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摘要：传统A2/O脱氮除磷工艺存很多问题，为了解决因传统A2/O脱氮除磷工艺不能解决的问题，便对传统A2/O脱氮除磷工艺进行了改进。本文就改进A2/O工艺脱氮除磷性能进行了研究，通过采用稳定运行的工艺，对进水磷浓度对系统脱氮除磷效能的影响进行了仔细研究。以期能为有关方面的研究提供参考。
关键词：改进A2/O工艺；脱氮除磷；性能研究
近年来我国水体富营养化问题日益严重，太湖和滇池都出现了不同程度的氮、磷污染，赤潮在我国也频繁发生。因此，新的污水处理排放标准对氮、磷营养元素的控制要求越来越严格。而防治水体富营养化最有效的途径就是对工业废水和生活污水进行脱氮除磷的深度处理。作为一种最简单的同步脱氮除磷工艺，A2/O工艺具有结构简单，设计运行经验成熟的优点，在处理污水脱氮除磷中得到了广泛的运用。但是传统A2/O脱氮除磷工艺存很多问题，随着对氮、磷排放要求的不断提高，为了满足某些废水的处理要求，就要对A2/O工艺进行了改进。本文就改进A2/O工艺脱氮除磷性能进行了研究，旨在能为有关方面的研究提供一定的参考借鉴。
1 材料与方法
1.1 接种泥源
反应器接种污泥取自某污水处理厂二沉池。在进行本试验前，反应器已经稳定运行1年左右。
1.2 试验装置与运行条件
反应器总有效容积为16L，由以下几部分组成：厌氧池（1L）、缺氧池（3L）、好氧池（3L）、中沉池（4L）、生物膜氧化（4L）、终沉池（1L）。
厌氧池与缺氧池均配有搅拌器，一方面保证泥水混合均匀，另一方面通过控制搅拌速度实现池内的厌氧和缺氧状态。好氧池和生物膜氧化池通过控制气体流量计控制池内溶解氧。通过对好氧池排泥实现对系统泥龄的控制；生物膜氧化池主要进行硝化反应，使硝化菌与聚磷菌分开生长，确保较高的脱氮除磷效率。污泥由中沉池底部回流至厌氧池的前格间，硝化液由生物膜氧化池底部回流至缺氧池的前格间进行反硝化。进水、污泥和硝化液回流均用蠕动泵控制。
1.3 试验废水
试验废水为生活污水，通过投加化学药品将进水水质参数调节在一定范围。投加乙酸钠作为碳源，保持进水化学需氧量（COD）在400mg/L左右（生活污水中COD约100mg/L，投加COD约为300mg/L），投加氯化铵、磷酸二氢钾调节氮源和磷源。进水铵态氮浓度为30mg/L，进水磷浓度在3～14mg/L之间变化，pH值用碳酸氢钠调节7.0～7.6之间，试验用水水质参数见表1。
1.4 检测指标
水质指标测定均按照文献[9]的方法进行。COD采用重铬酸钾-微回流比色法；铵态氮（NH4+-N）含量采用纳氏分光光度法；亚硝态氮（NO2--N）含量采用N-（1奈基）-乙二胺分光光度法；硝态氮（NO3--N）含量采用紫外分光光度法；PO43--P采用钼锑抗分光光度法；TP含量采用过硫酸钾消解-钼锑抗分光光度法；MLSS采用MLSS测定仪；溶氧量采用哈希便携式溶氧仪；pH值采用哈纳pH211型酸度计；温度有水银温度计测定。
1.5 試验方法
在其他进水水质不变的条件下，通过改变进水磷的浓度，研究其对系统稳定性的影响。每一个进水磷浓度为1个周期，等待系统稳定运行10d后再提高至下1个浓度。对每个磷浓度稳定期的进出水水质进行平均，探讨该系统的脱氮除磷性能及磷浓度对系统的影响。同时，通过对各个反应池内PHB等指标的测定研究磷对系统影响机理分析，并通过微生物学手段，从微观状态研究污泥的生物变化。
2 结果与分析
2.1 进水磷浓度对系统COD、铵态氮去除的影响
