A2/O系统运行规律研究 纪庄子污水处理厂 任俊智，韩绍瑜，周杨，李娟，敖家强，翟春宏，李伟，王磊 摘要：随着城市化和工业化程度的不断提高以及化肥和农药的广泛使用，氮、磷等营养物质引起的水体富营养化的问题日益突出。水体富营养化引起水中藻类的过量繁殖，降低了水的透明度，使水带有异味，造成水中溶解氧降低。某些藻类产生毒素危害水生生物，影响人类健康，破坏了水生生态环境。1996年颁布实施的国家《污水综合排放标准》中明确规定了氮磷的排放标准，要达到这些排放标准，选择适宜的脱氮除磷技术在污水处理中变得日益重要。
A2/O(Anaerobic/Anoxic/Oxic的简称)工艺作为除磷脱氮的主要工艺之一，具有处理效果好，处理过程稳定可靠、处理成本低、操作管理方便等优点。本文就是要通过研究A2/O工艺的机理、影响因素、工艺控制方法，以及有目的的拓展性试验，为污水处理运行提供有实用性和有价值的管理经验。 关键词： A2/O； 生物脱氮；生物除磷；溶解氧 前言 如今我国在发展工业化、城市化和现代化过程中，工业、农业和城市的发展是不平衡的。就环境污染而言，城市污水是水污染的重要污染源，其中氮和磷又是我国城市污水的两大主要污染物。
随着城市化和工业化程度的不断提高以及化肥和农药的广泛使用，氮、磷等营养物质引起的水体富营养化的问题日益突出。水体富营养化引起水中藻类的过量繁殖，降低了水的透明度，使水带有异味，造成水中溶解氧降低。某些藻类产生毒素危害水生生物，影响人类健康，破坏了水生生态环境。事实上，现在水体富营养化问题越来越严重，氨态氮排入水体还会因硝化作用而耗去水体中大量的氧造成水体溶解氧下降。此外，饮用水中硝态氮超过10mg／L会引起婴儿的高铁血红蛋白症。水体富营养化影响给水水质，增加水处理成本，造成经济损失，严重影响国民经济的可持续发展。随着人们环境意识的增强，水环境污染的问题日益尖锐化，政府有关部门制定了污水中有机物和氮磷的排放标准，制定的控制指标越来越严格。2002年颁布实施的国家《污水综合排放标准》中明确规定了氮磷的排放标准，要达到这些排放标准，许多污水处理设施需要考虑脱氮除磷问题，因此选择适宜的脱氮除磷技术在污水处理中变得日益重要。
常规的活性污泥法主要去除废水中含碳化合物，而对氮、磷的去除率很低。鉴于此情况，废水的脱氮除磷技术近年来得到迅速发展。微生物脱氮除磷技术由于得到广泛运用，为水体中氮、磷的去除提供了有效手段。
A2/O工艺作为除磷脱氮的主要工艺之一，具有处理效果好，处理过程稳定可靠、处理成本低、操作管理方便等优点。近几年来，A2/O工艺相继用于处理城市污水、石油化工废水、食品加工废水等方面。研究A2/O工艺的生物脱氮除磷的机理、影响因素、工艺控制方法，以及在保证运行效果的同时，如何达到节能降耗的目的，已经成为污水研究领域的一个热点。 A2/O工艺机理 A2/O（Anaerobic/Anoxic/Oxic）生物脱氮除磷工艺是传统活性污泥工艺、生物硝化及反硝化脱氮工艺和生物除磷工艺的综合，其工艺流程如图1所示。污水经过厌氧（Anaerobic）缺氧（Anoxic）及好氧（Oxic）3个生物处理过程，BOD5、SS和以各种形式存在的氮和磷将一并被去除。 
A2/O系统一般采用推流式活性污泥系统。原污水首先进入厌氧段，兼性厌氧的发酵菌将污水中的可生物降解的大分子有机物转化为VFA（挥发性脂肪酸）这类分子量较小的中间发酵产物。聚磷菌可将菌体内贮积的聚磷酸盐分解，并放出能量供专性好氧的聚磷菌在厌氧的“压抑”环境下维持生存，另一部分能量还可以供聚磷菌主动吸收环境中的VFA这类小分子有机物，并以聚-β-羟基丁酸盐（PHB）形式在菌体内储存起来。随后污水进入缺氧区，反硝化细菌就利用好氧区中经混合液回流而带来的硝酸盐，以及污水中可生物降解的有机物进行反硝化，达到同时去碳脱氮的目的。厌氧区和缺氧区都设有搅拌混合装置，以防污泥沉积。