A²/O（厌氧-缺氧-好氧）生物脱氮除磷：HJ 576-2010 设计参数与碳源制约

一、工艺构成与功能区定义

A²/O（标准中称为 AAO 法）指通过厌氧区、缺氧区和好氧区的各种组合以及不同的污泥回流方式来去除水中有机污染物和氮、磷等的活性污泥法。HJ 576-2010 对三个功能区的溶解氧给出明确界定：

• 厌氧池（区）：非充氧池（区），溶解氧质量浓度一般小于 0.2 mg/L，主要功能是进行磷的释放。
• 缺氧池（区）：非充氧池（区），溶解氧质量浓度一般为 0.2～0.5 mg/L，主要功能是进行反硝化脱氮。
• 好氧池（区）：充氧池（区），溶解氧质量浓度一般不小于 2 mg/L，主要功能是降解有机物、硝化氨氮和过量摄磷。

二、HJ 576-2010 表 5 主要设计参数

处理城镇污水或水质类似城镇污水的工业废水时，主要设计参数宜按下列取值；工业废水水质与城镇污水相差较大时，应通过试验或参照类似工程确定：

• BOD5 污泥负荷：0.07～0.21 kgBOD5/(kgMLVSS·d)；按 MLSS 计为 0.05～0.15 kgBOD5/(kgMLSS·d)。
• 反应池混合液悬浮固体（MLSS）平均浓度：2.0～4.5 g/L。
• 混合液挥发性悬浮固体（MLVSS）平均浓度：1.4～3.2 g/L。
• MLVSS/MLSS 比值：设初沉池 0.65～0.7；不设初沉池 0.5～0.65。
• 设计泥龄 θc：10～25 d。
• 污泥产率系数 Y（VSS/BOD5）：设初沉池 0.3～0.6 kg/kg；不设初沉池 0.5～0.8 kg/kg。
• 水力停留时间：厌氧区 1～2 h；缺氧区 2～4 h；好氧区 8～12 h；总 HRT 11～18 h。
• 污泥回流比 R：40%～100%。
• 混合液回流比 Ri：100%～400%。
• 需氧量 O2/BOD5：1.1～1.8 kg/kg。

三、规范给出的处理率区间

• BOD5 总处理率：85%～95%。
• NH3-N 总处理率：80%～90%。
• TN 总处理率：55%～80%。
• TP 总处理率：60%～80%。

四个指标的处理率上限无法同时达到：脱氮要求足够的缺氧区容积与硝酸盐水力回流，除磷要求严格的厌氧释磷环境与短泥龄排泥，二者在碳源和泥龄上天然冲突。

四、工程实践中的回流分配

• 污泥回流比一般取 60%～100%，其中回流到厌氧段的污泥回流比为 10%～20%，其余回流到缺氧段，以减少进入厌氧段的硝酸盐与溶解氧，维持厌氧环境。
• 原污水宜同时进入厌氧段和缺氧段，通过闸门调节分配流量；研究表明可按约 1/3 污水流入缺氧段设计，以兼顾脱氮除磷对碳源的需要。
• 厌氧段与缺氧段水下搅拌器功率一般按 3～5 W/m³ 设计：功率过大产生涡流导致溶解氧升高，过小则污泥沉积。
• 混合液回流比兼顾脱氮率与运行费用，一般取 300%～400%，此时脱氮率可达 70% 以上。
• 泥龄取值应兼顾脱氮与除磷，一般 15～20 d 为宜。
• 不宜设置污泥消化池：高磷剩余污泥在消化过程中磷会重新释放溶出，影响除磷效果。

五、低 C/N 比条件下的脱氮失效与对策

《化工学报》报道的 52.5 L A²/O 小试装置结果具有直接参考意义：

• 在厌氧/缺氧/好氧体积比 1/1/2、HRT 8 h、污泥回流比 70%、内回流比 300% 下处理 C/N 为 7.89 的生活污水，TN 与 SOP 去除率分别达到 85.4% 与 93.3%，其中缺氧吸磷占总吸磷量的 25.3%。
• 同样条件下处理 C/N 为 4.20 的生活污水时，SOP 去除几乎不受影响，但 TN 去除率降至 62.2%，平均出水 TN 超过 20 mg/L。
• 维持厌氧区体积不变、增大缺氧区体积使缺氧/好氧体积比达到 5/8 时，TN 去除率升至 70.7%，缺氧吸磷占总吸磷量的比例升至 55.2%。
• 内回流比为 250% 时反硝化除磷作用最强，TN 去除率可提高至 77.3%。

结论：碳源不足时，优先扩大缺氧区体积并优化内回流比以强化反硝化除磷，比单纯提高回流比更有效。

六、设计校核清单

• 先按 TN 目标反算缺氧区容积与内回流比，再校核厌氧区能否维持 DO<0.2 mg/L。
• 按最不利水温复核泥龄：低温下硝化速率下降，泥龄取值需相应上调。
• 按 GB 18918-2002 修改单表 4 一级 A 瞬时值（COD 75、TN 20、氨氮 10（15）、TP 1 mg/L）校核余量，而非仅按日均值。
• 除磷不稳定时，按规范 6.1.4 设置化学除磷装置作为兜底。

七、参考资料

• HJ 576-2010 厌氧-缺氧-好氧活性污泥法污水处理工程技术规范（生态环境部发布稿）
• 《化工学报》：A2O 工艺处理低 C/N 比生活污水的试验研究
• XJJ 156-2022《城镇污水处理厂设计标准》（AAO 法设计参数）
• 《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）修改单