【摘要】A2O法(fa)(fa)又稱(cheng)AAO法(fa)(fa)，是英文Anaerobic-Anoxic-Oxic第一(yi)個字母(mu)的簡稱(cheng)（厭氧-缺(que)氧-好氧法(fa)(fa)），是一(yi)種常用(yong)的污水(shui)(shui)(shui)處理工藝(yi)，可用(yong)于二級(ji)污水(shui)(shui)(shui)處理或三級(ji)污水(shui)(shui)(shui)處理，以(yi)及中水(shui)(shui)(shui)回用(yong)，具有(you)良好的脫(tuo)氮除磷(lin)效(xiao)果。在傳統 A2/O 工藝(yi)的單泥(ni)系(xi)統中高效(xiao)地完成脫(tuo)氮和除磷(lin)兩個過(guo)程，就會發(fa)生各種矛盾沖突，比如泥(ni)齡的矛盾、碳源競(jing)爭、硝(xiao)酸鹽及溶(rong)解氧（DO）殘余干擾等。

一、傳統A2O工藝存在的矛盾

1、污泥齡矛盾

傳(chuan)統A2/O 工藝(yi)屬于(yu)單泥系(xi)統，聚磷菌（PAOs）、 反(fan)硝化菌和(he)硝化菌等功(gong)能(neng)微生物混合生長于(yu)同(tong)一系(xi)統中，而各類微生物實現其功(gong)能(neng)最大化所(suo)需的泥齡不同(tong)：

自養硝化(hua)(hua)菌(jun)與(yu)普通異養好氧(yang)菌(jun)和(he)反硝化(hua)(hua)菌(jun)相比，硝化(hua)(hua)菌(jun)的(de)世代(dai)周期較長，欲使其成為優勢菌(jun)群， 需(xu)(xu)控制系統在長泥齡狀態下運(yun)行(xing)。冬(dong)季系統具有(you)良好硝化(hua)(hua)效果時的(de)污泥齡（SRT）需(xu)(xu)控制在 30d 以(yi)上；即使夏季，若 SRT＜5 d，系統的(de)硝化(hua)(hua)效果將(jiang)顯得(de)極其微弱。

PAOs屬短世代周期微生物，甚至其最(zui)大世代周期（Gmax）都(dou)小于硝(xiao)化菌的最(zui)小世代周期（Gmin）。

從生物除(chu)磷角度分析富(fu)磷污泥的(de)排放是實現系統(tong)磷減(jian)量化的(de)唯(wei)一(yi)渠道。

若排泥(ni)不及(ji)時，一方(fang)面會因 PAOs 的內源(yuan)呼(hu)吸(xi)使胞內糖原消耗(hao)殆盡(jin)，進而(er)影響厭氧區乙酸鹽的吸(xi)收及(ji)聚(ju) -β- 羥(qian)基烷酸（PHAs）的貯存，系(xi)統除磷(lin)率下(xia)降(jiang)，嚴重時甚(shen)至造(zao)成富磷(lin)污泥(ni)磷(lin)的二次釋放；另一方(fang)面，SRT 也影響到系(xi)統內 PAOs 和聚(ju)糖菌(jun)（GAOs） 的優勢生長。

在30℃的長泥齡（SRT≈10 d）厭氧環境中(zhong)，GAOs 對乙(yi)酸鹽(yan)的吸收速率高于(yu)PAOs，使其在系統(tong)中(zhong)占主導地位，影響 PAOs 釋磷行為的充(chong)分發揮(hui)。

2、碳源競爭及硝酸鹽和DO殘余干擾

在傳(chuan)統(tong)A2/O脫氮除磷系統(tong)中(zhong)(zhong)，碳源主要消耗于釋磷、反硝化和(he)異養菌的(de)正常(chang)代謝等方面，其中(zhong)(zhong)釋磷和(he)反硝化速(su)率與進(jin)水碳源中(zhong)(zhong)易降解部分的(de)含量有很大關系。

一般而言，要同時(shi)完成脫氮(dan)和(he)除磷兩個過程(cheng)，進水的碳氮(dan)比（BOD5/ρ(TN)）＞4～5，碳磷比（BOD5/ρ(TP)）＞20～30。

當碳源含量低于(yu)此時，因前端厭氧區 PAOs 吸收進水中揮(hui)(hui)發(fa)性脂肪酸（VFAs）及醇類等易降解發(fa)酵產(chan)物完成(cheng)其細(xi)胞內 PHAs 的(de)(de)合成(cheng)，使得后續缺氧區沒有足(zu)夠(gou)的(de)(de)優質碳源而(er)抑制(zhi)反硝(xiao)化潛力的(de)(de)充分(fen)發(fa)揮(hui)(hui)，降低了系統對 TN 的(de)(de)脫(tuo)除效率。

