摘要：水是生命之源，为我们人类和整个自然界提供必需的能源，但水又不是取之不尽，用之不竭的自然资源。没有水的世界是我们不能想象和无法生活的。我国淡水资源总量比较丰富为2.8万亿立方米，居世界第六位，但人均水量只相当世界人均1/4，居世界第88位。而且我国淡水资源存在地区，时程分配上不均匀和变化率大，水资源长江，珠江及西南国际水系，水资源地区分布与人口，耕地的分布不相适宜的时空分布特点。目前，我国有200多个城市缺水，每年还呈上长趋势，且城市水污染较为严重，这更加重了城市缺水程度。所以我国正大力促进污水处理技术的发展，尤其是城市污水处理技术和处理工艺的发展。目前我城市污水处理工艺较长采用的工艺有AB工艺、A/O工艺、A2/O工艺、CASS工艺、SBR工艺、氧化沟工艺、稳定塘工艺、土地处理工艺。这些处理工艺中A/A/O工艺的优点点较为显著。
关键词：城市生活污水 处理工艺 A2/O工艺
1.概述
1.1课题来源
经过长期的发展，水工业设备学科已逐步走向完善。污水处理问题也凸显重要。此课题根据自己掌握的专业课知识和老师指导意见而定。
1.2课题意义
1996年的全国第四次环境保护会议强调保护环境是实施我国可持续发展的关键，并将防治水污染作为全国重点。根据预测，从2000年至2020年，我国每年新建的污水处理厂的处理能力将达300~400万m3/d，而中小型处理厂是则是城市污水处理事业的主力军。我国现有123个城市有307座不同等级的城市污水处理厂，其中城市污水二级处理率10%左右，全国17000个建制镇，绝大多数没有排水和污水处理设施。因此探索适合中小城市的经济实用的污水处理工艺，以较少的投资建成污水处理厂，以较好的管理运行污水处理厂，达到消除污染，保护环境的目的，从而实现城市可持续发展。
2.国内城市污水来源及现状
2.1国内城市污水来源 城市污水主要来源于城市居民生活中产生的污水、各工业企业在生产制造过程中产生的生产废水以及城市降水和部分受污染的地表水这三个方面。
城市居民日常生活中产生的污水包括居民家庭、宾馆饭店、机关单位、学校、商城等设施由于居民日常活动排放的污水。这类污水的水质特点是往往含有较高的有机物，如淀粉、蛋白质、油脂等以及氮、磷等无机物，此外还含有病原微生物和较多的悬浮物。
各工业企业在生产制造过程中产生的废水包括生产工艺废水、循环冷却水、冲洗废水以及综合废水。由于产生行业不同，其产生的废水水质也不相同。这类废水总的来说废水排放量较大、污染物含量较、较难进行处理、对环境危害大。由于产生的周期性，一天之内排放的废水水量变化也较大。 城市降水和受污染的地表水在城市污水中还没有占到很大比例，这类污水水量水质差别较大，常受气候、时间、地理位置及周边环境的影响。在对这类水进行处理时，应针对具体污水水质选择是否需要与其他污水混合后处理。
2.2国内城市污水现状 在经济发展、社会进步以及人民生活中水的重要性是断不可缺的。然而随着工业化、城市化加快，我国面临水资源短缺、污染严重的挑战。
(1)水资源短缺 我国水资源缺乏，是世界13个缺水国家之一，全国600个城市中目前有一半的城市缺水，且缺水严重，全国75%的湖泊出现了不同程度的水体富营养化，90%的城市水域污染严重，南方城市总缺水量的%60~%70是由于水体污染造成的。