试验期间进出水COD、铵态氮，总氮、总磷浓度变化如图1所示。从图2-A看出，进水COD浓度维持340～370mg/L范围内变动，随着进水磷浓度从3mg/L逐渐升高到10mg/L，COD的去除率也逐渐上升，当进水磷浓度达至10mg/L，COD的去除率最高，达到90.5%。然后又随着进水磷浓度的升高（从10mg/L逐渐升至14mg/L）而略降低。但是整个试验期间，出水COD浓度均低于50mg/L，去除率保持在85%以上，基本满足国家污水排放标准。从图2还可看出，在试验过程中，进水磷浓度的改变对COD去除率的影响非常小，COD浓度能够满足微生物的生长需要，良好的处理效果也为系统其他性能的研究提供了保障。
A2/O+MBNR联合工艺是一个双泥系统，实现了聚磷菌与硝化菌分相培养。从图1-B看出，当进水铵态氮在22～28mg/L之间波动时，随着进水磷浓度的增加，铵态氮去除率略有升高，出水浓度始终低于2mg/L，去除率在90%以上。试验过程中的SRT为6d，说明由于硝化池的增加，即使在低污泥龄条件下运行，系统中仍然发挥着很好的硝化作用。由于硝化细菌是一类自养菌，所以硝化段的含碳有机质浓度不能过高，BOD5一般应低于20mg/L，氧气对硝化作用的影响也很大，一般将1mgNH4+-N转化为NO3--N需要耗氧4.57mg，本反应器的MBNR段COD浓度很低，氧气浓度达10mg/L为硝化反应提供了很好的条件，系统取得了良好的硝化功能，这也验证了本反应器的特殊功能，从而避免了聚磷菌与硝化细菌在泥龄方面的冲突。但是由于聚磷菌与反硝化细菌之间存在着COD的争夺，系统总氮出水浓度随着进水磷浓度的增大而增大。从图1-C可以看出，随着进水磷浓度由2mg/L增加到5mg/L时，系统对总氮的去除没有影响。随着进水磷浓度从5mg/L增加到16mg/L时，系统对总氮的去除开始下降，最终总氮去除率下降到75%。由图1-D可以看出，进水磷浓度的变化对系统除磷效果影响比较大。当进水磷浓度小于10mg/L时，系统对磷的去除率没有多大变化，但是磷的去除量从2.66mg/L上升至9.5mg/L。当进水磷浓度大于10mg/L时，系统对磷的去除能力开始恶化。当进水磷浓度达到14mg/L时，系统对磷的去除量下降到6.78mg/L，去除率下降到47%。说明此时系统的磷负荷已经超出系统的承受能力。 2.2 进水磷浓度对厌氧池、缺氧池与好氧池PHB（聚-β-羟丁酸）、COD的影响
A2/O+MBNR联合工艺虽然避免了硝化细菌需要长泥龄和聚磷菌需要短泥龄的冲突，但是仍然存在着聚磷菌和反硝化细菌对COD的争夺。结果表明，进水磷浓度的增加未对COD的去除及铵态氮的转化产
生影响，但是对出水总氮及磷的去除产生影响。因此，在试验期间对厌氧池、缺氧池及好氧池PHB、磷及COD的变化进行了测定。
在厌氧池中，当进水磷浓度小于10mg/L时，COD的消耗量、PHB的合成量随着进水磷浓度的增加而增加，当浓度超过10mg/L时，则出现相反的现象，陈曦等研究得出进水有机负荷与厌氧池PHB的含量有明显的正相关性，厌氧池中COD的消耗量与PHB合成量的曲线可以得出与此结论相似。同时研究结果表明，在进水COD一定的情况下，厌氧池PHB最高含量是一定的，在进水磷浓度为10mg/L时，厌氧池PHB含量为最高，合成单位PHB的碳源利用率为最高，微生物在此阶段消耗等量的COD可以获得更多的能量储备在菌体内，此时微生物活性较高。由于聚糖菌可以厌氧合成PHB但不释放磷，好氧分解PHB而不吸收磷，本系统中存在一定量的PHB是由聚糖菌合成的，但比在聚磷菌占优势的系统中PHB合成量少很多，与聚糖菌的代谢机理有关。
2.3 最优除磷状态下污泥形态