反(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)菌以內碳源(yuan)和甲醇或 VFAs 類為碳源(yuan)時的(de)反(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)速率(lv)分別為 17～48 、120～900 mg/(g·d)。因反(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)不(bu)徹(che)底而殘余的(de)硝(xiao)(xiao)酸鹽(yan)隨外回流污泥進(jin)入厭(yan)氧區，反(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)菌將優先(xian)于 PAOs 利(li)用 環(huan)境中的(de)有機(ji)物進(jin)行(xing)反(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)(hua)脫氮(dan)，干擾厭(yan)氧釋(shi)磷(lin)的(de)正(zheng)常進(jin)行(xing)，最(zui)終影響(xiang)系統對磷(lin)的(de)高效去除。

一般，當厭氧區的 NO3--N 的質量濃度(du)＞1.0 mg/L 時，會對(dui) PAOs 釋磷產生抑(yi)制，當其達(da)到 3～4 mg/L 時，PAOs 的釋磷行(xing)為幾乎完全(quan)被抑(yi)制，釋磷（PO43--P）速率降 至 2.4 mg/(g·d)。

按照回流位置的不同，溶解氧（DO）殘余干擾主要包括：

從分子(zi)態氧（O2）和硝酸鹽（NO3--N）作為(wei)電(dian)(dian)子(zi)受體(ti)的氧化產能(neng)數據分析，以 O2作為(wei)電(dian)(dian)子(zi)受體(ti)的產能(neng)約為(wei) NO3--N 的 1.5 倍(bei)，因(yin)此當系統中同時(shi)存在O2和NO3--N時(shi)，反硝化菌及普通異養菌將優先以O2為(wei)電(dian)(dian)子(zi)受體(ti)進行產能(neng)代(dai)謝。

氧(yang)的(de)存在破壞(huai)了(le)PAOs釋磷所需的(de)“厭(yan)氧(yang)壓抑”環境，致使厭(yan)氧(yang)菌以O2為終電子受(shou)體而抑制其發酵(jiao)產酸作用(yong)，妨礙磷的(de)正常(chang)釋放，同(tong)時也將(jiang)導致好(hao)氧(yang)異養菌與PAOs進行碳源競爭。

一般厭(yan)氧(yang)區的DO的質量濃度(du)應嚴格控(kong)制(zhi)在(zai)0.2mg/L以下。從某種意義上(shang)來說硝酸鹽及DO殘余干擾釋磷或反硝化過程歸根還是(shi)功能菌對碳源(yuan)的競(jing)爭問題。

二、傳統A2O工藝改進策略

1、基于 SRT 矛盾的復合式

A2/O工藝在傳統(tong) A2/O工藝的好氧區(qu)投加浮(fu)動載體填料，使載體表面附著生長自養硝化(hua)菌，而 PAOs 和反硝化(hua)菌則處于懸浮(fu)生長狀態，這樣附著態的自養硝化(hua)菌的 SRT 相對獨立，其(qi)硝化(hua)速率受短(duan) SRT 排泥的影響(xiang)較(jiao)小，甚(shen)至(zhi)在一定程度(du)上得到強(qiang)化(hua)。

 懸浮(fu)污(wu)泥SRT、填料投配比及投配位置的選(xuan)擇不僅要考慮硝(xiao)化的增(zeng)強程度，還要考慮懸浮(fu)態污(wu)泥含量降低對系統反(fan)硝(xiao)化和(he)除磷的負(fu)面影響。

載體填料(liao)的(de)(de)投配并不意味可(ke)大(da)幅度(du)增加系統(tong)排泥(ni)量(liang)，縮(suo)(suo)短懸浮(fu)污(wu)(wu)泥(ni) SRT 以提高系統(tong)除磷(lin)效(xiao)(xiao)率；相反，SRT 的(de)(de) 縮(suo)(suo)短可(ke)能(neng)降(jiang)低懸浮(fu)態污(wu)(wu)泥(ni)（MLSS）含(han)量(liang)，從而影(ying)響(xiang)系統(tong)的(de)(de)反硝化效(xiao)(xiao)果，甚至造成除磷(lin)效(xiao)(xiao)果惡化。

研究表明，當懸(xuan)(xuan)浮(fu)污(wu)泥 SRT 控制為 5 d 時，復合(he)式(shi) A2/O 工(gong)藝(yi)(yi)的(de)(de)(de)硝(xiao)化(hua)效果與傳(chuan)統(tong)A2/O工(gong)藝(yi)(yi)相比，兩者(zhe)的(de)(de)(de)硝(xiao)化(hua)效果無明顯(xian)差異，復合(he)式(shi)A2/O工(gong)藝(yi)(yi)的(de)(de)(de)載體填(tian)料不能完全獨立地發揮其硝(xiao)化(hua)性能；若再降(jiang)低(di)懸(xuan)(xuan)浮(fu)污(wu)泥SRT則(ze)因系統(tong)懸(xuan)(xuan)浮(fu)污(wu)泥含(han)量(liang)的(de)(de)(de)降(jiang)低(di)致使硝(xiao)酸鹽積累，影響(xiang)厭氧磷的(de)(de)(de)正(zheng)常釋放。