(2）我国水体污染主要来源于两方面，一是发展超标排放工业废水，二是城市化中由于城市污水排放和集中处理设施严重缺乏，大量生活污水未经处理直接进入水体造成环境污染。工业废水近年来经过治理虽有所减少，但城市污水有增无减，占水质污染的51%以上。据环境部门监测，1999年全国近80%的生活污水未经处理直接进入江河湖海，年排污量达400已立方米，造成全国三分之一以上的水域受到污染。
（3）设施相对滞后
我国污水处理面临着水污染严重、污水治理起步晚、基础设施差、要求高的形势。近年来城市污水处理的建设有了很大发展。截止2005年6月低，全国661个设市城市建有污水处理厂708座，处理能力为4912万立方米/d，是2000年的两倍多，全年城市污水处理能力162.8亿立方米，比2000年增加了43%城市污水处理率达45.7%.但绝大多数的城市污水处理能力满足不了实际需要，全国还有297个城市没有建成污水处理厂，其中，地级城市63个。包括人口50万以上的大城市8个，位于重点流域，区域“十五”规划内的城市54个。全国5万多个乘坐，370多万个村庄，9亿多人口居住地尚无污水处理设施。
与国际相比，我国城市污水处理率低，其主要原因是我国的城市污水处理厂建设滞后。
3.调研情况
3.1城市污水工艺简介
城市生活污水的主要污染物是有机物。针对生活污水，目前国内外主要采用的主要是生物法。生物法包括活性污泥法、生物滤池两大类，又以活性污泥法为主，活性污泥法有很多种形式，即传统活性污泥工艺、SBR即其变型工艺、氧化沟工艺、A/O工艺、A2/O工艺等。
（1）传统活性污泥法工艺：使用最早的工艺，它去除有机物的效率很高，在处理过程中产生的污泥采用厌氧消化方式进行稳定处理，对消除污水和污泥的污染很有效，而且能耗和运行费用都比较低。但是它对氮磷去除效率不高。
（2）AB法工艺：AB工艺中的主要处理构筑物主要有两段曝气
池和两个沉淀池构成，两段曝气池拥有各自独立的污泥回流系统，因此有各自独特的微生物群，有利于系统功能的稳定。但工艺单元构成复杂，建设投资和处理成本高。该法是针对高浓度污水而设计的特殊场合的处理工艺。
（3）氧化沟工艺：氧化沟也叫做氧化渠，也称为循环曝气池，是一种改良的活性污泥法。氧化沟的曝气池呈封闭状，污水和活性污泥在其中做不停的循环运动。采用氧化处理污水是，可以不设初沉池，二次沉淀池可以和曝气部分分开设置，此时需要设置污泥回流系统。如果二次沉淀池与曝气部分在同一渠中，则可以省去二次二次沉淀池和污泥回流系统。
氧化沟可以认为是一个完全混合曝气池，池内浓度变化极小，新进入的污水将得到迅速的稀释，因此具有很强的抗冲击负荷能力。
（4）A2/O工艺：目前生物除磷脱氮工艺中应用较多的一种方法，是最简单的同步除磷脱氮工艺，利用厌氧、缺氧、好氧实现有机物的降解过程，原污水与沉淀池回流的含磷污泥同步进入厌氧反应器，在厌氧反应器内释放磷，同时部分有机物进行氧化，污水经过厌氧反应器进入缺氧反应器，在缺氧反应器内，通过内循环由好氧反应器送来的硝态氮进行反硝化脱氮，达到同时去碳和脱氮的目的。释放能量可供本身生长繁殖，吸收周围环境中的溶解磷，有机物经厌氧区、缺氧区后，浓度降低。A2/O工艺总水力停留时间小于其他同类工艺，厌氧、缺氧和好氧三个区严格分开，有利于不同微生物菌群地繁殖生长，因此脱氮除磷效果非常好。可仰制丝状菌繁殖，克服污泥膨胀，对较高浓度和较低浓度均能得到良好的处理效果。
