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1、1.基本原理AO 工艺法也叫厌氧好氧工艺法，A(Anacrobic)是厌氧段，用与脱氮除磷；O(Oxic)是好氧段，用于除水中的有机物。A/O 法生物去除氨氮原理：污水中的氨氮，在充氧的条件下（O 段） ，被硝化菌硝化为硝态氮，大量硝态氮回流至 A 段，在缺氧条件下，通过兼性厌氧反硝化菌作用，以污水中有机物作为电子供体，硝态氮作为电子受体，使硝态氮波还原为无污染的氮气，逸入大气从而达到最终脱氮的自的。 硝化反应： NH4+2O 2NO 3-2H +H2O 反硝化反应： 6NO3-5CH 3OH（有机物）5CO 27H 2O+6OH-+3N2A/O 工艺将前段缺氧段和后段好氧段串联在一起， A
2、段 DO 不大于 0.2mg/L，O 段DO=2 4mg/L。在缺氧段异养菌将污水中的淀粉、纤维、碳水化合物等悬浮污染物和可溶性有机物水解为有机酸，使大分子有机物分解为小分子有机物，不溶性的有机物转化成可溶性有机物，当这些经缺氧水解的产物进入好氧池进行好氧处理时，可提高污水的可生化性及氧的效率；在缺氧段，异养菌将蛋白质、脂肪等污染物进行氨化（有机链上的 N 或氨基酸中的氨基）游离出氨（NH3、NH4+） ，在充足供氧条件下，自养菌的硝化作用将 NH3-N（NH4+ ）氧化为 NO3-，通过回流控制返回至 A 池，在缺氧条件下，异氧菌的反硝化作用将 NO3-还原为分子态氮（N2 ）完成 C、N、
3、O 在生态中的循环，实现污水无害化处理。 2.A/O 内循环生物脱氮工艺特点 根据以上对生物脱氮基本流程的叙述，结合多年的废水脱氮的经验，我们总结出(A/O)生物脱氮流程具有以下优点： (1)效率高。该工艺对废水中的有机物，氨氮等均有较高的去除效果。当总停留时间大于 54h，经生物脱氮后的出水再经过混凝沉淀，可将 COD 值降至 100mg/L 以下，其他指标也达到排放标准，总氮去除率在 70%以上。(2)流程简单，投资省，操作费用低。反硝化在前，硝化在后，设内循环，以原污水中的有机底物作为碳源，效果好，反硝化反应充分；曝气池在后，使反硝化残留物得以进一步去除，提高了处理水水质；A 段搅拌，只
4、起使污泥悬浮，而避免 DO 的增加。O 段的前段采用强曝气，后段减少气量，使内循环液的 DO 含量降低，以保证 A 段的缺氧状态。该工艺是以废水中的有机物作为反硝化的碳源，故不需要再另加甲醇等昂贵的碳源。尤其，在蒸氨塔设置有脱固定氨的装置后，碳氮比有所提高，在反硝化过程中产生的碱度相应地降低了硝化过程需要的碱耗。(3)缺氧反硝化过程对污染物具有较高的降解效率。如 COD、BOD5 和 SCN-在缺氧段中去除率在 67%、38%、59% ，酚和有机物的去除率分别为 62%和 36%，故反硝化反应是最为经济的节能型降解过程。(4)容积负荷高。由于硝化阶段采用了强化生化，反硝化阶段又采用了高浓度污泥
5、的膜技术，有效地提高了硝化及反硝化的污泥浓度，与国外同类工艺相比，具有较高的容积负荷。(5)缺氧/好氧工艺的耐负荷冲击能力强。当进水水质波动较大或污染物浓度较高时，本工艺均能维持正常运行，故操作管理也很简单。通过以上流程的比较，不难看出，生物脱氮工艺本身就是脱氮的同时，也降解酚、氰、COD 等有机物。结合水量、水质特点，我们推荐采用缺氧/好氧(A/O)的生物脱氮( 内循环) 工艺流程，使污水处理装置不但能达到脱氮的要求，而且其它指标也达到排放标准 3.A/O 法存在的问题： （1）由于没有独立的污泥回流系统，从而不能培养出具有独特功能的污泥，难降解物质的降解率较低； （2）若要提高脱氮效率，必