2、基于“碳源競爭”角度的工藝

解決傳統A2/O工藝碳源競爭及其硝酸鹽和 DO 殘余干擾(rao)釋磷(lin)或反硝化的問題，主要集(ji)中在(zai)三方面：

針對碳源(yuan)競爭采取的解(jie)決策略，如補充外碳源(yuan)、反硝化(hua)和釋磷(lin) 重新分配碳源(yuan)（如倒置(zhi) A2/O工藝）等(deng)；

解決硝(xiao)酸(suan)鹽干(gan)擾釋磷提出的工藝改革，如(ru) JHB、UCT、MUCT 等工藝；

針對 DO 殘余干(gan)擾釋磷、反硝化(hua)的問(wen)題， 可在好氧區末端(duan)增設適當(dang)容積的“非曝(pu)氣區”。

（1）補充外碳源

補充(chong)外碳(tan)(tan)源是(shi)在不改變原(yuan)有工藝池體結構及各功能區(qu)順序的(de)(de)情況下(xia)，針對短(duan)期(qi)內因水(shui)質波動引起(qi)碳(tan)(tan)源不足而提(ti)出(chu)的(de)(de)應急措施。一般(ban)供選(xuan)擇的(de)(de)碳(tan)(tan)源可(ke)分為(wei)兩類：

a、甲醇(chun)、乙(yi)(yi)醇(chun)、葡萄糖和乙(yi)(yi)酸(suan)鈉等有機化合(he)物；

b、可(ke)替代有機(ji)碳(tan)源(yuan)(yuan)，如(ru)厭氧消(xiao)化污泥上清液、 木屑、牲畜或(huo)家禽糞便及含高碳(tan)源(yuan)(yuan)的工業廢水等(deng)。相(xiang)對(dui)糖類、纖(xian)維(wei)素等(deng)高碳(tan)物質而言，因(yin)微生物以(yi)低分(fen)子碳(tan)水化合(he)物（如(ru)，甲醇、乙酸鈉等(deng)）為碳(tan)源(yuan)(yuan)進行(xing)合(he)成(cheng)代謝(xie)時所(suo)需能量較(jiao)大，使其更(geng)傾(qing)向(xiang)于利用此類碳(tan)源(yuan)(yuan)進行(xing)分(fen)解代謝(xie)，如(ru)反硝化等(deng)。

任何外(wai)碳源的(de)投加都要使系統經(jing)歷(li)一(yi)定的(de)適應(ying)期，方可(ke)達到預期的(de)效果。

針對要解決(jue)的(de)矛盾(dun)主體選擇合適(shi)的(de)碳源投加(jia)點對系統(tong)(tong)的(de)穩定運行和節能(neng)(neng)降耗至(zhi)關重要。一般在厭氧區投加(jia)外碳源不僅能(neng)(neng)改善系統(tong)(tong)除(chu)磷效果，而且可(ke)增強系統(tong)(tong)的(de)反硝化潛(qian)能(neng)(neng)；但(dan)是若反硝化碳源嚴重不足致使系統(tong)(tong)TN脫除(chu)欠(qian)佳(jia)時， 應(ying)優先考慮(lv)向缺氧區投加(jia)。

（2）倒置A2/O工藝及其改良工藝

傳統 A2/O工藝(yi)以犧牲系(xi)統的反硝化速率(lv)為前提，優(you)先(xian)考慮釋磷對(dui)碳源的需求(qiu)，而(er)將(jiang)厭氧區置(zhi)于工藝(yi)前端(duan)，缺氧區后(hou)置(zhi)，忽(hu)視了釋磷本(ben)身并非除磷工藝(yi)的目的所在。

從除磷(lin)角度分析可(ke)知，倒置 A2/O 工藝還具有 2 個(ge)優(you)勢：

“饑餓(e)效應(ying)”。PAOs厭氧(yang)(yang)釋磷后直接進入生化 效率較高的好(hao)氧(yang)(yang)環境(jing)，其(qi)在(zai)厭氧(yang)(yang)條(tiao)件下形成(cheng)的攝磷驅 動力可以(yi)得(de)到充分地利(li)用(yong)。

“群(qun)體效(xiao)應(ying)”。允許所有(you) 參與回流的污泥經歷完整的釋磷、攝磷過程。然而有(you)研究(jiu)者認為，倒置 A2 /O 工藝(yi)的布置形(xing)式。

