浅谈A2/O脱氮除磷工艺
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摘要：生活污水中含有大量的氮磷，氮和磷是造成水体富营养化的主要元素，需要通过各种处理方式来脱氮除磷。本文通过a2/O工艺阐述脱氮除磷功能的矛盾及对策。
关键词脱氮除磷硝化菌反硝化菌聚磷菌泥龄
中图分类号：O613.62 文献标识码：A 文章编号：
1A2/O工艺概述
1.1工艺概述
污水处理中，为了同时达到脱氮除磷的目的，在具有硝化功能的A/O工艺基础上，增加一个厌氧区，设置于缺氧池之前，形成厌氧/缺氧/好氧（A/A/O）工艺，即A2/O工艺，其工艺简图如图1：
图1A2/O工艺
废水首先进入厌氧区，兼性发酵细菌将废水中可生物降解有机物转化为发酵产物。聚磷菌可将菌体内储存的聚合磷酸盐分解，释放的能量供其在厌氧环境中生存，另一部分能量供其吸收废水中的低分子有机物，并以PHB（聚-β-羟丁酸）的形式贮存在细胞内。废水进入缺氧区后，反硝化菌利用硝化液回流带来的硝酸盐及废水中的有机物进行反硝化，达到去除COD和脱氮的目的。接着废水进入好氧区，聚磷菌利用废水中剩余的可生物降解有机物的同时，分解体内存储的PHB，产生的能量供自身的生长繁殖，此外还吸收周围环境中的溶解性磷酸盐，并以聚合磷酸盐的形式储存于体内，这样就降低水中磷的浓度。废水中的有机碳经过厌氧区、缺氧区，分别被聚磷菌和反硝化菌利用后，进入好氧区时浓度已较低，有利于自养硝化菌的生长，并将氨氮经硝化作用转化为硝酸盐；部分有机碳被好氧异养菌降解，使出水的有机物含量达到排放标准。剩余污泥中储存有大量的聚磷菌，随剩余污泥排出水体。
2A2/O工艺脱氮和除磷功能的矛盾
A2/O工艺脱氮和除磷功能的内在固有矛盾就是聚磷菌、硝化菌和反硝化菌在碳源需求、泥龄、有机负荷上存在着矛盾和竞争，很难达到在同一系统中同时高效去除氮和磷。
2.1厌氧环境下反硝化菌和聚磷菌对碳源有机物的竞争
厌氧环境下反硝化菌和聚磷菌对碳源有机物的竞争是A2/O工艺的最主要的矛盾。如果厌氧区中存在较多的硝酸盐，反硝化菌会以碳源有机物为电子供体进行反硝化，消耗水中碳源有机物，影响聚磷菌合成PHB，进而影响到后续除磷效果。一般而言，要同时达到脱氮和除磷的目的，城市污水中COD/TN≥4.5。当低于此4.5时，反硝化效果受到碳源有机物浓度的限制，大量未被反硝化的硝酸盐随回流污泥进入厌氧区，干扰厌氧释磷的正常进行，最终影响到整个营养盐去除系统的稳定运行。
2.2泥龄
硝化菌的一个突出特点是繁殖速度慢，世代时间长。在冬季，硝化菌繁殖所需的时间可长达30天以上；即使在夏季，泥龄小于5天的活性污泥法中的硝化作用也十分微弱。而聚磷菌为短世代时间微生物，为探讨泥龄对生物除磷工艺的影响，Rensink等（1985）发现泥龄与除磷效率的关系，如表1
表1 泥龄与除磷效率的关系
由上表可知，聚磷菌所需的泥龄很短。泥龄在4.6天左右时，系统仍能维持较好的除磷效果。此外，排放剩余污泥是生物除磷的唯一渠道，为保证系统的除磷效果，需要维持较高的污泥排放量，降低系统的泥龄。显然硝化菌和聚磷菌在泥龄上存在矛盾，若泥龄太长，不利于除磷；泥龄太短，硝化菌无法生存，这种矛盾，使得A2/O工艺很难同时达到氮、磷的高效去除。
2.3污泥负荷与硝酸盐
A2/O工艺回流污泥全部进入厌氧区，为了维持较低的污泥负荷，要求有较大的污泥回流比（一般在40%-100%），方能保证系统有良好的硝化效果，但回流污泥污泥也将大量的硝酸盐带入厌氧区，而聚磷菌放磷的条件是厌氧状态，同时 要求有溶解性BOD存在。但当厌氧区存在大量硝酸盐时，反硝化菌会以有机物为碳源进行反硝化，等脱氮完全后才开始磷的厌氧释放，这就减少了厌氧区进行磷的释放的有效容积，使除磷效果较差，而脱氮效果较好。反之，如果好氧区硝化作用不好，则随回流污泥进入厌氧区的硝酸盐减少，改善了厌氧区的厌氧环境，使磷能充分厌氧释放，除磷效果较好，但由于反硝化程度差，脱氮效果不好。
3A2/O工艺脱氮和除磷功能的对策
为解决A2/O工艺在脱氮除磷上的矛盾，可以通过以下方法，提高其效果：
（1）针对废水中碳源不足情况，可以向废水中补充碳源（甲醇），提高COD/TN值，或通过改变进水方式，为反硝化和除磷重新分配碳源。
（2）降低硝酸盐对聚磷菌的释磷，通过改变污泥回流方式，将二沉池中的污泥回流至缺氧池，增加缺氧池到厌氧池的混合液回流。由于缺氧池中反硝化作用已使得硝酸盐浓度大大降低，有效降低对聚磷菌释磷的影响。
参考文献
1 污水生物处理：原理、设计与模拟. Mogens Henze，等 编. 施汉昌 等 译. 中国建筑工业出版社，2011.9..
2 王晓莲. A2/O法污水生物脱氮除磷处理技术与应用. 科学出版社，2009.1.
3李亚新. 活性污泥法理论与技术. 中国建筑工业出版社，2007.8.