2、结果与讨论
2. 1 A2/O2 工艺对污染物的去除效果
调试完成后，对A2/O2 工业化装置进行3 个月的连续监测，考察其对COD、氨氮和总氮的处理效果。监测期间进水COD、氨氮和总氮的变化幅度均较大，且COD超出设计进水水质下限频率为95．6%，氨氮和总氮超出设计进水水质上限频率为7%和5%，表明实际水质碳氮比明显低于设计水质。在此情况下，出水COD、氨氮和总氮分别满足50、15 和50 mg/L 排放标准限值的达标率依次为94．2%、94．7%和90．2%，表明A2/O2 工艺对COD、氨氮和总氮具有良好的去除效果和较好的抗冲击负荷能力。
2. 2 污泥负荷与处理效果关系
监测期间各污染物的去除率都有随着污泥负荷升高而升高的趋势。COD负荷多集中在0．02～0．07kgCOD/(kgMLSS·d) 范围内，去除率约为65%～90%; 氨氮和总氮负荷分别集中在0．01～0．04kgNH3-N/(kgMLSS·d ) 和0．02～0．05kgTN/(kgMLSS·d) 范围内，去除率分别为90%～97%和56%～73%。总体来说，在监测期间污染物能够得到较好的去除，这也为同类工程设计和运行提供了借鉴。
2. 3 污泥沉降性能
在运行期间系统内SVI 值比较稳定，基本都在60～100 mL/g 之间。虽然微氧池中DO 浓度平均只有0．6 mg/L，但由于其后端好氧池内DO 浓度维持在较高水平(2．2 mg/L)，并且停留时间达到9 h，因此并未对污泥的沉降性能造成显著的影响，有效避免了常规低DO 条件下短程硝化反硝化工艺中常见的污泥膨胀问题。
2. 4 COD、氮化合物浓度和控制参数沿程分布
在稳定运行状态下，对A2/O2 系统各功能区中COD和各类氮化合物浓度及运行控制参数进行30d 连续监测，其平均值结果如图2 所示。
废水首先进入缺氧池，与来自好氧池的混合液以及来自二沉池的回流污泥混合，氨氮浓度大幅下降。好氧池混合液带来的大量NOx--N，在缺氧池DO 均值为0．2 mg/L 条件下可充分利用进水中的碳源进行反硝化反应。根据碳平衡计算可知，约44．6%的COD是在缺氧区中经反硝化降解的。由于反硝化过程中会产生一定的碱度，缺氧池中pH值保持在7．6 左右。
厌氧池接收了来自缺氧池的出水及微氧池150%的混合液，氨氮浓度进一步稀释。同时，厌氧池集中了来自缺氧池和微氧池中大量的NOx--N，在厌氧池中(DO 值约为0．16 mg/L) 利用剩余碳源可进行进一步的反硝化反应，使得约27．8%的COD得以去除。值得注意的是，由于来自微氧池回流液的NOx--N中约50%为NO2--N，其反硝化过程所需碳量较NO3--N减少40%左右，因此可有效减少系统碳的消耗，实现不外加碳源条件下TN 的达标排放。另外，来自微氧池的低pH 值回流混合液部分抵消了反硝化过程产生的碱度，使得厌氧池内pH值从7．6 降至7．4。
微氧池中DO 约为0．6 mg/L，厌氧池出水带来的COD和氨氮在有氧环境下可分别发生碳化反应和硝化反应。但是由于该废水本身COD浓度较低，在之前缺氧区和厌氧区中的反硝化过程中又消耗了大部分，因此微氧池中COD浓度较厌氧池中下降的幅度很小，仅为22．9%; 而氨氮浓度下降约40%。通过对亚硝酸盐和硝酸盐的浓度进行比较可以看出，微氧区内的亚硝酸盐积累率达到48% 左右，接近短程硝化反硝化的判断标准(50%) 。这主要是因为较低的DO 浓度(DO＜1．0 mg/L) 对硝化细菌的抑制程度大于亚硝化菌，更有利于亚硝化菌的富集。另外，由于亚硝化菌的真正基质FA 对硝化细菌也具有明显的抑制作用，所以在微氧池内投加碱度保持pH 值在7．8 左右，可使FA 浓度(0．95 mg/L) 处于硝化菌的抑制范围而不会对亚硝化菌产生影响。因此通过DO 和pH 值控制，可强化微氧池内短程硝化反应的进行，为整个A2/O2 系统的高效低耗脱氮打下基础。在A2/O2 工艺的小试中，保持同样的运行条件可使微氧区的亚硝酸盐积累率达到90%以上，可是在实际工程应用中由于其水量水质波动均较大，因此亚硝酸盐积累率只能达到48%左右，但是从前述处理效果可以看出，其已可较好地满足实际工程对出水达标排放的要求。
好氧池中DO 浓度均值为2．2 mg/L; 受硝化过程碱度消耗影响，其pH 值下降至7．2。在此条件下硝化细菌占据优势地位，因此可将来自微氧池的NO2--N和氨氮充分氧化为NO3--N，其亚硝酸盐积累率下降至23．2%，恢复全程硝化运行。由于在之前微氧池中可生物降解的COD基本已经消耗殆尽，因此好氧池中COD浓度基本没有变化; 而氨氮经好氧池进一步硝化处理后，出水从14．7 mg/L 降至5．1 mg/L，保证了出水氨氮的达标排放，这说明A2/O2 系统中好氧池的设置是十分必要的。
2. 5 A2/O2 生物处理系统能耗分析
借鉴城市污水处理厂比能耗分析的方法，对废水处理站内A2/O2 系统的用电设备进行了实际电耗检测，取三次检测耗电量均值统计其比能耗，即吨水处理电耗及处理1kgCOD、氨氮、总氮电耗等，结果如图3 所示。
废水处理站A2/O2 系统吨水比能耗和COD比能耗分别达到0．43 kW·h/m3 和1．51 kW·h/kg，氨氮和总氮比能耗分别为3．43 kW·h/kg 和2．94kW·h/kg。工程应用表明: A2/O2 工艺是一种较为节能的氮肥生产废水生物脱氮处理工艺。
3、结论
①采用A2/O2 工艺处理氮肥工业废水(15 000 m3/d)，在实际处理负荷变化较大的情况下，出水COD、氨氮、总氮等指标可满足国家和河南省《合成氨工业水污染物排放标准》。
②稳定运行期间，COD、氨氮和总氮污泥负荷分别为0．02～0．07kgCOD/(kgMLSS·d)、0．01～0．04kgNH3-N/(kgMLSS·d) 和0．02～0．05kgTN/(kgMLSS·d)，其去除率基本可稳定在65%、90%和56%以上，并可有效避免低DO 条件下污泥沉降性能不佳的问题。
③控制微氧池DO 值为0．6 mg/L、pH 值为7．8，并提高其混合液回流比至150%，亚硝酸盐积累率达到48%，处理系统可实现短程硝化反硝化运行。
④ A2/O2 系统吨水和COD比能耗分别达到0．43 kW·h/m3 和1．51 kW·h/kg，氨氮和总氮比能耗分别为3．43 kW·h/kg 和2．94 kW·h/kg，该工艺在处理氮肥化工废水脱氮过程中实现了低能耗运行。
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