如果一体化污水处理设备需要脱氮除磷，一般采用A²/O工艺。 该工艺结构简单、水力停留时间（HRT）短、易于控制。 目前一体化污水处理设备采用传统的A²/O工艺进行污水处理。 然而，生物脱氮除磷过程涉及硝化、反硝化、吸磷、释磷等多个生化过程，且各个过程对微生物组成、底物类型和环境条件的要求存在诸多差异。

传统A²/O工艺的单污泥系统中，高效完成反硝化除磷两个过程时会出现各种冲突，如泥龄冲突、碳源竞争、硝酸盐和溶解氧（DO）残留等冲突因此，为了达到良好的脱氮除磷效果，需要对传统A²O工艺进行改进。

一体化污水处理设备脱氮除磷工艺流程

1.基于“碳源竞争”视角的流程

针对传统A²/O工艺碳源竞争以及硝酸盐和DO残留对释磷或反硝化的干扰问题，主要从三个方面着手：

碳源竞争的解决方案，如补充外部碳源、反硝化、释磷重新分配碳源（如倒置A²/O工艺）等；

为解决硝酸盐干扰磷释放问题提出的工艺改造，如JHB、UCT、MUCT等工艺；

为了解决DO残留干扰释磷和反硝化的问题，可在好氧区末端增设适当体积的“非曝气区”。

A。 JHB、UCT和改进的UCT技术

与点进反式A2/O工艺相比，JHB（又称A+A2/O工艺）和UCT工艺的设计初衷是通过改变外部返回点。

JHB工艺的脱氮主要发生在污泥反硝化区和缺氧区，两者的脱除量相当。 污泥反硝化区的设置改变了氮在各功能区内的分配比例。 让厌氧区更好地集中磷的释放。

JHB工艺流程

与倒置A2/O工艺一样，对于低C/N进水，JHB工艺中污泥反硝化区的设置可能会导致后续功能区碳源不足。 为此，也有必要采用点取法。

与倒置的A2/O流程不同，UCT流程不改变传统A2/O流程各功能区的空间位置。 污泥首先返回缺氧区，进行反硝化和反硝化作用，然后通过缺氧区。 该区混合液返回厌氧区，避免了回流污泥中硝酸盐和DO对厌氧释磷的干扰。

UCT工艺流程

当进水C/N适中时，缺氧区反硝化可使返回厌氧区的混合液中硝酸盐含量接近0； 当进水C/N较低时，UCT工艺可能无法完全去除缺氧区的氮，部分硝酸盐仍会进入厌氧区，因此改良UCT工艺（MUCT）诞生了。

与UCT工艺相比，MUCT将传统A2/O工艺中的缺氧区分成两个独立的区域。 前缺氧区接收二沉池回流污泥，后缺氧区接收好氧区硝化液。 ，从而将外回流污泥的反硝化与内回流硝化液的反硝化完全分开，进一步减少硝酸盐对厌氧释磷的影响。

无论UCT还是MUCT，回流系统的变化都强化了厌氧缺氧环境的交替，使其像JHB一样，缺氧区容易富集反硝化PAOs，实现同步脱氮除磷。

b. 补充外部碳源

补充外部碳源是在不改变污水一体化处理设备原有工艺池结构和功能区顺序的情况下，为解决短期内因水质波动造成的碳源短缺而提出的紧急措施。 一般可用的碳源可分为两类：

1）甲醇、乙醇、葡萄糖、乙酸钠等有机化合物；

2）可替代有机碳源，如厌氧消化污泥上清液、木屑、畜禽粪便、含高碳源的工业废水等。 与糖、纤维素等高碳物质相比，微生物更倾向于使用低分子碳水化合物（如甲醇、乙酸钠等）作为合成代谢的碳源，因为它们需要更大的能量。 碳源经历分解代谢，例如反硝化等。

任何外部碳源的添加都需要系统经过一定的适应期才能达到预期的效果。

根据要解决的冲突选择合适的碳源添加点对于系统的稳定运行和节能降耗至关重要。 一般来说，在厌氧区添加外部碳源不仅可以提高系统的除磷效果，还可以增强系统的反硝化潜力； 但如果反硝化碳源严重不足，系统TN去除效果较差，应优先添加缺氧区添加。

C。 倒置A²/O工艺及其改进工艺

传统的A²/O工艺是在牺牲系统反硝化率的前提下，优先考虑释磷碳源的需求，并将厌氧区置于工艺前端，缺氧区置于工艺后端，忽略磷释放本身并不是一个除磷过程。 目的。

从除磷角度来看，倒置A²/O工艺还具有两大优势：

“饥饿效应”。 PAOs厌氧释放磷后，直接进入生化效率高的好氧环境，可以充分利用厌氧条件下形成的吸磷驱动力。

“群体效应”。 所有参与回流的污泥都可以经历完整的释磷和吸磷过程。 然而，一些研究人员认为，颠倒了A2/O工艺的布局。

2.基于SRT矛盾的复合公式

A²/O工艺中，在传统A²/O工艺的好氧区添加漂浮载体填料，使自养硝化细菌在载体表面生长，而PAOs和反硝化细菌处于悬浮生长状态。 这样，附着的自养硝化细菌的SRT相对独立，其硝化速率受短SRT污泥排放的影响较小，甚至有一定程度的增强。

