生物脫氮除磷（Biological Nutrient Removal，簡(jiǎn)稱BNR）是指用生物處理法去除污水中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)氮和磷的工藝。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，脫氮除磷工藝演變出了多種工藝和工藝變種，下面，江蘇銘盛環(huán)境對(duì)污水處理中常用的生物脫氮除磷工藝進(jìn)行匯總和介紹，以期為我們選擇污水處理技術(shù)路線，提供多種選項(xiàng)。

一、A2/O工藝

1、厭氧池

圖1為傳統(tǒng)的A2/O工藝流程，首段為厭氧池，本池的主要作用為釋放磷（具體反映機(jī)理看前面），其次在本池中也可發(fā)生水解酸化反應(yīng)。原水與同步進(jìn)入的二沉池回流的含磷污泥二者混合后再兼性厭氧發(fā)酵菌的作用下部分易生物降解的大分子有機(jī)物被轉(zhuǎn)化為小分子的揮發(fā)性脂肪酸（VFA），聚磷菌將細(xì)胞內(nèi)的聚磷水解成正磷酸鹽，釋放到水中，釋放的能量可供轉(zhuǎn)型好氧的聚磷菌在厭氧的壓抑環(huán)境下維持生存，同時(shí)吸收水解后的小分子有機(jī)物合成PHB并儲(chǔ)存在體內(nèi)。另外，NH4+-N因細(xì)胞的合成而被去除一部分，同時(shí)回流污泥的稀釋作用使污水中的NH4+-N濃度下降；另外回流污泥中的NO3—-N進(jìn)入?yún)捬醭睾笱杆倮迷械目焖俳到庥袡C(jī)物而被還原為氮?dú)忉尫?，?huì)部分去除進(jìn)水中的有機(jī)物，該池出水幾乎不含NO3—-N。

影響因素：對(duì)于高氨氮廢水，污泥回流中攜帶有大量的NO3—-N，當(dāng)硝氮濃度≥4mg/L時(shí)，將減少了據(jù)鄰居釋放所獲得的溶解性有機(jī)物的量，不能是該池形成較好的兼性厭氧環(huán)境，不僅不利于據(jù)鄰居的釋磷反應(yīng)，而且也不利于大分子的厭氧發(fā)酵為小分子有機(jī)物，對(duì)釋磷反應(yīng)不利。

2、缺氧池

廢水經(jīng)過厭氧池進(jìn)入缺氧池，該池首要功能為反硝化脫氮，硝氮通過內(nèi)循環(huán)由好氧池進(jìn)入缺氧池，回流比通過總氮去除率進(jìn)行計(jì)算（見公式1）?；旌弦哼M(jìn)入缺氧段后，反硝化菌利用污水中的有機(jī)物將回流液中的硝態(tài)氮還原為氮?dú)忉尫诺娇諝庵?，因此有機(jī)物濃度和硝態(tài)氮濃度都會(huì)大幅度降低。其次，該段可能發(fā)生磷的釋放和吸收（反硝化除磷）反應(yīng)，或者兩者同時(shí)存在。另外，生活污水處理過程中，缺氧池末端的COD基本在50以下甚至更低，在不考慮好氧池同步硝化反硝化的情況下TN濃度和出水基本相同。

η=r/（1+r）——1

其中：η：總氮去除率；r：回流比

3、好氧池

混合液從缺氧池進(jìn)入好氧池，曝氣池的這一反應(yīng)單元室多功能的，去除BOD、硝化、吸收磷等反應(yīng)都在本反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行?；旌弦河袡C(jī)物濃度已經(jīng)很低，聚磷菌主要是靠分解體內(nèi)儲(chǔ)存的PHB來獲取能量供自身生長(zhǎng)繁殖，同時(shí)超量吸收水中的溶解性正磷酸鹽以聚磷（Poly-P）的形式儲(chǔ)存在細(xì)胞內(nèi)，經(jīng)過沉淀排出剩余污泥，達(dá)到除磷的效果。有機(jī)氨被氨化繼而被硝化，氨氮濃度顯著下降。隨著硝化過程的進(jìn)行，硝氮濃度增加，堿度降低（對(duì)于高氨氮廢水，需在好氧池中大量投加堿才能維持硝化反應(yīng)的進(jìn)行）。

4、A2/O工藝的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：同時(shí)脫氮除磷；反硝化過程為硝化提供堿度；釋磷及反硝化過程同時(shí)除去有機(jī)物；污泥沉降性能好，SVI值一般均小于100。

缺點(diǎn)：①回流污泥含有硝酸鹽進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)，對(duì)除磷效果有影響；②脫氮受內(nèi)回流比影響；③聚磷菌和反硝化菌都需要易降解有機(jī)物。

A2/O這是一個(gè)很成熟的脫氮除磷工藝，后續(xù)介紹的其他脫氮處理工藝基本上是為克服A2/O工藝的缺點(diǎn)而進(jìn)行改動(dòng)的，從而在節(jié)能的基礎(chǔ)之上滿足出水要求。

