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传统A2/O生物脱氮除磷工艺存诸多问题,如由于聚磷菌与硝化细菌在泥龄上存在的矛盾,以及反硝化菌和聚磷菌在碳源上存在竞争,导致其在脱氮与除磷之间难以兼顾。针对这些问题,提出了改进A2/O工艺,它采用微生物异养菌与自养菌分相培养,缩短活性污泥段好氧段曝气时间等技术,以提高系统的脱氮除磷效果。本工艺水力停留时间与传统A2/O工艺相当,适合于现有城镇污水处理厂的改造升级。本课题研究了改进A2/O工艺启动、运行的影响因素、出水口的选择、去污机理分析、微生物分相培养分析。研究结果主要包括:改进A2/O工艺在室温18～25℃可被正常启动,且具有较强的抗有机负荷和氨氮负荷能力;在内回流比200%、活性污泥段泥龄为5d,进水COD浓度为450mg/L(COD负荷为0.98 kg/(m3·d)),系统脱氮除磷能力最佳,且运行较为经济,此时系统COD去除率为89%,NH4-N去除率为97%,TN去除率为73.8%,TP去除率为64.8%,TP的去除率不是很高,建议今后采用更短的泥龄进行实验。反应器的边壁效应较为明显,时而造成活性污泥段污泥分布不均,对系统去污能力存在较大影响。通过两个沉淀池出水水质的比较可知,终沉池出水水质略优于中沉池出水水质,但从NH4-N达标排放的角度来看,应选择从终沉池出水。通过对改进A2/O反应器内污染物沿程浓度变化进行机理分析,有机负荷经过活性污泥段后大大降低,生物接触氧化池在低负荷条件下运行。系统脱氮主要通过生物接触氧化池硝化和缺氧池反硝化;除磷主要通过厌氧释磷和好氧条件下的过度吸磷。通过对系统内生物相进行分析,可知改进A2/O工艺实现了微生物异养菌与自养菌的分相培养:活性污泥段污泥絮粒大,絮粒胶体厚实,结构紧密,形成以异养菌为主的菌胶团,原生动物和微型后生动物较少;生物膜段以硝化细菌和亚硝化细菌等自养菌为主,且含有大量的原生动物和微型后生动物。从中沉池出水硝态氮影响因素分析可知,选用较高的有机负荷有利于实现系统内的分相培养。泥龄对实现系统内微生物异养菌和自养菌的分相培养具有关键影响。当泥龄小于10d,可实现系统内异养菌与自养菌的分相培养。