An/A/O同步生物脱氮除磷工艺

An/A/O(anaerobic/anoxic/oxic）同步生物脱氮除磷工艺又称厌氧﹣缺氧﹣好氧法脱氮除磷工艺，是20世纪70年代由美国的一些专家在厌氧﹣好氧（An/O）组合除磷工艺基础上开发的同步脱氮除磷的污水处理工艺。其工艺流程如图10-22所示。

(1)An/A/O组合工艺流程

在An/A/O组合工艺中，废水首先进入厌氧池，在厌氧环境下，兼性厌氧发酵菌可将废水中可生物降解的大分子有机物转化为挥发性脂肪酸（VFA）类相对分子质量较低的中间发酵产物。聚磷菌将其体内的聚磷酸盐分解，同时释放出能量供专性好氧聚磷微生物在厌氧的"压抑"环境中维持生存，剩余部分的能量则可供聚磷菌从环境中吸收VFA类易降解的有机底物之需，并以PHB的形式在其体内加以储存。随后，废水进入缺氧池，其中的硝酸盐还原菌利用好氧池回流混合液中的硝酸盐以及废水中的有机底物进行硝化，达到同时脱氮除磷的效果。在好氧池，聚磷菌在利用废水中残留的有机底物的同时，主要通过分解其体内储存的PHB所放出的能量维持生长，同时过量摄取环境中的溶解态磷。好氧池中的有机物经厌氧段、缺氧段分别被聚磷菌和硝酸盐还原菌利用后，浓度相当低，这有利于自养硝化菌的生长。

各反应器单元的功能与工艺特征如下。

①厌氧反应器，原废水进入，同步进入的还有从沉淀池排出的含磷回流污泥，本反应器的主要功能是释放磷，同时部分有机物进行氨化。

②废水经第一厌氧反应器进入缺氧反应器，本反应器的首要功能是脱氮，硝态氮是通过内循环由好氧反应器送来的，循环的混合液量较大，一般为2Q(Q为原废水流量）。

③混合液从缺氧反应器进入好氧反应器﹣﹣曝气池，这一反应器单元是多功能的，去除BOD、硝化和吸收磷等反应都在本反应器内进行。这三项反应都是重要的，混合液中含有NO3-N，污泥中含有过剩的磷，而废水中的BOD（或COD）则得到去除。流量为2Q的混合液从这里回流入缺氧反应器。

④沉淀池的功能是泥水分离，污泥的一部分回流至厌氧反应器，上清液作为处理水排放。

(2)An/A/O组合工艺的特点

①An/A/O组合工艺中三种不同的环境条件和不同种类微生物菌群的有机配合，能同时具有去除有机物、脱氮、除磷的功能。

②在同时脱氮、除磷、去除有机物的工艺中，工艺流程简单，总的水力停留时间少于其他同类工艺。

③在厌氧﹣缺氧﹣好氧交替运行下，丝状菌不能大量增殖，SVI值一般小于 100ml/g，无污泥膨胀现象发生。

④污泥中磷的含量较高，一般为2.5％以上，具有很高的肥效。

⑤厌氧﹣缺氧池只需缓慢搅拌，使之混合，而以不增加溶解氧为度，运行费用低。

⑥沉淀池要防止发生厌氧、缺氧状态，以避免聚磷菌释放磷而降低出水水质和反硝化产生氮气而干扰沉淀。

⑦脱氮效果受混合液回流比大小的影响，除磷效果受回流污泥中挟带DO和硝酸盐氮的影响，因而脱氮除磷效率受到一定限制。(3)An/A/O组合工艺过程的影响因素

①溶解性有机底物浓度的影响   由于厌氧段中聚磷菌只能利用可快速生物降解的有机物，若此类物质浓度较低，聚磷菌则无法正常进行磷的释放和吸收。研究表明，厌氧段进水S-TP和S-BOD5的比值应小于0.06。在缺氧段，若有机底物浓度较低，则反硝化脱氮速率将因碳源不足而受到抑制，一般来说，废水中COD/TKN值大于8时，氮的总去除率可达80%，工程设计中也可按照BOD5/NOx--N＞4进行控制。

②污泥龄0c的影响.   An/A/O组合工艺的污泥龄受两方面影响，其一是硝化菌世代时间的影响，一般为25d左右；其二是除磷主要通过剩余污泥排出系统，要求An/A/O组合工艺中污泥龄不宜过长，应为5~8d。两者权衡，一般An/A/O组合工艺的污泥龄0c为15~20d。③溶解氧（DO）的影响   An/A/O组合工艺的溶解氧应满足三方面的要求，即好氧段氨氮完全氧化为硝态氮所需、满足进水中有机底物的氧化所需及好氧段聚磷菌吸磷所需。为防止DO过高而随污泥回流和混合液回流带至厌氧段和缺氧段，造成厌氧不完全而影响聚磷菌的释磷和缺氧段反硝化，一般好氧段的DO浓度在1.5~2.0mg/L，厌氧段的DO浓度小于0.2mg/L。

④硝化区和反硝化区容积比的影响   硝化区和反硝化区容积比随进水水质、水温等变化而变化、一般硝化区和反硝化区容积比为（8~7):(2~3)，但在水质较差或脱氮要求较高时，该容积比最小为1:1。

