很难培养出活性污泥，以达到脱氮除磷的效果。本文针对现状进行分析和总结，对运行处理生产中的各个参数，影响因子进行分析和调整，使得保持A-A-O生化工艺中的污泥量，使出水各个水质指标达到国家规定排放标准。
2、污水水质、水量
废水水质、水量如下：
根据污水厂的废水来源及成分分析。进入本工艺的混合废水水量为3×104-4×104m3/d。CODcr为30-50mg/L，BOD5为20-35mg/L，SS为200 mg/L，氨氮为15mg/L，TN为30mg/L，TP为 pH＝6～8。出水水质须达到《污水综合排放标准》（GB 8978－1996）的一级B排放标准：pH＝6～9，COD≦100 mg/L，BOD5≦20 mg/L，SS≦70 mg/L。
分析项目：CODcr、pH、BOD5、SS、TN、TP、NH3-N、粪大肠杆菌，采用标准方法测定；DO采用在线检测以及便携式溶氧仪。
3工艺流程和A2-O工艺特点及分析
3.1 工艺流程
处理工艺流程图如图1所示。
生活污水经过粗格栅，再由提升泵提升至细格栅和沉砂池，去除大部分悬浮物，SS去除率为80%，经预处理后污水自流进入A2-O生化池，在污水经过厌氧、缺氧和好氧段，进行硝化菌和反硝化、聚磷菌分别去除水体中的氮和磷，同时降解水体中的CODcr和BOD5。经过生化处理后，污水进入配水井由提升泵提升至二次沉淀池，在二次沉淀池经过泥水分离后，上清液排放进入接触消毒池，进行加氯消毒后排放进入水体，部分污泥由真空泵回流至厌氧段，另一部分剩余污泥进入脱水车间脱水后，泥饼外运。
3.2A2-O工艺特点及分析
3.2.1 A2-O工艺特点
A2-O工艺，是英文 Anaerobic-Anoxic-Oxic的简称，按实质意义来说，本工艺称为厌氧-缺氧-好氧法更为确切[1]。它是在厌氧-好氧除磷工艺的基础上加入缺氧池，并将好氧池流出的一部分混合液回流至缺氧池，同时达到反硝化脱氮的目的。
在首段厌氧池内主要进行磷的释放。从沉淀池回流的含磷污泥及在厌氧条件下聚磷菌对磷的释放，使污水中磷的浓度升高；同时，部分NH3-N因细胞的合成得以去除，污水中的NH3-N浓度下降、BOD5浓度下降。缺氧池的首要功能是脱氮。在此反应器中，反硝化菌利用污水中的有机物作碳源，将内循环混合液中带入的大量NO3-N和NO2-N还原为N2并释放到空气中，BOD5浓度继续下降，NO3-N浓度也大幅度下降，而磷的变化很小。
有机物在好氧池中被微生物生化氧化，BOD5再下降；有机氮被氨化继而被硝化，NH3-N浓度显著下降，而随着硝化过程NO3-N浓度反而增加；磷随着聚磷菌的过量摄取，也以较快的速率下降[2]。
本工艺具有以下各项特点：
1、本工艺在系统上可以成为最简单的同步脱氮除磷工艺，总的水力停留时间少于其他同类工艺。
2、在厌氧（缺氧）、好氧交替运行条件下，丝状菌不能大量增殖，无污泥膨胀之虞，SVI值一般均小于100.
3、污泥中含磷浓度高，具有很高的肥效。
4、运行中勿需投药，两个A段只要轻缓搅拌，以不增加溶解氧为度，运行费用低。
3.2.2A2-O工艺分析
3.2.2.1 污水中的可生物降解有机物的影响
经研究表明，厌氧段进水中P/BOD5﹤0. 06，才会有较好的除磷效果。COD/ TKN在8～10之间时，氮的总去除率可达80 %以上。
经过检测，本厂进水P/BOD5＜0.05，而COD/TKN在1.5～5之间。主要因素是由于进水的CODcr浓度偏低，营养物质供应不足，相对的氮含量偏高，导致污泥细化随出水流失，MLSS下降。为保证生化池中污泥浓度，采取向A-A-O段投加高浓度营养物质，投加量3m3/d，维持生化段的碳源浓度，BOD为50－60mg/L。
3.2.2.2 污泥龄(SRT)及负荷率的影响
A2/O工艺系统的SRT受两方面影响：一方面，受硝化菌世代时间的影响，使其比普通活性污泥法的污泥龄长一些，一般为，25d左右；另一方面，由于除磷主要是通过排出含磷污泥，要求A2/O工艺的SRT不宜过长，应为5d～8d。权衡两个方面，结合本厂具体情况，该A2/O工艺中SRT一般为20 d。
污泥的负荷率 ( NS )：好氧池中的NS应在0. 18kg BOD5(kg MLSS·d)之下，否则厌氧菌数量超过硝化菌，会抑制硝化。为了不影响除磷效果，厌氧池中的NS应大于0. 10 kgBOD5 (kg MLSS·d)。所以，在A2/O工艺中的 NS范围十分狭小。
氮负荷率(TKN/MLSS)的影响：氮负荷率过高会对硝化菌产生抑制作用，一般氮负荷率在0. 05 kg TKN(kg MLSS·d)之下，否则硝化效果不佳。
3.2.2.3 溶解氧(DO)对A2/O工艺系统处理污水的影响