（5）SBR工艺：SBR工艺是序批式间歇活性污泥污泥法的简称，是近年来在国内外引起广泛重视的活性污泥运行方式。传统SBR法处理污水是将连续工艺中污水先进入反应池，进水时形成厌氧、缺氧，然后进入沉淀池泥水分离，曝气充氧，完成脱氮除磷过程，并在同一容器中沉淀。这种方法不需要回流污泥，无专门的厌氧区、缺氧区、好氧区分时段进行搅拌、曝气、沉淀，形成厌氧、缺氧、好氧过程，沉淀性能好，有机物去除效率高，提高难降解废水的处理效率，仰制丝状菌膨胀，不需要二沉池和污泥回流，工艺简单。但每座池子都需要安装曝气设备，水头损失大。
（6）生物接触氧化法工艺：该工艺管理较简单、节能，在我国也得到广泛地应用，该工艺采用接触氧化池，已经充氧的污水浸没全部填料，通过曝气，在微生物新陈代谢的作用下，污水中有机物得到去除，污水得到净化去除效果明显。
3.2.处理工艺的优选
3.2.1.常规活性污泥和氧化沟、A/2O工艺的比较 常规活性污泥适用于中等负荷的大型污水处理厂。氧化沟的基建费用低，运行费用高，后期运行成本较高占地面积大，投资费用稍高，池内容易形成死区，有沉砂。A2/O基建费用适中，运行费用低，有利于后期长期运行。本工艺可以成为最简单的脱氮除磷工艺。 但该工艺也有一些待解决问题：1.除磷效果难于再提高，污泥增长有一定限度，不易提高。2.脱氮效果也难以提高，内循环量一般以2Q为限，不易太高。
3.2.2.最终工艺的确定 工艺的选择和设计应满足一下原则 （1)结合污水处理厂接纳污水水质水量的实际情况，选择处理构筑物形式和设计参数，确保污水处理系统在运行中具有较大的灵活性和调整余地，一适应水质水量的变化。
（2）处理系统采用经工程实践证明是行之有效、技术经济明显，适应性强、管理简单、效果稳定的形式，充分保证处理出水达标排放。
（3）污水和污泥处理设备选用新材料、低能耗、高效率、易维护、性能价格比好的产品。
（4）控制管理按处理工艺过程要求尽量考虑自控，降低运行操作的劳动强度，使污水处理厂运行可靠、维护方便，提高污水处理厂的运行管理水平。
（5）充分利用现有条件，因地制宜节约占地和减少工程投资。
3.3.A2/O工艺
3.3.1.概述
A/A/O工艺，是英文Anaerobi-Anoxic-Oxic第一个字母的简称（厌氧-缺氧-好氧法)。是一种常用的污水处理工艺，可用于二级污水处理和三级污水处理，以及中水回用，具有良好的脱氮除磷效果。
该法是20世纪70年代，由美国一些专家在A/A/O法脱氮工艺基础上开发的。
污水首先进入厌氧池，兼性厌氧菌将污水中的易降解有机物转化成VFAS。回流污泥带入的聚磷菌将体内的聚磷分解，此为释磷，所释放的能量一部分可供好氧的聚磷菌在厌氧环境下生存，另一部分供聚磷菌主动吸收VFAS，并在体内储存PHB。进入缺氧区，反硝化细菌利用混合液回流带入的硝酸盐及进水的有机物进行反硝化脱氮，接着进入好氧区，聚磷菌除了吸收利用污水中残留的一降解BOD外，主要分解体内储存的PHB产生能量供自身声场繁殖，并主动吸收环境中的溶解磷，此为吸磷，以聚磷的形式在体内储存。污水经厌氧、好氧区，有机物分布被聚磷菌和反硝化细菌利用后浓度已很低，有利于自养的硝化菌的生长繁殖，最后，混合液进入沉淀池，进行泥水分离，上清液作为处理水排放，沉淀污泥的一部分回流厌氧池，另一部分作为剩余污泥排放。本工艺在系统上可以称为最简单的同步脱氮除磷工艺，总的水力停留时间少于其他同类工艺。而且在厌氧-缺氧-好氧交替运行条件下，不易发生污泥膨胀。
3.3.2.A2/O工艺的优点
（1）运行中不要加药，两个A点只需要轻缓搅拌，一部增加溶解氧为度，运行费用低。
（2）在厌氧、缺氧、好氧交替运行条件下，丝状菌不能大量繁殖，避免了污泥膨胀。
（3）工艺简单，总停留时间短。
（4）构筑物少，不需要建初沉池和硝化污泥池，处理效果稳定，出水水质好。