接着污水进入曝气的好氧区，聚磷菌除了可吸收、利用污水中残剩的可生物降解的有机物外，主要是分解体内贮积的PHB，放出能量可供本身生长繁殖，还可以主动吸收周围环境中的溶解性磷，并以聚磷酸盐的形式在体内贮积起来。此时排放的出水中溶解态的磷浓度已相当低。好氧区中的有机物经厌氧区、缺氧区分别被聚磷酸盐和反硝化细菌利用后，浓度也相当低，这有利于自养型的硝化细菌的生长繁殖，此时NH+4经硝化作用转化为NO-3。非聚磷酸菌的好氧异养菌虽然也能存在，但它们在厌氧区受到严重的压抑，在好氧区又得不到充分的营养，因此在与其他生理类群的微生物竞争中处于劣势。排放的剩余污泥中，由于含有大量过量贮积聚磷酸盐的聚磷菌，污泥中磷含量很高，因此可较一般的好氧活性污泥大大的提高磷的去除效果。
A2/O生物脱氮除磷系统的活性污泥中，菌群主要由硝化菌、反硝化菌和聚磷菌组成，专性厌氧和一般专性好氧菌等菌群均基本被工艺过程所淘汰。在好氧段，硝化细菌将入流中的氨氮及由有机氮氨化成的氨氮，通过生物硝化作用，转化成硝酸盐；在缺氧段，反硝化细菌将内回流带入的硝酸盐通过生物反硝化作用，转化成氮气逸入大气中，从而达到脱氮的目的；在厌氧段，聚磷菌释放磷，并吸收低级脂肪酸等易降解的有机物；而在好氧段，聚磷菌超量吸收磷，并通过剩余污泥的排放，将磷去除。以上三类细菌均具有去除BOD5的作用，但BOD5的去除实际上以反硝化细菌为主。污水进入A2/O生物池以后，随着聚磷菌的吸收、反硝化菌的利用及好氧段的好氧生物分解，BOD5浓度逐渐降低。在厌氧段，由于聚磷菌释放磷，TP浓度逐渐升高，至缺氧段升至最高。在缺氧段，一般认为聚磷菌既不吸收磷，也不释放磷，TP保持稳定。在好氧段，由于聚磷菌的吸收，TP迅速降低。在厌氧段和缺氧段，NH3-N浓度稳中有降，至好氧段，随着硝化的进行，NH3-N逐渐降低。在缺氧段，NO-3-N瞬间升高，主要是由于内回流带入大量NO-3-N，但随着反硝化的进行，NO-3-N浓度迅速降低。在好氧段，随着硝化的进行，NO-3-N浓度逐渐升高。 纪庄子污水处理厂A2/O工艺构成 一、纪庄子污水处理厂水区工艺介绍 1984年4月28日投产运行的天津市纪庄子污水处理厂，是我市和我国第一座大型城市污水处理厂。2000年开始进行改扩建工程的设计施工，扩建后的纪庄子污水处理厂占地550亩，处理规模为54万吨／日，其服务面积为4140公顷，人口约为118万。考虑到常规的二级活性污泥处理工艺达不到对氨氮和总磷的有效去除，故扩建后的污水处理由原来普通活性污泥法改为A/O工艺和A2/O工艺。执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的二级排放标准。水区工艺流程见图2。 
二、纪庄子污水处理厂实际执行标准 纪庄子污水处理厂实际执行的是《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的二级排放标准。即：
悬浮物SS ≤30mg/L
生化需氧量BOD5 ≤30mg/L
化学需氧量CODcr ≤100mg/L
总氮TN ———
氨氮NH3-N ≤25mg/L（水温>12℃时）；
≤30mg/L（水温≤12℃时）
总磷TP ≤3g/L 注：下列情况按去除率指标执行：当进水COD大于350mg/L时，去除率应大于60%；BOD大于160mg/L时，去除率应大于50%。 纪庄子污水处理厂A2/O工艺运行效果 一、进出水、A2/O生物池数据比较 纪庄子污水处理厂于2005年12月份开始运行A2/O系统，2005年12月～2006年9月的平均进出水水质、出水水质及去除率见表-1。