硝化菌增殖对DO要求较高，DO过低就会限制硝化菌的增殖，导致其从系统中淘汰，影响脱氮效果。为了得到较高的脱氮效率，首先要尽可能使进入好氧段污水中的NH3-N完全氧化成NH3-N；同时进水中有机物及聚磷菌也要消耗一定量的氧气，只有提供能满足三者要求的氧，才能保证硝化反应顺利地进行。然而如果好氧区DO过高，则DO会随污泥回流和混合液回流被带至厌氧段与缺氧段，影响聚磷菌对磷的释放和缺氧段NH3-N的反硝化。高浓度溶解氧也会抑制硝化菌。由于進水浓度较低，好氧池中活性污泥得不到充分的有机物为养分，DO过高会导致污泥加速解体，经过长时间的运行调试，一般DO应维持在0.8mg/ L～1.2 mg/ L之间为佳。在缺氧反硝化段，反硝化菌利用NO3-中的氧进行呼吸而使NH3-N转化成N2，DO值过高会抑制该过程的进行。为了取得良好的脱氮除磷效果，应控制反硝化段即缺氧段DO <0. 5 mg/ L，保证厌氧段DO < 0. 2 mg/ L。
3.2.2.4 污泥回流比和混合液回流比的影响
混合液回流及污泥回流流量与进水流量的比例，在系统达到允许的最大反硝化能力之前，通过提高回流比可以提高反硝化的效果。但回流量过大，动力费用增大，而且曝气区大量的溶解氧将通过内回流进入反硝化区，破坏反硝化的条件。故混合液回流的流量必须控制在一定的范围内。一般，内回流比根据除氮要求在100 %～600 %左右波动。本工艺中污泥回流比100 %，如太高，污泥将DO和硝酸态氧带入厌氧池太多，影响其厌氧状态(DO < 0. 2 mg/ L)，不利于磷的释放；太低，则反应池内维持不了正常的污泥浓度，影响生化反应速率。
4 A2/O工艺存在的问题及改进
4. 1A2/O工艺中存在的问题
A2/O工艺最大的问题是难以同时取得良好的脱氮除磷效果。一个很重要的因素是污泥龄的矛盾，硝化要求污泥龄为25d左右，而除磷则要求污泥龄为5d～8d，以通过剩余污泥从系统中去除磷。
此外，该工艺流程回流污泥全部进入厌氧段，为了使系统维持在较低的污泥负荷下运行，以确保硝化过程的完成，则要求回流比较高，这样系统硝化作用良好，但磷又必须在混合液中存在快速生物降解的溶解性有机物及在厌氧状态下，才能被聚磷菌释放出来，而回流污泥却将大量硝酸盐带回厌氧池，使得厌氧段硝酸盐浓度过高，反硝化菌会以有机物为碳源进行反硝化，待脱氮完全后才开始磷的厌氧释放，这就使得厌氧段进行磷的厌氧释放的有效容积大为减少，从而使得除磷效果较差。反之，如果好氧段硝化作用不好，则随回流污泥进入厌氧段的硝酸盐减少，使磷能充分的厌氧释放，所以除磷的效果较好，但硝化不完全，脱氮效果不佳。综上所述，导致A2/O工艺脱氮除磷效率不稳定。
对本厂运行进行工艺调整措施有：外投碳源、维持较长的污泥龄，SRT为20d、控制较低的DO为0.8－1.2mg/L、回流比为100%。经过一年的运行调试，能维持好氧池中MLSS在2000mg/L左右，脱氮除磷，降解能力稳定，出水各项指标均能到达排放要求。
4. 2 改进措施讨论
针对上述问题，许多研究者对A2/O工艺进行了局部改进，以提高其总体脱氮除磷效果。其中国内研究较多并取得一定成果的改进工艺有以下三种：
1)增加污泥沉淀池的A2/O工艺
污泥沉淀池加在厌氧池与缺氧池之间，以此彻底控制厌氧段的硝酸盐利于除磷。由供泥沉淀池进入厌氧段的污泥浓度大，带入的硝酸盐量少同时原污水不被稀释，可维持较高的VFA浓度促进了聚磷菌的释磷，其氮、磷去除率均可达90 %以上。
2)设置厌氧/缺氧调节池
此种改进A2/O工艺是在厌氧段之前设置厌氧/缺氧调节池。在调节池中，微生物利用 10 %进水中的有机物去除回流污泥带来的硝酸盐，停留时间为 20 min～30 min。回流污泥與进水在调节池迅速混合产生高的基质浓度梯度，从而加快聚磷菌对有机物摄取的速度 ,使之在胞内贮存更多的 PHB，这将有利于其在随后好氧段中对磷的过量吸收。对比试验验证该系统除磷效率可提高11 %。
3)倒置A2/O工艺
所谓倒置A2/O工艺就是与传统的A2/O工艺相比，将缺氧段和厌氧段倒置，取消了内循环，形成了缺氧/厌氧/好氧工艺。这样优先满足了反硝化对碳源的需要，使系统脱氮功能得到加强。
实验表明，倒置A2/O工艺的脱氮除磷功能均优于传统的A2/O工艺；同时内循环的取消使其流程更加简洁，建设和运行费用也相应降低。
5 结语
A2/O工艺是颇有发展前途的污水处理工艺，该法电耗少，运行费用低并且污泥处理费用也比较少，不仅是节能污水处理工艺，同时也是经济有效的脱氮除磷较先进的技术。该工艺在控制水体富营养化及污水回用等方面也具有广泛的应用前景；在我国污水处理领域中已经取得迅速的发展。