（3）JHB、UCT 及改良 UCT 工藝

與分點進(jin)水倒置 A2 /O 工藝(yi)相比(bi)，JHB（亦稱(cheng) A+ A2 /O 工藝(yi)） 和 UCT 工藝(yi)的設計(ji)初(chu)衷是通過改(gai)變外回流(liu)位點以解決硝酸鹽、DO殘余干擾釋(shi)磷。

JHB 工藝中(zhong)的(de)氮(dan)素(su)(su)的(de)脫除(chu)主(zhu)要發生在(zai)污泥反硝化區(qu)和缺氧區(qu)，且兩(liang)者的(de)脫除(chu)量相當， 污泥反硝化區(qu)的(de)設(she)置改(gai)變了氮(dan)素(su)(su)在(zai)各功能區(qu)的(de)分配比例，使厭氧區(qu)能夠更好地專注于釋磷。

JHB 工藝流(liu)程

與(yu)倒(dao)置 A2 /O 工藝(yi)相同，對(dui)于低 C/N 進水而(er)言， JHB 工藝(yi)污泥反硝化區(qu)的設置可能會引起后續各功(gong)能區(qu)的碳源不足(zu)，為此也有(you)必要采用分(fen)點(dian)進水方式(shi)。

與倒置 A2 /O 工藝(yi)不同，UCT 工藝(yi)是在不改變傳統 A2 /O 工藝(yi)各功能區空(kong)間位置的(de)情況下，污泥先(xian)回流(liu)至缺氧(yang)區，使(shi)其經(jing)歷反硝化(hua)脫(tuo)氮后，再通過(guo)缺氧(yang)區的(de)混合液(ye)回流(liu)至厭氧(yang)區，避(bi)免了(le)回流(liu)污泥中硝酸(suan)鹽、DO 對厭氧(yang)釋磷的(de)干擾。

UCT 工藝(yi)流(liu)程

在進水(shui)C/N適中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)情況下，缺(que)氧區(qu)(qu)的(de)(de)(de)反硝化作用可(ke)使回流(liu)至厭氧區(qu)(qu)的(de)(de)(de)混合(he)液中(zhong)(zhong)硝酸(suan)鹽的(de)(de)(de)含(han)量接近于0；而當進水(shui)C/N較低(di)時， UCT工藝中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)缺(que)氧區(qu)(qu)可(ke)能無法實現氮的(de)(de)(de)完全脫除(chu)， 仍有部(bu)分硝酸(suan)鹽進入厭氧區(qu)(qu)，因此又產生了改良 UCT 工藝（MUCT）。

與 UCT 工(gong)藝(yi)(yi)相比(bi)，MUCT將傳(chuan)統(tong) A2 /O 工(gong)藝(yi)(yi)中的(de)(de)缺氧區分隔為 2 個獨立區域(yu)，前缺氧區接受來自 二沉池的(de)(de)回(hui)流(liu)(liu)污(wu)泥，后(hou)缺氧區接受好(hao)氧區的(de)(de)硝(xiao)(xiao)化液， 從而使外回(hui)流(liu)(liu)污(wu)泥的(de)(de)反硝(xiao)(xiao)化與內回(hui)流(liu)(liu)硝(xiao)(xiao)化液的(de)(de)反硝(xiao)(xiao) 化完全分離，進一步減(jian)少了硝(xiao)(xiao)酸鹽對(dui)厭氧釋(shi)磷的(de)(de)影響。

以(yi)MUCT工(gong)藝為主體工(gong)藝的流程(cheng)圖

無(wu)論 UCT 還是 MUCT，回流系統的(de)改(gai)變強化了 厭氧、缺氧的(de)交替(ti)環(huan)境(jing)，使其與 JHB 一樣，缺氧區容易富集反(fan)硝化 PAOs，實現(xian)同步脫氮除磷。

3、兼顧 SRT 矛盾及“碳源競爭”工藝——AAO+BAF

與傳統活性(xing)污(wu)(wu)泥法相比,該工藝利用生物(wu)膜的(de)形式將硝化(hua)細菌從活性(xing)污(wu)(wu)泥中獨立(li)出來(lai)，在 BAF 池中完成硝化(hua),在 AAO 中完成反硝化(hua)與除磷(lin).較之傳統單污(wu)(wu)泥系(xi)統,雙污(wu)(wu)泥反硝化(hua)除磷(lin)系(xi)統能降低 30%的(de)曝氣量、50%的(de)剩余(yu)污(wu)(wu)泥產量及碳(tan)源(yuan)需(xu)求,是很有實用潛力的(de)一種(zhong)新(xin)型工藝。

AAO-BAF裝置示意

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