由表-1可得，2005年12月～2006年9月之间，BOD的去除率平均为92.66％，COD的去除率平均为89.1％，SS的去除率平均为92.64％，氨氮去除率平均为66.32％，总磷的去除率平均为78.43％。当进水COD大于350mg/L时，去除率仍然大于80%；BOD大于160mg/L时，去除率仍然大于90%。 表-1 进出水水质及去除率（12月～4月） 月份 | 2005年12月平均值 | 2006年1月平均值 | 2006年2月平均值 | 2006年3月平均值 | 2006年4月平均值 | 取样点 | 进水 | 改建系统 | 进水 | 改建系统 | 进水 | 改建系统 | 进水 | 改建系统 | 进水 | 改建系统 | 分析项目 | 出水 | 去除率（％） | 出水 | 去除率（％） | 出水 | 去除率（％） | 出水 | 去除率（％） | 出水 | 去除率（％） | BOD(mg/l) | 120.95 | 15.96 | 86.804 | 143.91 | 14.21 | 90.126 | 112.72 | 11.98 | 89.372 | 195.27 | 16.83 | 91.381 | 188.83 | 13.3 | 92.957 | COD(mg/l) | 282 | 48.87 | 82.67 | 369.52 | 49.42 | 86.626 | 317.69 | 42.77 | 86.537 | 523.81 | 56.45 | 89.223 | 577.41 | 49.24 | 91.472 | SS(mg/l) | 81 | 11 | 86.42 | 73 | 11 | 84.932 | 73 | 14 | 80.822 | 292 | 13 | 95.548 | 289 | 15 | 94.81 | 氨氮(mg/l) | 27.04 | 4.27 | 84.209 | 29.76 | 2.33 | 92.171 | 29.38 | 2.09 | 92.886 | 34.33 | 18.51 | 46.082 | 40.49 | 24.1 | 40.479 | 硝酸盐氮(mg/l) | 1.3 | 7.83 | | 1.12 | 14.52 | | 0.98 | 19.25 | | 1.2 | 9.58 | | 1.36 | 3.26 | | 亚硝酸盐氮(mg/l) | 0.08 | 0.35 | | 0.16 | 0.38 | | 0.09 | 0.56 | | 0.12 | 0.89 | | 0.08 | 0.96 | | 总氮(mg/l) | 37.29 | 13.94 | 62.617 | 42.49 | 21.07 | 50.412 | 40.16 | 25.82 | 35.707 | 51.31 | 34.74 | 32.294 | 62.74 | 50.34 | 19.764 | 凯氏氮(mg/l) | 34.19 | 15.08 | 55.894 | 38.1 | 7.03 | 81.549 | 37.62 | 3.73 | 90.085 | 48.51 | 22.99 | 52.608 | 56.62 | 29.19 | 48.446 | 有机氮(mg/l) | 7.15 | 2.34 | 67.273 | 8.12 | 1.75 | 78.448 | 8.33 | 1.64 | 80.312 | 15.1 | 4.48 | 70.331 | 16.12 | 5.09 | 68.424 | 总磷(mg/l) | 2.92 | 0.68 | 76.712 | 3.57 | 0.92 | 74.23 | 3.74 | 2.48 | 33.69 | 6.56 | 0.82 | 87.5 | 8.7 | 0.56 | 93.563 | 磷酸盐(mg/l) | 1.81 | 0.43 | 76.243 | 2.47 | 0.66 | 73.279 | 2.03 | 1.88 | 7.3892 | 2.36 | 0.51 | 78.39 | 3.75 | 0.2 | 94.667 | PH | 7.61 | 7.29 | | 7.62 | 7.32 | | 7.52 | 7.3 | | 7.54 | 7.33 | | 7.69 | 7.66 | |
