城市污水改良A2/O处理工艺
石家庄市桥西污水处理厂（以下简称桥西污水处理厂）二期工程总投资4．6亿人民币，占地9 061m2，收水范围包含了京广铁路以西、石太电气化铁路和北泄洪渠以东、银岐高速公路以南所有城市污水，服务范围为94．7km2，设计日处理能力为20万t，采用改良生物除磷脱氮处理工艺，出水达到国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）一级A标准（以下简称一级A标准），设计的进出水水质见表1［1-2］。该厂已于2009年8月试运行。
表1 石家庄市桥西污水处理厂二期工程设计进出水水质指标
Tab．1 Water quality index of influent and effluent in engineering design of Qiaoxi wastewater treatment plant mg／L
1 A2／O工艺原理介绍
原污水及从二沉池回流的部分含磷污泥首先进入厌氧池，为聚磷菌进行充分的磷释放提供必要的停留空间和适合的环境条件，从而提高系统除磷能力，同时还可以改善污泥的沉降性能；在缺氧池中，反硝化细菌利用污水中的有机物作碳源，将回流混合液中带入的NO3-N和NO2-N还原为N2从系统排除；在好氧池中，有机物被最终氧化分解，NH3被氧化成NO3-N，并且通过聚磷菌的超量吸收达到了去除系统中磷的目的［3］。好氧池完成氨氮的硝化过程，缺氧池则完成脱氮功能，厌氧池和好氧池联合完成除磷功能。
2 改良A2／O工艺流程
2．1 采用改良A2／O工艺的原因
在原有的运行条件下，由于外回流污泥中NO3-N的引入，将破坏厌氧池的厌氧环境，另外，由于聚磷菌厌氧释磷和反硝化菌还原NO3-N都需要利用有机碳源，但是，聚磷菌在和反硝化菌竞争碳源的过程中属于弱势菌群，要等NO3-N反硝化完成后才开始磷的释放，这就影响了磷的厌氧释放，从而影响了后续过程中磷的吸收，使除磷效果下降。
2．2 改良A2／O工艺流程图
为满足生产运行需要，桥西污水处理厂扩建二期工程采用了改良A2／O工艺，即生物池包含前置反硝化段、厌氧段、第1缺氧段、第1好氧段、第2缺氧段、第2好氧段6段。工艺前端设置前置反硝化段，其主要目的是在原水碳源不充足时，在充分脱氮的同时，还能达到很好的除磷效果。原水碳源不足导致了出水中NO3-N浓度较高，大量的NO3-N 随回流污泥进入前置反硝化段并进行反硝化，消耗水中的BOD，抑制了厌氧段磷的有效释放，在好氧段磷的吸收作用就不能很好的完成，导致了除磷效果不佳。因此在工艺最前端设置反硝化段，全部回流污泥和约10％～30％的进水量进入前置反硝化段中，利用部分进水中的可快速分解的有机物作碳源去除回流污泥中的NO3-N，从而为后续厌氧池聚磷菌的释磷创造了良好条件。
改良A2／O工艺流程图如图1所示。
图1 工艺流程简图
Fig．1 Flow chart of the sewage treatment process
3 生物池的除磷脱氮过程
3．1 生物池运行中脱氮处理方式
1）若原水中的碳源很不充足，利用原水中的碳源所能完成的反硝化率小于50％，利用混合液外回流完全可满足反硝化率的要求时，取消第1缺氧池和污泥回流，所有容积全部作为前置反硝化段。
2）若原水中的碳源很不充足，利用原水中的碳源所能完成的反硝化率大于50％，利用外回流不能完全满足反硝化的要求时，开启污泥内回流系统，通过调节措施，前置反硝化段部分容积兼作第1缺氧段。
3）若原水中的碳源很充足，利用原水中的碳源可满足脱氮的要求，可超越第2缺氧池和第2好氧池，不投加外部碳源，此时生物池就变成了一个标准的倒置式A2／O工艺。
4）若出水TN不作为控制指标要求时，也可超越第2缺氧池和第2好氧池。
3．2 污水中的除磷过程
磷在水中存在形式主要以磷酸盐、聚磷酸盐和有机磷的形式存在。桥西污水处理厂除磷工艺采用生物除磷加化学除磷，利用聚磷菌在厌氧条件下释放磷，在好氧条件下过量吸收磷，把大量的磷吸收在微生物体上，通过对污泥的处理达到除磷的目的。采用改良A2／O工艺，部分磷通过二沉池剩余污泥排放被去除，为达到一级A标准中出水磷的低含量要求，通过三级处理（混凝、沉淀过程），对水中剩余磷进一步处理，保证出水中的总磷达到一级A 标准。在生物除磷过程中，还要注意控制水中硝态氮的含量，因为聚磷菌在无游离氧的情况下可以利用硝态氮中的氧进行氧化反应还原硝态氮为氮气或三氧化二氮，但是当厌氧段混入大量硝酸盐时，一部分易降解的碳源被反硝化利用，对于聚磷菌会产生不利影响。
4 运行情况
生物滤池设计运行指标如下：污泥负荷为0．124kg／（kg·d）（以MLSS中BOD计），活性污泥的质量浓度为3．3g／L，泥龄为12d，硝化液回流比为70％，污泥回流100％。具体运行情况见表2。
目前生物滤池运行中污泥负荷较设计值高，硝化反应一般在低负荷下效果较为理想，故应降低污泥负荷。回流比相对较低，在运行控制中低回流比、高污泥浓度容易造成污泥膨胀，污泥龄过长。保持处理稳定的重要因素之一是保持污泥状态的稳定：1）污泥龄的稳定；2）根据季节和某时段进水指标，调节污泥浓度。
表2 生物滤池运行情况监测数据
Tab．2 Monitoring results of bio-filter running
5 处理效果
从2011-08-24起连续对生活污水的处理效果进行了监测，因桥西污水处理厂是每星期一、三、五对所有指标进行化验，数据见表3。
表3 生活污水处理效果监测数据
Tab．3 Results of sewage treatment
由表3 可见，目前该厂出水指标中BOD5，COD，SS，TN，NH3-N的出水质量浓度均达到设计要求，TP质量浓度开始稍高，但经过一段时间的调试和摸索，也达到了设计要求，而且BOD，COD，SS的去除率都达到了95％以上，去除效率很高。.
6 结语
石家庄市桥西污水处理厂生活污水处理系统经调试后能够正常运行，出水水质达到设计要求，应用改良A2／O工艺处理生活污水使出水水质稳定性增强，提高了处理效率。再配合使用V型滤池及紫外消毒渠消毒，出水水质可达到一级A 标准，以及高等中水回用标准，有极大的社会和经济效益。
培菌初期，为了缩短硝化菌的培养时间，可以利用改良A2／O工况变换调整对进水闸门的控制，越过前置反硝化段来缩短水在生物池厌氧段的停留时间，加快了硝化菌的培养，待硝化菌培养好，再开启前置反硝化段进行反硝化菌的培养。
此外，石家庄市冬季气温较低会影响反硝化反应，故在冬季应适当增加泥龄，并降低负荷；并且，在进水条件相同的情况下冬季对碳源的需求相对夏季较高。乙酸钠在温度低于15℃时溶解度会大幅度降低。另外，在保证稳定运行的基础上可逐步实现自动化管理，同时应根据实际情况，对原设计控制参数进行必要的修订。