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近年来,我国经济取得了迅猛的发展同时也带来了诸多环境问题,其中由于氮、磷等营养元素的无序排放引起的水体富营养化问题尤为突出。我国现有污水厂大多为二级污水处理厂,对氮、磷等营养元素的去除效果有限。随着水体富营养化问题日益严重,国家对氮磷排放要求日益严格,对绝大多数不具备脱氮除磷功能的城市污水处理厂进行升级改造成为亟待解决的问题,同时我国污水厂普及率相当低,特别是在中小城镇,需要新建很多座具有同步脱氮除磷的污水处理厂,因此研究污水的同步脱氮除磷工艺具有重要意义。本文研究了污水同步脱氮除磷工艺的发展与变化,以某污水处理厂二期改扩建工程工艺为模拟对象,采用实际城市污水作为试验用水,比较分析分了A2/O工艺、倒置A2/O工艺和前置缺氧A2/O工艺在不同条件的脱氮除磷效果。试验实际进水水质：COD在208-412 mg/L、BOD5在98-228 mg/L、NH4+-N在18.9-36.8 mg/L、TN在20.1-49.8 mg/L、TP在2.5-7 mg/L。试验研究了A2/O和倒置A2/O工艺在不同回流比和污泥浓度条件下的脱氮除磷效果,并在此基础上研究前置缺氧A2/O工艺在不同进水比条件下的脱氮除磷效果,并与传统A2/O工艺进行对比,最后改变进水方式对前置缺氧A2/O工艺进行优化,试验得出以下结论：1.在相同的回流比条件,倒置A2/O工艺对于TN的去除效果优于A2/0工艺；而对于TP的去除,A2/O工艺去除效果明显优于倒置A2/O工艺。2.在一定的混合液回流比范围内,A2/O和倒置A2/O系统对于TN的去除效果随着回流比的增加越来越好,但回流比过高会造成脱氮和除磷效果同时下降；污泥回流比变化对于A2/O工艺的TN去除效果影响较大,与A2/O工艺不同,污泥回流比的变化对倒置A2/O工艺的TP去除效果影响较大。3.兼顾同步脱氮除磷及工艺运行的经济性,A2/O工艺和倒置A2/O工艺采用100%的污泥回流比和200%的混合液回流比是较适宜的。在该回流比条件下,采用A2/O工艺,出水总氮12mg/L以下,去除率在70%左右；出水总磷一般在0.5mg/L以下,去除率在90%左右。倒置A2/O工艺出水总氮一般在10mg/L左右,去除率在74%左右；出水总磷一般在1mg/L以下,去除率在84%左右。4.适宜的污泥浓度有利于系统TN的去除；污泥浓度与系统TP的去除关系密切,污泥浓度越高,总磷去除效果越差,兼顾系统同步脱氮除磷的需要,A2/O工艺和倒置A2/O工艺采用3000mg/L的污泥浓度更利于两系统达到较好的同步脱氮除磷效果。5.前置缺氧A2/O对于TN的去除效果相比传统A2/O工艺有所提高,其TN去除率可以达74%,相较于A2/O工艺70%的TN去除率提高约4%,对于TP的去除两工艺处理效果相当,TP去除率基本在90%左右,出水TP低于lmg/L；改变进水方式在不影响系统有机物和总磷去除效果的情况下,可以提高前置缺氧A2/O工艺的总氮去除效果,TN去除率可达78%,出水TN一般在10mg/L以下。6.综合比较分析A2/O、倒置A2/O和前置缺氧A2/O工艺,前置缺氧A2/O工艺是运行工艺的最优选择。本试验研究对于当前传统二级生物处理工艺污水处理厂的升级改造,具有借鉴和指导作用,并为同种类型污水处理厂的设计提供相应依据。