表-1 进出水水质及去除率（5月～9月） 份 | 2006年5月平均值 | 2006年6月平均值 | 2006年7月平均值 | 2006年8月平均值 | 2006年9月平均值 | 取样点 | 进水 | 改建系统 | 进水 | 改建系统 | 进水 | 改建系统 | 进水 | 改建系统 | 进水 | 改建系统 | 分析项目 | 出水 | 去除率（％） | 出水 | 去除率（％） | 出水 | 去除率（％） | 出水 | 去除率（％） | 出水 | 去除率（％） | BOD(mg/l) | 215.32 | 15.51 | 92.797 | 260.3 | 15.05 | 94.218 | 287.43 | 9.77 | 96.601 | 222.2 | 6.55 | 97.052 | 122.76 | 5.79 | 95.283 | COD(mg/l) | 716.55 | 50 | 93.022 | 507 | 52.03 | 89.738 | 583.23 | 46.16 | 92.085 | 521.58 | 48.71 | 90.661 | 303.37 | 33.53 | 88.947 | SS(mg/l) | 467 | 14 | 97.002 | 341 | 15 | 95.601 | 653 | 11 | 98.315 | 341 | 10 | 97.067 | 193 | 8 | 95.855 | 氨氮(mg/l) | 40.31 | 23.12 | 42.645 | 49.04 | 21.97 | 55.2 | 40.67 | 16.46 | 59.528 | 35.09 | 6.53 | 81.391 | 38.38 | 12.05 | 68.603 | 硝酸盐氮(mg/l) | 2.76 | 5.06 | | 2.95 | 9.77 | | 0.81 | 5.62 | | 2.6 | 7.85 | | 2.28 | 20.87 | | 亚硝酸盐氮(mg/l) | 0.08 | 0.96 | | 0.07 | 0.94 | | 0.24 | 1 | | 0.46 | 1.08 | | 0.06 | 0.85 | | 总氮(mg/l) | 64.37 | 45.39 | 29.486 | 61.35 | 39.49 | 35.632 | 76.79 | 28.04 | 63.485 | 58.31 | 21.38 | 63.334 | 46.74 | 28.61 | 38.789 | 凯氏氮(mg/l) | 56.45 | 27.64 | 51.036 | 57.96 | 24.08 | 58.454 | 70.77 | 19.62 | 72.276 | 51.17 | 9.97 | 80.516 | 46.98 | 14.24 | 69.689 | 有机氮(mg/l) | 16.41 | 4.55 | 72.273 | 8.91 | 2.1 | 76.431 | 30.52 | 2.66 | 91.284 | 16.45 | 3.44 | 79.088 | 8.6 | 2.14 | 75.116 | 总磷(mg/l) | 10.41 | 0.95 | 90.874 | 10.27 | 0.65 | 93.671 | 11.26 | 0.75 | 93.339 | 9.32 | 2.24 | 75.966 | 4 | 1.41 | 64.75 | 磷酸盐(mg/l) | 5.79 | 0.44 | 92.401 | 4.72 | 0.25 | 94.703 | 2.86 | 3.89 | | 3.19 | 1.91 | 40.125 | 2.54 | 1.27 | 50 | PH | 7.69 | 7.58 | | 7.83 | 7.65 | | 7.73 | 7.32 | | 7.53 | 7.18 | | 7.55 | 7.24 | |
