生物脫氮除磷（Biological Nutrient Removal，簡稱BNR）是指用生物處理法去除污水中營養物質氮和磷的工藝。經過幾十年的發展，脫氮除磷工藝演變出了多種工藝和工藝變種，下面，江蘇銘盛環境對污水處理中常用的生物脫氮除磷工藝進行匯總和介紹，以期為我們選擇污水處理技術路線，提供多種選項。

一、A2/O工藝

1、厭氧池

圖1為傳統的A2/O工藝流程，首段為厭氧池，本池的主要作用為釋放磷（具體反映機理看前面），其次在本池中也可發生水解酸化反應。原水與同步進入的二沉池回流的含磷污泥二者混合后再兼性厭氧發酵菌的作用下部分易生物降解的大分子有機物被轉化為小分子的揮發性脂肪酸（VFA），聚磷菌將細胞內的聚磷水解成正磷酸鹽，釋放到水中，釋放的能量可供轉型好氧的聚磷菌在厭氧的壓抑環境下維持生存，同時吸收水解后的小分子有機物合成PHB并儲存在體內。另外，NH4+-N因細胞的合成而被去除一部分，同時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進入厭氧池后迅速利用原水中的快速降解有機物而被還原為氮氣釋放，會部分去除進水中的有機物，該池出水幾乎不含NO3—-N。

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

2、缺氧池

廢水經過厭氧池進入缺氧池，該池首要功能為反硝化脫氮，硝氮通過內循環由好氧池進入缺氧池，回流比通過總氮去除率進行計算（見公式1）。混合液進入缺氧段后，反硝化菌利用污水中的有機物將回流液中的硝態氮還原為氮氣釋放到空氣中，因此有機物濃度和硝態氮濃度都會大幅度降低。其次，該段可能發生磷的釋放和吸收（反硝化除磷）反應，或者兩者同時存在。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

混合液從缺氧池進入好氧池，曝氣池的這一反應單元室多功能的，去除BOD、硝化、吸收磷等反應都在本反應器內進行。混合液有機物濃度已經很低，聚磷菌主要是靠分解體內儲存的PHB來獲取能量供自身生長繁殖，同時超量吸收水中的溶解性正磷酸鹽以聚磷（Poly-P）的形式儲存在細胞內，經過沉淀排出剩余污泥，達到除磷的效果。有機氨被氨化繼而被硝化，氨氮濃度顯著下降。隨著硝化過程的進行，硝氮濃度增加，堿度降低（對于高氨氮廢水，需在好氧池中大量投加堿才能維持硝化反應的進行）。

4、A2/O工藝的優缺點

優點：同時脫氮除磷；反硝化過程為硝化提供堿度；釋磷及反硝化過程同時除去有機物；污泥沉降性能好，SVI值一般均小于100。

缺點：①回流污泥含有硝酸鹽進入厭氧區，對除磷效果有影響；②脫氮受內回流比影響；③聚磷菌和反硝化菌都需要易降解有機物。

A2/O這是一個很成熟的脫氮除磷工藝，后續介紹的其他脫氮處理工藝基本上是為克服A2/O工藝的缺點而進行改動的，從而在節能的基礎之上滿足出水要求。

在A2/O工藝運行中經常一些問題，如：絲狀菌膨脹、污泥老化、SVI值過高、厭缺氧池表面出現黑色或者黃色浮泥、曝氣池表面出現白色泡沫或者粘稠的黃色泡沫、二沉池跑泥等等。出現這些問題，除進水指標的波動、設計缺陷外，其他均為工藝參數沒有控制好所導致的。

二、倒置A2/O工藝

與常規的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，該工藝的設計初衷是為了降低污泥回流中硝態氮對厭氧釋磷的影響，特別是對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。同時，為了解決碳源分配的問題，采用兩點進水的方式來提供厭氧釋磷中有機物的消耗。

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

有些設計人員在設計倒置A2/O工藝時省去了混合液回流，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荷率，但是在一定程度上降低了二沉池的沉淀時間，不建議采用。

厭氧釋磷的實際停留時間（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際停留時間的要求，增加了土建成本。同時多點進水需要很好的進行控制，以此來調整厭、缺氧池的碳源配比達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計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預脫硝池，主要是為了解決污泥回流中攜帶的硝酸鹽對厭氧釋磷的影響。該工藝與UCT工藝的目的是相同的。

在進水TN含量較高的情況下，該工藝不太適用，因為污泥回流中攜帶有大量的硝氮，預脫硝池因設計停留時間過短（一般在0.5-0.8h）無法進行完全的反硝化反應，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工藝到厭氧區污泥回流路線中增加了一個缺氧池（見圖4），來自二沉池的污泥可利用33%左右（進水分配可調）進水中的有機物作為反硝化碳源去除硝態氮，以消除硝酸鹽對厭氧池厭氧釋磷的不利影響。

其實這兩個工藝是一樣的，只是叫法不同。在設計中A+A2/O工藝也會設計多點進水，畢竟碳源的有效分配是關鍵。

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，南非開普敦大學于1983年開發了UCT工藝（見圖5），將污泥回流至缺氧區，并增加了從缺氧段至厭氧段的缺氧混合液回流，使污泥經缺氧反硝化后再回流至厭氧區，減少了回流污泥中的硝酸鹽含量，盡量的避免了硝態氮對厭氧釋磷的影響，同時在該工藝總存在反硝化除磷現象。但當進水碳氮比較低時缺氧池不能實現完全反硝化，仍有一部分硝氮回流到厭氧區對厭氧釋磷產生不利影響。

書本上給出的設計參數：厭氧區HRT 1-2h；缺氧區HRT 2-4h；好氧區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%。（以上數據僅為參考，在設計時需要根據實際水質進行設計。）