在A2/O工藝運(yùn)行中經(jīng)常一些問題，如：絲狀菌膨脹、污泥老化、SVI值過高、厭缺氧池表面出現(xiàn)黑色或者黃色浮泥、曝氣池表面出現(xiàn)白色泡沫或者粘稠的黃色泡沫、二沉池跑泥等等。出現(xiàn)這些問題，除進(jìn)水指標(biāo)的波動(dòng)、設(shè)計(jì)缺陷外，其他均為工藝參數(shù)沒有控制好所導(dǎo)致的。

二、倒置A2/O工藝

與常規(guī)的A2/O工藝相比，倒置A2/O工藝（見圖2）從前往后以此為缺氧-厭氧-好氧，該工藝的設(shè)計(jì)初衷是為了降低污泥回流中硝態(tài)氮對(duì)厭氧釋磷的影響，特別是對(duì)于高氨氮廢水污泥回流中攜帶有大量的硝氮，抑制厭氧釋磷反應(yīng)。同時(shí)，為了解決碳源分配的問題，采用兩點(diǎn)進(jìn)水的方式來提供厭氧釋磷中有機(jī)物的消耗。

該工藝由于硝態(tài)氮在前端的缺氧池中完全反硝化，消除了硝氮對(duì)厭氧釋磷的不利影響，從而保證厭氧釋磷的穩(wěn)定進(jìn)行，并且聚磷菌釋磷后直接進(jìn)入生化效率比較高的好氧環(huán)境，使其在厭氧條件下形成的吸磷動(dòng)力得到了更有效的利用。

有些設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)倒置A2/O工藝時(shí)省去了混合液回流，通過增大二沉池的污泥回流來滿足反硝化需求。增大污泥回流雖然不改變二沉池的比表面積負(fù)荷率，但是在一定程度上降低了二沉池的沉淀時(shí)間，不建議采用。

厭氧釋磷的實(shí)際停留時(shí)間（含回流量）一般要求在0.5-2h，倒置A2/O雖然滿足了硝氮對(duì)厭氧釋磷的影響，但是需要增加厭氧池的池容，從而滿足厭氧釋磷實(shí)際停留時(shí)間的要求，增加了土建成本。同時(shí)多點(diǎn)進(jìn)水需要很好的進(jìn)行控制，以此來調(diào)整厭、缺氧池的碳源配比達(dá)到良好的脫氮除磷效果。

該工藝適合原水中TN含量比較高的廢水，只要缺氧池的容積設(shè)計(jì)的合理可以完全反硝化，從而為厭氧釋磷提供良好的厭氧環(huán)境。

三、A+A2/O工藝與JHB工藝

A+A2/O工藝（見圖3）與A2/O工藝相比，在厭氧池的前段增加了一個(gè)預(yù)脫硝池，主要是為了解決污泥回流中攜帶的硝酸鹽對(duì)厭氧釋磷的影響。該工藝與UCT工藝的目的是相同的。

在進(jìn)水TN含量較高的情況下，該工藝不太適用，因?yàn)槲勰嗷亓髦袛y帶有大量的硝氮，預(yù)脫硝池因設(shè)計(jì)停留時(shí)間過短（一般在0.5-0.8h）無法進(jìn)行完全的反硝化反應(yīng)，從而影響厭氧釋磷。

1991年，Pitman等人提出Johannesburg（JHB）工藝，該工藝是在A2/O工藝到厭氧區(qū)污泥回流路線中增加了一個(gè)缺氧池（見圖4），來自二沉池的污泥可利用33%左右（進(jìn)水分配可調(diào)）進(jìn)水中的有機(jī)物作為反硝化碳源去除硝態(tài)氮，以消除硝酸鹽對(duì)厭氧池厭氧釋磷的不利影響。

其實(shí)這兩個(gè)工藝是一樣的，只是叫法不同。在設(shè)計(jì)中A+A2/O工藝也會(huì)設(shè)計(jì)多點(diǎn)進(jìn)水，畢竟碳源的有效分配是關(guān)鍵。

四、UCT工藝

A2/O工藝的回流污泥中很難保證不含有硝氮，為了徹底排除在厭氧池中硝氮的干擾，南非開普敦大學(xué)于1983年開發(fā)了UCT工藝（見圖5），將污泥回流至缺氧區(qū)，并增加了從缺氧段至厭氧段的缺氧混合液回流，使污泥經(jīng)缺氧反硝化后再回流至厭氧區(qū)，減少了回流污泥中的硝酸鹽含量，盡量的避免了硝態(tài)氮對(duì)厭氧釋磷的影響，同時(shí)在該工藝總存在反硝化除磷現(xiàn)象。但當(dāng)進(jìn)水碳氮比較低時(shí)缺氧池不能實(shí)現(xiàn)完全反硝化，仍有一部分硝氮回流到厭氧區(qū)對(duì)厭氧釋磷產(chǎn)生不利影響。

書本上給出的設(shè)計(jì)參數(shù)：厭氧區(qū)HRT 1-2h；缺氧區(qū)HRT 2-4h；好氧區(qū)HRT 4-12h；污泥回流比80%-100%；缺氧回流比200%-400%；硝化液回流比100%-300%。（以上數(shù)據(jù)僅為參考，在設(shè)計(jì)時(shí)需要根據(jù)實(shí)際水質(zhì)進(jìn)行設(shè)計(jì)。）