二、A2/O工艺部分运行参数分析 此次分析的数据来源于：“纪庄子污水处理厂化验数据分析系统”、《运行日分析报表》、以及鼓风机房的运行记录。选取符合二级排放标准的2006年4月份的数据进行分析，详见表-2。
1、A2/O的有机负荷F/M
F/M较大时，活性污泥中的微生物增长速率较快，有机污染物的去除速率较快，但此时的活性污泥的沉降性能可能较差。反之，F/M较小时，微生物增长速率较慢或基本不增长，甚至也可能减少，此时有机污染物的去除速率也必然较慢，但这时活性污泥的沉降性能往往较好。
根据实际运行效果分析，F/M的平均值为0.10左右。
2、A2/O的污泥龄
污泥龄SRT是指活性污泥在整个系统内的平均停留时间。SRT直接决定着活性污泥系统中微生物的年龄大小，SRT较大时，年长的微生物也能在系统中存在；而SRT较小时，只有年轻的微生物存在。年轻的污泥活性高，分解代谢有机污染物的能力强，但凝聚沉降性能较差；而年长的污泥有可能已老化，分解代谢能力较差，但凝聚沉降性能较好。因此，通过调节SRT，可以选择合适的微生物年龄，使活性污泥既有较强的分解代谢能力，又有良好的沉降性能。
根据实际运行效果分析，SRT的平均值为16天左右。
3、A2/O的外回流比
保证除磷效果的极为重要的一点，就是使系统污泥在生物池中“携带”足够的溶解氧进入二沉池，其目的就是为了防止污泥在二沉池中因厌氧而释放磷，但如果不能快速排泥，二沉池内泥层太厚，再高的DO也无法保证污泥不厌氧释磷，因此，A2/O系统的回流比不宜太低，应保持足够的回流比，尽快将二沉池内的污泥排出。但过高的回流比会增加回流系统和曝气系统的能源消耗，且会缩短污泥在生物池内的实际停留时间，影响BOD5和磷的去除效果。
一般认为，在保证二沉池不发生反硝化及二次放磷的前提下，应使R降至最低，有利于提高除磷的效果。R一般在50～100％的范围内即可。
根据实际运行效果分析，外回流比平均值为74.6%。 表-2 4月份A2/O生物池运行数据 项目 | Ａ／Ａ／Ｏ生物池 | 日期 | 剩余污泥 m3/h | 泥龄d | 外回流比 ％ | F：M KgBOD/Kgmlss·d | 理论停留时间h | 实际停留时间h | MLSS mg/l | 2006-4-1 | 136 | 11.0 | 78.0 | 0.1 | 8.0 | 4.5 | 3988 | 2006-4-2 | 136 | 11.3 | 82.0 | 0.1 | 8.4 | 4.6 | 3560 | 2006-4-3 | 136 | 10.1 | 67.0 | 0.3 | 6.9 | 4.1 | 3859 | 2006-4-4 | 136 | 10.9 | 76.0 | 0.1 | 7.9 | 4.5 | 3989 | 2006-4-5 | 62.3 | 25.0 | 83.0 | 0.1 | 8.6 | 4.7 | 3829 | 2006-4-6 | 124.7 | 12.3 | 81.0 | 0.2 | 8.4 | 4.6 | 3993 | 2006-4-7 | 136 | 11.6 | 85.0 | 0.1 | 8.7 | 4.7 | 3954 | 2006-4-8 | 136 | 11.1 | 78.0 | 0.1 | 8.1 | 4.5 | 3779 | 2006-4-9 | 136 | 11.5 | 84.0 | 0.1 | 8.6 | 4.7 | 3894 | 2006-4-10 | 136 | 11.7 | 86.0 | 0.2 | 8.9 | 4.8 | 3997 | 