A2/O-MBNR系统中的微生物非常复杂，微生物菌群的状态与结构随着运行条件、营养物种等的变化而处于时刻变化中，同菌种在不同的环境下也会有不同的形态。为了更深入观察沿程各反应池优势菌群的细胞结构和形态，取厌氧池、缺氧池、好氧池中的活性污泥制备电镜样品，观察细胞表面结构。
厌氧池污泥结构非常密实，各细胞连接紧密，依附于丝状菌的菌丝构成的支架上，污泥含有尺寸约为2μm的球状菌，体积较大非常饱满，应该是内含较多的PHB，还有少量短杆菌以及一些边界不清晰的小菌體堆积而成的细胞簇。图6-B为缺氧池的电镜照片，可以看出污泥结构比较松散，絮体之间的空隙比较大，球菌体积减小，尺寸约为0.5～1μm，可能是PHB开始分解利用，导致细胞变小；同时发现尺寸约为1.5μm的棒状杆菌数量比6-A图中多，可能是反硝化聚磷菌和其他反硝化细菌开始占优势。从图6-C可以看出，菌体结构变得比较紧密，空隙减小，分布比较均匀，系统中微生物种类增多，出现尺寸约为3μm的长杆菌，还有少量前已述及的1.5μm左右棒状杆菌、椭球菌，以及很多表面不光滑、结构不规整的细菌构成的珊瑚状大细胞簇，可能是由含有聚磷颗粒的聚磷菌组成。相关研究报道聚糖菌形状常为2.5～3.5左右的球菌四连体，属于γ2变形菌纲，但在本试验的电镜扫描照片中没有发现大量的四连体球菌，说明此时系统中不存在聚糖菌。
3 结论
随着科学技术的不断发展，人们生活水平的不断提高，水体富营养化现象频繁暴发。为了更好地解决水体富营养化的污染，就要采取一定的技术对排放污水进行脱氮除磷。作为一种最简单的同步脱氮除磷工艺，A2/O工艺具有结构简单，设计运行经验成熟的优点，多年来在我国处理污水的方面得到了广泛的运用。本文就改进A2/O工艺脱氮除磷性能进行了研究，旨在能为有关方面的研究提供一定的参考借鉴，相信改进A2/O工艺在污水脱氮除磷中有很大的帮助。
参考文献：
[1]娄金生.A2/O生物脱氮除磷工艺的探讨[J].中南工学院学报.1996（02）.
[2]何文远、杨海真.城市污水脱氮除磷工艺的比较分析[J].华中科技大学学报（城市科学版）.2003（01）.
关键词：改进A2/O工艺；脱氮除磷；性能研究
近年来我国水体富营养化问题日益严重，太湖和滇池都出现了不同程度的氮、磷污染，赤潮在我国也频繁发生。因此，新的污水处理排放标准对氮、磷营养元素的控制要求越来越严格。而防治水体富营养化最有效的途径就是对工业废水和生活污水进行脱氮除磷的深度处理。作为一种最简单的同步脱氮除磷工艺，A2/O工艺具有结构简单，设计运行经验成熟的优点，在处理污水脱氮除磷中得到了广泛的运用。但是传统A2/O脱氮除磷工艺存很多问题，随着对氮、磷排放要求的不断提高，为了满足某些废水的处理要求，就要对A2/O工艺进行了改进。本文就改进A2/O工艺脱氮除磷性能进行了研究，旨在能为有关方面的研究提供一定的参考借鉴。
1 材料与方法
1.1 接种泥源
反应器接种污泥取自某污水处理厂二沉池。在进行本试验前，反应器已经稳定运行1年左右。
1.2 试验装置与运行条件
反应器总有效容积为16L，由以下几部分组成：厌氧池（1L）、缺氧池（3L）、好氧池（3L）、中沉池（4L）、生物膜氧化（4L）、终沉池（1L）。
厌氧池与缺氧池均配有搅拌器，一方面保证泥水混合均匀，另一方面通过控制搅拌速度实现池内的厌氧和缺氧状态。好氧池和生物膜氧化池通过控制气体流量计控制池内溶解氧。通过对好氧池排泥实现对系统泥龄的控制；生物膜氧化池主要进行硝化反应，使硝化菌与聚磷菌分开生长，确保较高的脱氮除磷效率。污泥由中沉池底部回流至厌氧池的前格间，硝化液由生物膜氧化池底部回流至缺氧池的前格间进行反硝化。进水、污泥和硝化液回流均用蠕动泵控制。
1.3 试验废水