6、须加大内循环比，因而加大运行费用。从外，内循环液来自曝气池，含有一定的 DO，使 A 段难以保持理想的缺氧状态，影响反硝化效果，脱氮率很难达到 90 。 （3）影响因素 水力停留时间 （硝化6h ，反硝化2h ）循环比 MLSS（3000mg/L）污泥龄（ 30d ）N/MLSS 负荷率（ 0.03 ）进水总氮浓度（ 30mg/L） 。4 污水中除磷的影响因素 （1）溶解氧（DO）的影响 溶解氧的影响包括两方面。首先必须在厌氧区中控制严格的厌氧条件，这直接关系到聚磷菌的生长状况、释磷能力及利用有机基质合成 PHB 的能力。由于 DO 的存在，一方面 DO 将作为最终电子受体而抑制厌氧菌的发酵产
7、酸作用，妨碍磷的释放；另一方面会耗尽能快速降解有机基质，从而减少了聚磷菌所需的脂肪酸产生量，造成生物除磷效果差。其次是在好氧区中要供给足够的溶解氧，以满足聚磷菌对其储存的 PHB 进行降解，释放足够的能量供其过量摄磷之需，有效地吸收废水中的磷。一般厌氧段的 DO 应严格控制在 0.2mg/L 以下，而好氧段的溶解氧控制在 2.0mg/L 左右。 （2）BOD 的影响 废水生物除磷工艺中，厌氧段有机基质的种类、含量及其与微生物营养物质的比值(BOD5/TP)是影响除磷效果的重要因素。不同的有机物为基质时，磷的厌氧释放和好氧摄取是不同的。根据生物除磷原理，分子量较小的易降解的有机物(如低级脂肪酸类
8、物质) 易于被聚磷菌利用，将其体内储存的多聚磷酸盐分解释放出磷，诱导磷释放的能力较强，而高分子难降解的有机物诱导释磷的能力较弱。厌氧阶段磷的释放越充分，好氧阶段磷的摄取量就越大。另一方面，聚磷菌在厌氧段释放磷所产生的能量，主要用于其吸收进水中低分子有机基质合成 PHB 储存在体内，以作为其在厌氧条件压抑环境下生存的基础。因此，进水中是否含有足够的有机基质提供给聚磷菌合成 PHB，是关系到聚磷菌在厌氧条件下能否顺利生存的重要因素。一般认为，进水中 BOD5/TP 要大于 15，才能保证聚磷菌有着足够的基质需求而获得良好的除磷效果。为此，有时可以采用部分进水和省去初沉池的方法，来获得除磷所需要的
9、BOD 负荷。 首先是 BOD 负荷（F/M ） ，它是 A/O 法生物除磷工艺的一个关键参数。A/O 法除磷工艺中起主要作用的是聚磷菌，而聚磷菌大多为不动菌属，其生理活性较弱，只能摄取有机物中极易分解的部分，通俗地讲即只能吃“极其可口”的食物，例如乙酸等挥发性脂肪酸，对于 BOD5 中的大部分有机物，例如固态的 BOD5 部分、胶态的 BOD5 部分，聚磷菌是难以吸收的，甚至对已溶解的葡萄糖，聚磷菌也都“懒”得摄取。因此，有机物尤其是低分子有机物是激发聚磷菌同化作用的必备条件，A/O 生物除磷工艺应保持较高的 BOD 负荷。有文献报道，通过试验确定：BOD 负荷在0.210.50kgBOD5
10、/kgMLSSd 之间时，磷的去除和有机物的去除都达到了较好的效果；BOD 负荷在 0.20kgBOD5/kgMLSSd 以下时，除磷效果有所下降； BOD 负荷在0.10kgBOD5/kgMLSSd 时，除磷效果极差。这一试验结果也验证了上述理论。（3）氧化态氮（NO-n-N）的影响 硝态氮包括硝酸盐氮和亚硝酸盐氮，其存在同样也会消耗有机基质而抑制聚磷菌对磷的释放，从而影响在好氧条件下聚磷菌对磷的吸收。另一方面硝态氮的存在会被部分生物聚磷菌( 气单胞菌)利用作为电子受体进行反硝化，从而影响其以发酵中间产物作为电子受体进行发酵产酸，从而抑制了聚磷菌的释磷和摄磷能力及 PHB 的合成能力。 A/