2006-4-11 | 87.8 | 11.7 | 86.0 | 0.1 | 8.8 | 4.8 | 3837 | 2006-4-12 | | | 81.0 | 0.1 | 10.1 | 5.6 | 3726 | 2006-4-13 | | | 74.0 | 0.1 | 10.2 | 5.8 | 3986 | 2006-4-14 | 53.8 | 26.8 | 72.0 | 0.1 | 9.9 | 5.8 | 3969 | 2006-4-15 | 68 | 20.5 | 69.0 | | 9.4 | 5.6 | 3954 | 2006-4-16 | 68 | 21.2 | 73.0 | 0.1 | 10.0 | 5.8 | 3997 | 2006-4-17 | 68 | 20.1 | 66.0 | 0.1 | 9.1 | 5.5 | 3982 | 2006-4-18 | 68 | 21.8 | 76.0 | 0.1 | 10.5 | 5.9 | 3994 | 2006-4-19 | 68 | 21.2 | 73.0 | 0.1 | 10.0 | 5.8 | 3815 | 2006-4-20 | 68 | 21.0 | 71.0 | 0.1 | 9.8 | 5.7 | 3954 | 2006-4-22 | 68 | 17.8 | 55.0 | 0.2 | 10.0 | 6.5 | 2955 | 2006-4-23 | 68 | 10.4 | 68.0 | 0.1 | 9.4 | 5.6 | 3785 | 2006-4-24 | 68 | 9.5 | 73.0 | 0.1 | 10.0 | 5.8 | 3411 | 2006-4-25 | 33.2 | 51.2 | 98.0 | 0.1 | 13.5 | 6.8 | 3990 | 2006-4-26 | 28.3 | 27.1 | 94.0 | | 12.9 | 6.7 | 3918 | 2006-4-27 | 34 | 20.6 | 69.0 | | 13.5 | 7.9 | 3998 | 2006-4-28 | 34 | 21.1 | 59.0 | 0.1 | 12.1 | 7.6 | 3609 | 2006-4-29 | 34 | 14.9 | 54.0 | 0.3 | 11.2 | 7.2 | 3186 | 2006-4-30 | 68 | 8.1 | 52.0 | 0.1 | 10.7 | 7.0 | 3346 | 加权平均值 | 83.8 | 16.5 | 74.6 | 0.1 | 9.7 | 5.6 | 3826.0 |
4、A2/O的溶解氧
硝化菌是专性好氧菌，以氧化NH3-N或NO2--N以获得足够的能量用于生长。故溶解氧的高低直接影响硝化菌的生长及活性。当溶解氧升高时，硝化速率亦增加，当DO低于0.5mg/L时，硝化反应趋于停止。
根据对A2/O系统好氧段、厌氧段、缺氧段溶解氧的长期监测，结果表明：好氧池溶解氧长期徘徊在3～5mg/L，而厌氧段的溶解氧介于0.5～1 mg/L之间，缺氧段的DO始终低于 0.5mg/L。
从表-1中可以看出，虽然纪庄子污水处理厂2006年的氨氮出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的二级排放标准，但是A2/O对氨氮的去除效果并不十分理想，一个关键因素在于缺氧段的溶解氧值偏高。污水进入缺氧区，反硝化细菌就利用好氧区中经混合液回流而带来的硝酸盐，以及污水中可生物降解的有机物进行反硝化，达到同时去碳脱氮的目的。溶解氧对反硝化反应有很大影响，主要由于氧会同硝酸盐竞争电子供体，同时分子态氧也会抑制硝酸盐还原酶的合成及其活性。研究表明，溶解氧应保持在0.5mg/L以下才能使反硝化反应正常进行，而实际运行中的厌氧段的溶解氧介于0.5～1 mg/L之间，这就造成A2/O对氨氮的去除率不高。因此，可以看出控制溶解氧值，是良性运行的一个关键要素。