试验废水为生活污水，通过投加化学药品将进水水质参数调节在一定范围。投加乙酸钠作为碳源，保持进水化学需氧量（COD）在400mg/L左右（生活污水中COD约100mg/L，投加COD约为300mg/L），投加氯化铵、磷酸二氢钾调节氮源和磷源。进水铵态氮浓度为30mg/L，进水磷浓度在3～14mg/L之间变化，pH值用碳酸氢钠调节7.0～7.6之间，试验用水水质参数见表1。
1.4 检测指标
水质指标测定均按照文献[9]的方法进行。COD采用重铬酸钾-微回流比色法；铵态氮（NH4+-N）含量采用纳氏分光光度法；亚硝态氮（NO2--N）含量采用N-（1奈基）-乙二胺分光光度法；硝态氮（NO3--N）含量采用紫外分光光度法；PO43--P采用钼锑抗分光光度法；TP含量采用过硫酸钾消解-钼锑抗分光光度法；MLSS采用MLSS测定仪；溶氧量采用哈希便携式溶氧仪；pH值采用哈纳pH211型酸度计；温度有水银温度计测定。
1.5 試验方法
在其他进水水质不变的条件下，通过改变进水磷的浓度，研究其对系统稳定性的影响。每一个进水磷浓度为1个周期，等待系统稳定运行10d后再提高至下1个浓度。对每个磷浓度稳定期的进出水水质进行平均，探讨该系统的脱氮除磷性能及磷浓度对系统的影响。同时，通过对各个反应池内PHB等指标的测定研究磷对系统影响机理分析，并通过微生物学手段，从微观状态研究污泥的生物变化。
2 结果与分析
2.1 进水磷浓度对系统COD、铵态氮去除的影响
试验期间进出水COD、铵态氮，总氮、总磷浓度变化如图1所示。从图2-A看出，进水COD浓度维持340～370mg/L范围内变动，随着进水磷浓度从3mg/L逐渐升高到10mg/L，COD的去除率也逐渐上升，当进水磷浓度达至10mg/L，COD的去除率最高，达到90.5%。然后又随着进水磷浓度的升高（从10mg/L逐渐升至14mg/L）而略降低。但是整个试验期间，出水COD浓度均低于50mg/L，去除率保持在85%以上，基本满足国家污水排放标准。从图2还可看出，在试验过程中，进水磷浓度的改变对COD去除率的影响非常小，COD浓度能够满足微生物的生长需要，良好的处理效果也为系统其他性能的研究提供了保障。
A2/O+MBNR联合工艺是一个双泥系统，实现了聚磷菌与硝化菌分相培养。从图1-B看出，当进水铵态氮在22～28mg/L之间波动时，随着进水磷浓度的增加，铵态氮去除率略有升高，出水浓度始终低于2mg/L，去除率在90%以上。试验过程中的SRT为6d，说明由于硝化池的增加，即使在低污泥龄条件下运行，系统中仍然发挥着很好的硝化作用。由于硝化细菌是一类自养菌，所以硝化段的含碳有机质浓度不能过高，BOD5一般应低于20mg/L，氧气对硝化作用的影响也很大，一般将1mgNH4+-N转化为NO3--N需要耗氧4.57mg，本反应器的MBNR段COD浓度很低，氧气浓度达10mg/L为硝化反应提供了很好的条件，系统取得了良好的硝化功能，这也验证了本反应器的特殊功能，从而避免了聚磷菌与硝化细菌在泥龄方面的冲突。但是由于聚磷菌与反硝化细菌之间存在着COD的争夺，系统总氮出水浓度随着进水磷浓度的增大而增大。从图1-C可以看出，随着进水磷浓度由2mg/L增加到5mg/L时，系统对总氮的去除没有影响。随着进水磷浓度从5mg/L增加到16mg/L时，系统对总氮的去除开始下降，最终总氮去除率下降到75%。由图1-D可以看出，进水磷浓度的变化对系统除磷效果影响比较大。当进水磷浓度小于10mg/L时，系统对磷的去除率没有多大变化，但是磷的去除量从2.66mg/L上升至9.5mg/L。当进水磷浓度大于10mg/L时，系统对磷的去除能力开始恶化。当进水磷浓度达到14mg/L时，系统对磷的去除量下降到6.78mg/L，去除率下降到47%。说明此时系统的磷负荷已经超出系统的承受能力。 2.2 进水磷浓度对厌氧池、缺氧池与好氧池PHB（聚-β-羟丁酸）、COD的影响