11、O 法除磷的前提是聚磷菌在厌氧段内大量地释放磷，然后进入好氧段才能超量摄取磷，但是厌氧段中氧化态氮的存在会抑制聚磷菌的同化作用，其原因是氧化态氮可以激发回流污泥中脱氮菌的活力，而脱氮菌具有较高的繁殖速度和同化多种基质的能力，导致聚磷菌得不到足够的营养物而不能充分释放磷，也就无法在好氧段大量吸收磷。因此氧化态氮的存在将严重影响系统的除磷效果。但是在生产实际中不可避免地要有一些氧化态氮进入厌氧段，只是要尽量控制其进入量，有文献报道厌氧区内氧化态氮的浓度低于 1.5mg/L 时，对磷的释放影响较小。 （4）污泥龄（SRT）的影响 由于生物脱磷系统主要是通过排除剩余污泥去除磷的，因此剩余污泥量的多少将
12、决定系统的脱磷效果。而泥龄的长短对污泥的摄磷作用及剩余污泥的排放量有着直接的影响。一般来说，泥龄越短，污泥含磷量越高，排放的剩余污泥量也越多，越可以取得较好的脱磷效果。短的泥龄还有利于好氧段控制硝化作用的发生而利于厌氧段的充分释磷，因此，仅以除磷为目的的污水处理系统中，一般宜采用较短的泥龄。但过短的泥龄会影响出水的BOD5 和 COD，若泥龄过短可能会使出水的 BOD5 和 COD 达不到要求。资料表明，以除磷为目的的生物处理工艺污泥龄一般控制在 3.57d。 另外，一般来说厌氧区的停留时间越长，除磷效果越好。但过长的停留时间，并不会太多地提高除磷效果，且会有利于丝状菌的生长，使污泥的沉淀性能
13、恶化，因此厌氧段的停留时间不宜过长。剩余污泥的处理方法也会对系统的除磷效果产生影响，因为污泥浓缩池中呈厌氧状态会造成聚磷菌的释磷，使浓缩池上清液和污泥脱水液中含有高浓度的磷，因此有必要采取合适的污泥处理方法，避免磷的重新释放。 （5）回流比（R）的影响 前已述及，A/O 工艺保证除磷效果的极为重要的一点，就是使系统污泥在曝气池中“携带”足够的溶解氧进入二沉池，其目的就是为了防止污泥在二沉池中因厌氧而释放磷，但如果不能快速排泥，二沉池内泥层太厚，再高的 DO 也无法保证污泥不厌氧释磷，因此，A/O 系统的回流比不宜太低，应保持足够的回流比，尽快将二沉池内的污泥排出。但过高的回流比会增加回流系统和
14、曝气系统的能源消耗，且会缩短污泥在曝气池内的实际停留时间，影响 BOD5 和 P 的去除效果。如何在保证快速排泥的前提下，尽量降低回流比，需在实际运行中反复摸索。一般认为，R 在 5070%的范围内即可。 （6）水力停留时间（HRT）的影响 对于运行良好的城市污水生物脱氮除磷系统来说，一般释磷和吸磷分别需要 1.52.5小时和 2.03.0 小时。总体来看，似乎释磷过程更为重要一些，因此，我们对污水在厌氧段的停留时间更为关注，厌氧段的 HRT 太短，将不能保证磷的有效释放，而且污泥中的兼性酸化菌不能充分地将污水中的大分子有机物分解为可供聚磷菌摄取的低级脂肪酸，也会影响磷的释放；HRT 太长，也
15、没有必要，既增加基建投资和运行费用，还可能产生一些副作用。总之，释磷和吸磷是相互关联的两个过程，聚磷菌只有经过充分的厌氧释磷才能在好氧段更好地吸磷，也只有吸磷良好的聚磷菌才会在厌氧段超量地释磷，调控得当会形成一个良性循环。金霞污水厂在实际运行中摸索得到的数据是：厌氧段 HRT 为 1 小时 15分1 小时 45 分，好氧段 HRT 为 2 小时3 小时 10 分较为合适。 （7）pH 的影响 pH 对磷的释放和吸收具有不同的影响。 pH 值偏低时，有利于聚磷菌对聚磷酸的水解，磷的释放速率和释放量较大；试验证明 pH 值在 68 的范围内时，磷的厌氧释放比较稳定。pH 值偏高时，有利于磷的吸收，其吸收速率和吸收量较大。pH 值低于 6.5 时生物除磷的效果会大大下降。综合考虑，曝气池混合液的 pH 值应控制在 6.58.0 的范围内。金霞污水厂进水的 pH 值始终稳定在此范围内未发现 pH 对除磷产生影响。 528 温度的影响 温度对除磷效果的影响不如对生物脱氮过程的影响那么明显，因为在高温、中温、低温条件下，有不同的菌群都具有生物脱磷的能力，但低温运行时厌氧区的停留时间要更长一些，以保证发酵作用的完成及基质的吸收。实验表明在 530的范围内，都可以得到很好的除磷效果。