因为A2/O生物脱氮除磷过程，本质上是一系列生物氧化还原反应的综合，因而近年来，国外一些处理厂采用氧化还原电位计ORP作为A2/O系统的一个工艺控制参数，收到了良好效果。纪庄子污水处理厂也在A2/O系统厌氧段安装了ORP在线测定仪表。
混合液中的DO浓度越高，ORP值越高。要保证良好的脱氮除磷效果，厌氧段混合液的ORP应小于-250mV，缺氧段应控制在-100 mV左右。
5、内回流
内回流的作用是将经过硝化反应生成的硝酸盐回流到缺氧区进行反硝化，去除总氮。在实际运行中，内回流系统会增加污水处理厂的运行能耗，而且，《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）二、三级标准对TN也不作要求，因此，取消内回流在一般情况下同样可以满足出水水质的要求。但是，在具体运行过程中，我们根据A2/O生物池好养段的化验数据对内回流的启停给予控制，当发现好养段的硝酸盐氮偏低时，开启内回流泵。
以2006年4月份为例，1日～13日的硝酸盐氮平均值为4.77mg/l；14日～30日的硝酸盐氮平均值为11.06mg/l。2006年4月5日～13日开启回流泵，其内回流比在80％～108％之间，平均值为92％。 三、总氮的去除效果分析 废水中存在着有机氮、氨氮、硝态氮等形式的氮，而其中以氨氮和有机氮为主要形式。在生物处理过程中，有机氮被异养微生物氧化分解，即通过氨化作用转化为成氨氮，而后经硝化过程转化变为NO3-N和NO2-N， 最后通过反硝化作用使硝态氮转化成氮气，而逸入大气。
由此可见，进行生物脱氮可分为氨化－硝化－反硝化三个步骤。由于氨化反应速度很快。在一般废水处理设施中均能完成，故生物脱氮的关键在于硝化和反硝化。
1、硝化反应
硝化反应是由自养型好氧微生物完成的，它包括两个步骤，第一步是由亚硝酸菌将氨氮转化为亚硝态氮（NO-2）；第二步则由硝酸菌将亚硝态氮进一步氧化为硝态氮（NO-3）。这两类菌统称为硝化菌，它们利用无机碳化物如CO2-3、HCO-3、和CO2作为炭源，从NH+4、NH3、NO-2的氧化反应中获得能量,两项反应均需在有氧条件下进行。
硝化总反应式（硝化＋合成）： NH+4＋1.86O2＋1.98HCO-3———→ 0.021C5H7NO2＋1.04H2Ｏ＋0.98NO-3＋1.88H2CO3 （式4） 2、反硝化反应
反硝化菌的主要作用是将硝态氮或亚硝态氮还原成氮气，反应在无分子态氧的条件下进行。反硝化菌大多是兼性的，在溶解氧浓度极低的环境中，它们利用硝酸盐中的氧作为电子受体，有机物则作为碳源及电子供体提供能量并得到氧化稳定。
当环境中缺乏有机物时，无机物如氢、Na2S等也可作为反硝化反应的电子供体。微生物还可通过消耗自身的原生质进行所谓的内源反硝化： C5H7O2N ＋4NO-3—→5CO2＋2N2＋NH3＋4OH- （式5） 可见，内源反硝化的结果是细胞物质的减少，并会有NH3的生成，因此，处理中不希望此种反应占主导地位，而应提供必要的碳源。
3、炭源的作用
因为反硝化细菌是在分解有机物的过程中进行反硝化脱氮的，所以进入缺氧段的污水中必须有充足的有机物，才能保证反硝化的顺利进行。从理论上讲，当污水的BOD5／TKN＞2.86时，有机物即可满足要求。但由于BOD5中的一些有机物并不能被反硝化细菌利用或迅速利用，而且另外一部分细菌在好氧段不进行反硝化时，也需要有机物。因此，实际运行中应控制BOD5／TKN＞4.0，最好在5.7之上。否则，应外加炭源，补充有机物的不足。