（5）污泥产量低，污泥性能稳定，不需要精选硝化处理。
（6）能承受水量、水质冲击负荷，即使对高浓度废水也也具有很大的耐冲击能力。
（7)三段功能明确，界限分明，可根据出水条件和出水，人为创造创造和控制三段时空比例和运行条件，只要碳源充足，就可以取得较好的脱氮除磷效果。
3.3.3.与其他工艺对比
（1）与氧化沟工艺相比
氧化沟工艺池深浅，占地面积相对大，基建投资较大，使得工程造价和征地费用增大。需要建设单独的二沉池和污泥回流系统。A2/O工艺占地相对小一些，运行中无需加药，运行费用低。
（2）与SBR工艺相比
SBR工艺生物脱氮效果很难提高，自动化程度高，对自控系统可靠性能要求较高。进水阀门/启闭机及曝气阀门频繁开启，质量要求高。A2/O工艺是最简单的同步脱氮除磷工艺，总的水力停留时间少于其他同类工艺。
3.4.工艺流程
该工艺在厌氧-好氧除磷工艺中加—缺氧池，将好氧池流出的一部分混合液回流至缺氧池前端，以达到硝化脱氮的目的。A2/O法的可同步除磷脱氮机制由两部分组成:一是除磷，污水中的磷在厌氧状态下，释放出聚磷菌，在好氧状态下又将其更多吸收，以剩余污泥的形式排出系统。二是脱氮，缺氧段要控制DO<0.5mg/L,由于兼氧脱氮菌的作用，利用水中BOD作为氢供给体，将来自好氧池混合液中的硝酸盐及亚硝酸盐还原成氮气毅入大气，达到脱氮的目的。
首段厌氧池，流入原污水及同步进入的从二沉池回流的含磷污泥，本地主要功能为释放磷，使污水中P的浓度升高，溶解性有机物被微生物细胞吸收而使水中的BOD浓度下降，另外，NH3-N因细胞的合成而被去除一部分，使污水中NH3-N浓度下降，但NO3-N含量没有变化。
在缺氧池中，反硝化菌利用污水中的有机物作碳源，将回流混合液中带入的大量NO3-N和NO2-N还原为N2释放至空气，因此BOD5浓度下降，NO3-N浓度大幅下降，而磷的变化很小。
好氧池中，有机物被微生物生化降解，而继续下降，有机氮被氮化续而被硝化，使NH3-N的浓度增加，P随着聚磷菌的过量摄取，也以较快的速度下降。所以，A2/O工艺他可以同时完成有机物的去除、硝化脱氮、磷的过量摄取而被去除等功能，脱氮的前提是NH3-N应完全硝化，好氧池能完成这一功能，缺氧池则完成脱氮功能。厌氧和好氧池联合完成除磷功能。
在好氧池的活性污泥中能积累磷的微生物，可以大量吸收溶解性磷，把它转化成不溶性多聚正磷酸盐在体内储存起来，最后通过二次沉淀池排放剩余污泥达到系统除磷的目的。
4.结论
本文在比较了我国城市污水处理几种经典工艺的基础上，概括分析对比了传统活性污泥工艺、AB工艺、SBR工艺、氧化沟工艺、A2/O工艺等优缺点，根据对比结果，A2/O工艺比较适合处理城市生活污水，本工艺可以达到以下效果：
（1）以A2/O作为核心城市生活污水处理工艺，将污水经过一系列处理后，出水完全可达到国家排放标准。
（2)A2/O工艺城市污水处理工艺运行灵活，运行简单，运行时不需要加药，运行成本较低，系统管理简单，运行可靠，工艺本身决定了不发生污泥膨胀，污泥性质稳定。
参考文献
【1】王有志 彭波，水污染控制技术。中国劳动社会保障出版社
【2】李亚峰 晋文学，城市污水处理厂运行管理。化学工业出版社
【3】陶俊杰 于军亭 陈振选，城市污水处理技术及工程实例。化学工业出版社
【4】张希衡，水污染控制工程。治金工业出版社
【5】成官文，水污染控制技术。化学工业出版社
【6】金兆丰 于志荣，污水处理结合工艺及工程实例。化学工业出版社