悬浮污泥SRT、填料投加比和投加位置的选择不仅要考虑硝化强化程度，还要考虑悬浮污泥含量减少对系统反硝化除磷的负面影响。

载体填料投加并不意味着可以显着增加系统的排泥量，可以缩短悬浮污泥的SRT，提高系统的除磷效率； 相反，SRT的缩短可能会减少悬浮污泥（MLSS）的含量，从而影响系统的响应。 硝化作用甚至可能使除磷效果变差。

研究表明，当悬浮污泥SRT控制在5 d时，复合A²/O工艺的硝化效果与传统A²/O工艺没有明显差异。 复合A²/O工艺的载体填料不能完全独立发挥其硝化性能； 若进一步降低悬浮污泥SRT，则会因系统悬浮污泥含量减少而发生硝酸盐积累，影响厌氧磷的正常释放。

3.考虑SRT矛盾和“碳源竞争”过程

(1)BCFS流程

BCFS工艺可实现彻底除磷、脱氮。

与UCT工艺相比，BCFS工艺在主线上增加了两个反应区——接触区和混合区。

厌氧区与缺氧区的接触面积相当于二选池，可有效控制丝状菌的异常生长，防止污泥膨胀的发生； 另外，由于回流污泥首先流回这里进行反硝化反硝化反应，为PAOs厌氧释磷创造了良好的“抑制”环境。

缺氧区和好氧区之间的混合区相当于一个“移动单元”，可以通过曝气系统的开闭灵活控制其前端好氧区和后端缺氧区的氧化还原电位。 它可以在低C/N条件下诱导反硝化PAOs成为优势菌群，同时进行脱氮除磷，实现“一碳两用”。

(2)新型双污泥脱氮除磷工艺

新型双污泥脱氮除磷工艺（PASF）工艺也可以说是传统A2/O与曝气生物滤池（BAF）的组合工艺。 它是一种基于分相培养的双污泥系统，可以更好地满足各种功能微生物对环境、营养物质和生存空间的要求。

在工艺设计和运行过程中，通过缩短前端A2/O工艺好氧区的HRT，将硝化工艺与其分离，并依次“嫁接”到二沉池后端的BAF上。

对于PAOs的厌氧释磷，由于前端污泥单元不承担硝化功能，理想条件下外回流污泥不含硝酸盐，为PAOs释磷创造了良好的“抑”环境，使其优先利用原水中的VFA来合成PHAs并释放磷；

此外，由于长SRT硝化细菌以生物膜的形式固定生长在填料表面，而短SRT PAO和反硝化细菌在前端污泥单元中悬浮生长，实现硝化细菌、反硝化细菌的功能。和 PAO。 SRT分离微生物缓解了SRT矛盾。

决定缺氧区反硝化效果的主要因素有两个：进入缺氧区的碳源（VFA和PHAs）含量和BAF内回流硝化液中硝酸盐含量。

当进水C/N较高时，硝酸盐成为反硝化的限制因素。 随着内回流比的增大，缺氧区异养反硝化效果相应增大，但增大幅度呈减小趋势；

当进水C/N较低时，碳源成为反硝化的限制因素。 根据异养反硝化细菌与反硝化PAOs对电子受体的竞争机制，适当增加内回流硝酸盐负荷可以促进反应。 硝化聚磷菌（DPAOs）的有利生长使其能够以硝酸盐为电子受体，PHA为电子供体，同时进行反硝化、脱氮除磷，实现“一碳两用”，节省系统能源同一时间。 能源消耗和污泥产量减少。

(3)双循环两相生物处理工艺

双循环两相生物处理工艺（BICT）是在序批式活性污泥法的基础上，增加独立的生物膜硝化反应器，分阶段培养自养硝化细菌和反硝化细菌、PAOs等异养细菌。 为克服SRT反硝化除磷矛盾以及硝酸盐和DO对磷释放的干扰而开发的污水处理新工艺。 其主要单元由厌氧生物选择器、序批式悬浮污泥主反应器、生物膜硝化反应器组成。

一体化污水处理设备正常运行时主要完成四个操作过程：

1）进水、曝气搅拌+污泥回流

原水与沉淀池回流污泥在厌氧生物选择器中混合接触，利用高负荷梯度产生的“选择压力”筛选出具有良好絮凝性能的细菌，并让PAOs释放出来厌氧磷。 此时主反应器在曝气和搅拌的作用下完成COD的去除和PAOs的过量吸磷；

2）缺氧搅拌+硝化液回流

主反应器接收来自生物膜反应器的硝化液，在机械搅拌的作用下完成反硝化和反硝化作用。 同时，挤压后的混合液进入沉淀池。 沉淀分离后上清液进入生物膜硝化反应器；

3) 再曝气（可选）

吹掉污泥中截留的氮，有利于泥水分离，同时也增强PAOs的好氧吸磷能力；

4) 静止沉淀和滗析

富磷污泥在沉淀状态下排出。 该工艺中独立硝化反应单元的设置，消除了SRT与硝化作用的高度相关性，SRT不再是影响系统反硝化效率的限制因素。