我们以兼具除磷脱氮功能的改建系统A2/O生物池，和以除磷为主要目的的新建系统A/O生物池为研究对象，选取了一季度1月、二季度5月、三季度9月的部分数据进行分析比较，详见表-3。 表-3 阶段 | A2/0总氮去除率平均值 | A/0总氮去除率平均值 | BOD/TKN平均值 | 一月 | 82.67 | 78.53 | 3.5 | 五月 | 51.27 | 54.49 | 2.9 | 九月 | 42.05 | 35.02 | 2.5 |
在表-3中，我们对BOD5、TKN进行了分析。由于初沉池不能脱氮但却具有一定的去除BOD5的作用，因此我们选用了进水TKN和初沉池出水BOD5（注：2006年9月，由于与A2/O生物池对应的初沉池进行维修，所以进水完全超越初沉池，直接进入A2/O生物池，因此9月份分析数据中，我们用进水BOD5替代了初沉池出水BOD5），进行炭源方面的分析。
由表-3，可知，总氮的去除效果与BOD5／TKN成线性关系，BOD5／TKN越低，总氮去除率也越低。
因此，我们认为，要有效提高总氮去除效果，必须保证BOD5／TKN＞4.0，最好在5.7之上。否则，应外加炭源，补充有机物的不足。常用的炭源是工业用甲醇，因为甲醇是一种不含氮的有机物，正常浓度下对细菌也没有抑制作用。 纪庄子污水处理厂A2/O工艺部分的拓展性试验 在实际运行中，内回流系统会增加污水处理厂的运行能耗，而且，《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）二级标准对TN也不作要求。根据同济大学任洁、顾国维等人的试验：“在传统A2/0工艺的内回流取消、同时相应加大污泥回流比，有机物和氮的去除效果同传统A2/0工艺相当，除磷效果反而较优。”我们在2006.7.4.17：00～2006.7.31.9：00期间做了相应的试验。
我们关闭了A2/0工艺的内回流，开启3台污泥回流泵，相应调整新老系统的进水量，使老系统的进水量在满足设计标准的前提下，保持在较低水平，以求得到一个较高的外回流比。选取2006.7.6～2006.7.30期间的数据作为试验阶段的有效数据，同时对试验的前10天及后10天的数据也进行了相应的分析，详见图3。在图3中，1～10、11～35、36～45分别反映的是试验前10天、试验期间、试验后10天的波动情况。 
图3 回流比调整前后对比 从图3可以看出，试验期间及前后阶段，总磷去除率的变化较为稳定，试验期间的数值与平时无明显差别，但从其变化趋势来看，依然细微的呈现出与外回流比的变化成正比的趋势。因此，我们认为取消A2/0工艺的内回流、同时相应加大污泥回流比的做法，对提高除磷效果无显著作用。
相对总磷去除率而言，氨氮去除率的变化波动较大。虽然氨氮去除率的波动幅度远远小于外回流比的波动幅度，但依然明显的呈现出与回流比的变化成略微滞后的正比趋势。因此，我们的结论与同济大学任洁、顾国维等人的试验结论相反，我们认为取消A2/0工艺的内回流、同时相应加大并保持较高的污泥回流比的做法，有助于达到较高的脱氮效果。 结论 1、泥龄：在A2/O工艺中泥龄受硝化菌世代时间和除磷工艺两方面的影响。权衡这两方面，并结合实际运行数据，得出：A2/O工艺的泥龄一般为15～16天。
2、生物池溶氧值的运行控制是污水处理厂中至为重要的环节，该运行控制品质的好坏，直接关系到出水质量和污水厂的能耗的高低。溶解氧控制的主要目标是：确保供氧量满足有机物氧化分解过程动态变化的需要并且维持一个期望的混合液DO浓度：一般好氧段DO控制在2mg/L以上，而厌氧段和缺氧段，则DO越低越好，但由于回流和进水的影响，应保证厌氧段DO< 0.2mg/L，缺氧段DO< 0.5mg/L。用ORP来控制，则要保证厌氧段混合液的ORP应小于-250mV，缺氧段应控制在-100mV左右。
3、要有效提高总氮去除效果，必须保证BOD5／TKN＞4.0，最好在5.7之上。否则，应外加炭源，补充有机物的不足。
4、取消传统A2/0工艺的内回流、同时相应加大污泥回流比，除磷效果同传统A2/0工艺相当，氮的去除效果反而较优。 | 
