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污水處理傳統A2O工藝存在的矛盾

污水廠要進行脫氮除磷的話，一般會上 A²/O 工藝，這個工藝結構簡單、水力停留時間（HRT）短且易于控制。目前挺多污水廠都是采用傳統 A²/O 工藝進行污水處理。

然而，生物脫氮除磷的過程中涉及硝化、反硝化、攝磷和釋磷等多個生化過程，而每個過程對微生物組成、基質類型及環境條件的要求存在許多差異。

在傳統 A²/O 工藝的單泥系統中高效地完成脫氮和除磷兩個過程，就會發生各種矛盾沖突，比如泥齡的矛盾、碳源競爭、硝酸鹽及溶解氧（DO）殘余干擾等。

傳統A²O工藝存在的矛盾有以下幾點：

1、污泥齡矛盾

傳統A²/O 工藝屬于單泥系統，聚磷菌（PAOs）、 反硝化菌和硝化菌等功能微生物混合生長于同一系統中，而各類微生物實現其功能最大化所需的泥齡不同：

1）自養硝化菌與普通異養好氧菌和反硝化菌相比，硝化菌的世代周期較長，欲使其成為優勢菌群， 需控制系統在長泥齡狀態下運行。冬季系統具有良好硝化效果時的污泥齡（SRT）需控制在 30d 以上；即使夏季，若 SRT＜5 d，系統的硝化效果將顯得極其微弱 。

2）PAOs 屬短世代周期微生物，甚至其最大世代周期（Gmax）都小于硝化菌的最小世代周期（Gmin）。

從生物除磷角度分析富磷污泥的排放是實現系統磷減量化的唯一渠道。

若排泥不及時，一方面會因 PAOs 的內源呼吸使胞內糖原 （Glycogen）消耗殆盡，進而影響厭氧區乙酸鹽的吸收及聚 -β- 羥基烷酸（PHAs）的貯存，系統除磷率下降，嚴重時甚至造成富磷污泥磷的二次釋放；另一方面，SRT 也影響到系統內 PAOs 和聚糖菌（GAOs） 的優勢生長。

在 30 ℃的長泥齡（SRT≈ 10 d）厭氧環境中，GAOs 對乙酸鹽的吸收速率高于PAOs，使其在系統中占主導地位，影響 PAOs 釋磷行為的充分發揮。 

2、碳源競爭及硝酸鹽和 DO 殘余干擾 

在傳統A²/O脫氮除磷系統中，碳源主要消耗于釋磷、反硝化和異養菌的正常代謝等方面，其中釋磷和反硝化速率與進水碳源中易降解部分的含量有很大關系。一般而言，要同時完成脫氮和除磷兩個過程，進水的碳氮比（BOD5 /ρ(TN)）＞4～5，碳磷比（BOD5 /ρ(TP)）＞20～30。

當碳源含量低于此時，因前端厭氧區 PAOs 吸收進水中揮發性脂肪酸（VFAs）及醇類等易降解發酵產物完成其細胞內 PHAs 的合成，使得后續缺氧區沒有足夠的優質碳源而抑制反硝化潛力的充分發揮，降低了系統對 TN 的脫除效率。 

反硝化菌以內碳源和甲醇或 VFAs 類為碳源時的反硝化速率分別為 17～48 、120～900 mg/(g·d)。因反硝化不徹底而殘余的硝酸鹽隨外回流污泥進入厭氧區，反硝化菌將優先于 PAOs 利用 環境中的有機物進行反硝化脫氮，干擾厭氧釋磷的正常進行，最終影響系統對磷的高效去除。

一般， 當厭氧區的 NO3-N 的質量濃度＞1.0 mg/L 時，會對 PAOs 釋磷產生抑制，當其達到 3～4 mg/L 時，PAOs 的釋磷行為幾乎完全被抑制，釋磷（PO4 3--P）速率降 至 2.4 mg/(g·d)。

按照回流位置的不同，溶解氧（DO）殘余干擾主要包括：

1）從分子態氧（O2）和硝酸鹽（NO3-N） 作為電子受體的氧化產能數據分析，以 O2 作為電子受體的產能約為 NO3-N 的 1.5 倍，因此當系統中同時存在 O2 和 NO3-N 時，反硝化菌及普通異養菌將優先以 O2 為電子受體進行產能代謝。

2）氧的存在破壞了 PAOs 釋磷所需的“厭氧壓抑”環境，致使厭氧菌以 O2 為終電子受體而抑制其發酵產酸作用，妨礙磷的正常釋放，同時也將導致好氧異養菌與 PAOs 進行碳源競爭。

一般厭氧區的 DO 的質量濃度應嚴格控制在 0.2 mg/L 以下。從某種意義上來說硝酸鹽及 DO 殘余干擾釋磷或反硝化過程歸根還是功能菌對碳源的競爭問題。

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