A2/O+MBNR联合工艺虽然避免了硝化细菌需要长泥龄和聚磷菌需要短泥龄的冲突，但是仍然存在着聚磷菌和反硝化细菌对COD的争夺。结果表明，进水磷浓度的增加未对COD的去除及铵态氮的转化产
生影响，但是对出水总氮及磷的去除产生影响。因此，在试验期间对厌氧池、缺氧池及好氧池PHB、磷及COD的变化进行了测定。
在厌氧池中，当进水磷浓度小于10mg/L时，COD的消耗量、PHB的合成量随着进水磷浓度的增加而增加，当浓度超过10mg/L时，则出现相反的现象，陈曦等研究得出进水有机负荷与厌氧池PHB的含量有明显的正相关性，厌氧池中COD的消耗量与PHB合成量的曲线可以得出与此结论相似。同时研究结果表明，在进水COD一定的情况下，厌氧池PHB最高含量是一定的，在进水磷浓度为10mg/L时，厌氧池PHB含量为最高，合成单位PHB的碳源利用率为最高，微生物在此阶段消耗等量的COD可以获得更多的能量储备在菌体内，此时微生物活性较高。由于聚糖菌可以厌氧合成PHB但不释放磷，好氧分解PHB而不吸收磷，本系统中存在一定量的PHB是由聚糖菌合成的，但比在聚磷菌占优势的系统中PHB合成量少很多，与聚糖菌的代谢机理有关。
2.3 最优除磷状态下污泥形态
A2/O-MBNR系统中的微生物非常复杂，微生物菌群的状态与结构随着运行条件、营养物种等的变化而处于时刻变化中，同菌种在不同的环境下也会有不同的形态。为了更深入观察沿程各反应池优势菌群的细胞结构和形态，取厌氧池、缺氧池、好氧池中的活性污泥制备电镜样品，观察细胞表面结构。
厌氧池污泥结构非常密实，各细胞连接紧密，依附于丝状菌的菌丝构成的支架上，污泥含有尺寸约为2μm的球状菌，体积较大非常饱满，应该是内含较多的PHB，还有少量短杆菌以及一些边界不清晰的小菌體堆积而成的细胞簇。图6-B为缺氧池的电镜照片，可以看出污泥结构比较松散，絮体之间的空隙比较大，球菌体积减小，尺寸约为0.5～1μm，可能是PHB开始分解利用，导致细胞变小；同时发现尺寸约为1.5μm的棒状杆菌数量比6-A图中多，可能是反硝化聚磷菌和其他反硝化细菌开始占优势。从图6-C可以看出，菌体结构变得比较紧密，空隙减小，分布比较均匀，系统中微生物种类增多，出现尺寸约为3μm的长杆菌，还有少量前已述及的1.5μm左右棒状杆菌、椭球菌，以及很多表面不光滑、结构不规整的细菌构成的珊瑚状大细胞簇，可能是由含有聚磷颗粒的聚磷菌组成。相关研究报道聚糖菌形状常为2.5～3.5左右的球菌四连体，属于γ2变形菌纲，但在本试验的电镜扫描照片中没有发现大量的四连体球菌，说明此时系统中不存在聚糖菌。
3 结论
随着科学技术的不断发展，人们生活水平的不断提高，水体富营养化现象频繁暴发。为了更好地解决水体富营养化的污染，就要采取一定的技术对排放污水进行脱氮除磷。作为一种最简单的同步脱氮除磷工艺，A2/O工艺具有结构简单，设计运行经验成熟的优点，多年来在我国处理污水的方面得到了广泛的运用。本文就改进A2/O工艺脱氮除磷性能进行了研究，旨在能为有关方面的研究提供一定的参考借鉴，相信改进A2/O工艺在污水脱氮除磷中有很大的帮助。
参考文献：
[1]娄金生.A2/O生物脱氮除磷工艺的探讨[J].中南工学院学报.1996（02）.
[2]何文远、杨海真.城市污水脱氮除磷工艺的比较分析[J].华中科技大学学报（城市科学版）.2003（01）.