⑤有机底物污泥负荷NTs的影响.    好氧池的有机底物污泥负荷NTs应不超过0.18kgBOD5/(kgMLSS.d)，否则异养菌数量超过硝化菌而抑制硝化过程；厌氧池的有机底物污泥负荷NTs应大于0.10kgBOD5/(kgMLSS.d)，否则聚磷菌底物不足，除磷效果下降。

⑥氮的污泥负荷的影响.   氮的污泥负荷过高会对硝化菌产生抑制，一般小于0.05kgTKN/(kgMLSS·d)，相应反应池内污泥浓度MLSS取3000~4000mg/L。

⑦污泥回流比R和混合液回流比RN的影响   污泥回流比R一般为25%~100%，如果R太高，污泥将DO和硝态氮带入厌氧池太多，影响其厌氧状态且反硝化产生，会抑制厌氧释磷过程；如果R太低，则维持不了正常的反应器内污泥浓度，影响生化反应速率和处理效率。虽然提高混合液回流比RN可以提高反硝化效果，但RN过大，则大量曝气池的DO将被带入反硝化区，反而破坏了反硝化条件，且动力费用大。一般混合液回流比RN根据脱氮要求在100%~600％左右。

⑧水温的影响 硝化菌生长的最适宜温度为30~35℃，为避免硝化速率和有机底物好氧降解速率明显下降，水温不宜低于10℃；反硝化脱氮的最适宜温度为20~38℃，为避免硝酸盐还原菌的生长速率下降，水温不宜低于15℃。温度对聚磷菌影响不大，因为聚磷菌有高温菌、中温菌和低温菌三种，其中低温菌又有专性和兼性的，当水温低于10℃时，低温兼性菌占优势，其繁殖速率受温度影响较小。

⑨碱度的影响 硝化和反硝化过程分别消耗和产生碱度，影响pH值的变化。硝化过程最适宜的pH值为7.8~8.4，当 pH＜6 或 pH＞9时，硝化反应将停止；反硝化过程的最适宜pH值为6.5~7.5。当系统碱度不足造成单元池内pH值显著波动时，需人为投加碱度。

⑩水力停留时间（HRT）的影响  系统的总HRT为6~8h，由于厌氧段、缺氧段内主要为异养菌群，对污染底物降解速率较快，而好氧段内为除碳异养菌和自养硝化菌，其中自养硝化菌代谢速率较慢，则好氧段HRT较厌氧段和缺氧段要长，三个段的HRT比为：厌氧段：缺氧段：好氧段＝1:1:(3~4)。

⑾厌氧段、缺氧段都宜分成串联的几个方格，每个方格内设置一台机械搅拌机，一般用叶片桨板或推进式搅拌机，所需功率按3~5W/m3废水计算。An/A/O同步生物脱氮除磷工艺主要设计参数见表10-2。

An/A/O同步生物脱氮除磷工艺存在的问题有：

①除磷效果难于再提高，污泥增长有一定的限度，不易提高，特别是当P/BOD值高时更是如此。

②脱氮效果难以进一步提高，内循环量一般以2Q为限，不宜太高。

③沉淀池要保持一定浓度的溶解氧，减少污泥停留时间，防止产生厌氧状态和污泥释放磷的现象出现，但溶解氧的浓度也不宜过高，以防循环混合液对缺氧反应器的干扰。

(4)An/A/O组合工艺的改进

An/A/O组合工艺存在的最大问题是难以同时取得良好的脱氮、除磷效果，当脱氮效果好时，除磷效果则差，反之亦然。其原因是回流污泥携带的溶解氧或硝酸盐氮对厌氧释磷仍存在干扰，使其除磷效果受到一定的限制。针对厌氧段硝酸盐干扰释磷的问题，可以考虑做两种改进。

①将厌氧池和缺氧池互换位置，成为缺氧﹣厌氧﹣好氧A/An/O组合工艺    缺氧﹣厌氧﹣好氧(A/An/O）组合工艺的流程如图10-23所示，废水可通过分点进水，且将缺氧池与厌氧池位置调整，这样不仅避免了废水中碳源少时，因碳源首先满足厌氧释磷过程而使反硝化碳源不足，使得缺氧反硝化过程受限的现象，还可达到简化流程的目的。

缺氧﹣厌氧﹣好氧（A/An/O）组合艺将缺氧段置于厌氧段的前面，污泥回流至缺氧池，可将回流污泥内的硝态氮反硝化去除，消除其对厌氧释磷过程的干扰；厌氧池与好氧池紧密相连，使得聚磷菌厌氧释磷后马上进入好氧吸磷过程，提高除磷效能；废水分两股分别进入缺氧池和厌氧池，分别满足了厌氧释磷和缺氧反硝化的碳源需求；通过增大污泥回流比达到可以省去混合液回流的目的，使得工艺简化，能耗降低。

②在An/A/O组合工艺前端设置厌氧／缺氧选择器，成为改良 An/A/O组合工艺 

改良An/A/O组合工艺的流程如图10-24所示。在厌氧池前设置了厌氧／缺氧调节池，来二沉池的回流污泥和10％左右的原水进入该池，水力停留时间（HRT）为20~30min，微生物利用10％进水中的有机底物去除回流污泥中的硝态氮，消除硝态氮对后续厌氧池释磷的干扰。该工艺处理效果良好，且节省了一个回流系统。