然而，生物脫氮除磷的過程中涉及硝化、反硝化、攝磷和釋磷等多個生化過程，而每個過程對微生物組成、基質類型及環(huán)境條件的要求存在許多差異。
在傳統(tǒng)A2O工藝的單泥系統(tǒng)中高效地完成脫氮和除磷兩個過程，就會發(fā)生各種矛盾沖突，比如泥齡的矛盾、碳源競爭、硝酸鹽及溶解氧（DO）殘余干擾等。
傳統(tǒng)A2O工藝存在的矛盾
01污泥齡矛盾
傳統(tǒng)A2O工藝屬于單泥系統(tǒng)，聚磷菌（PAOs）、反硝化菌和硝化菌等功能微生物混合生長于同一系統(tǒng)中，而各類微生物實現(xiàn)其功能最大化所需的泥齡不同：
1）自養(yǎng)硝化菌與普通異養(yǎng)好氧菌和反硝化菌相比，硝化菌的世代周期較長，欲使其成為優(yōu)勢菌群，需控制系統(tǒng)在長泥齡狀態(tài)下運行。冬季系統(tǒng)具有良好硝化效果時的污泥齡（SRT）需控制在30d以上；即使夏季，若SRT＜5d，系統(tǒng)的硝化效果將顯得極其微弱。
2）PAOs屬短世代周期微生物，甚至其最大世代周期（Gmax）都小于硝化菌的最小世代周期（Gmin）。
從生物除磷角度分析富磷污泥的排放是實現(xiàn)系統(tǒng)磷減量化的唯一渠道。
若排泥不及時，一方面會因PAOs的內源呼吸使胞內糖原（Glycogen）消耗殆盡，進而影響厭氧區(qū)乙酸鹽的吸收及聚-β-羥基烷酸（PHAs）的貯存，系統(tǒng)除磷率下降，嚴重時甚至造成富磷污泥磷的二次釋放；另一方面，SRT也影響到系統(tǒng)內PAOs和聚糖菌（GAOs）的優(yōu)勢生長。
在30℃的長泥齡（SRT≈10d）厭氧環(huán)境中，GAOs對乙酸鹽的吸收速率高于PAOs，使其在系統(tǒng)中占主導地位，影響PAOs釋磷行為的充分發(fā)揮。
02碳源競爭及硝酸鹽和DO殘余干擾
在傳統(tǒng)A2O脫氮除磷系統(tǒng)中，碳源主要消耗于釋磷、反硝化和異養(yǎng)菌的正常代謝等方面，其中釋磷和反硝化速率與進水碳源中易降解部分的含量有很大關系。一般而言，要同時完成脫氮和除磷兩個過程，進水的碳氮比（BOD5/ρ(TN)）＞4～5，碳磷比（BOD5/ρ(TP)）＞20～30。
當碳源含量低于此時，因前端厭氧區(qū)PAOs吸收進水中揮發(fā)性脂肪酸（VFAs）及醇類等易降解發(fā)酵產物完成其細胞內PHAs的合成，使得后續(xù)缺氧區(qū)沒有足夠的優(yōu)質碳源而抑制反硝化潛力的充分發(fā)揮，降低了系統(tǒng)對TN的脫除效率。
反硝化菌以內碳源和甲醇或VFAs類為碳源時的反硝化速率分別為17～48、120～900mg/(g˙d)。因反硝化不徹底而殘余的硝酸鹽隨外回流污泥進入厭氧區(qū)，反硝化菌將優(yōu)先于PAOs利用環(huán)境中的有機物進行反硝化脫氮，干擾厭氧釋磷的正常進行，最終影響系統(tǒng)對磷的高效去除。
一般，當厭氧區(qū)的NO3-N的質量濃度＞1.0mg/L時，會對PAOs釋磷產生抑制，當其達到3～4mg/L時，PAOs的釋磷行為幾乎完全被抑制，釋磷（PO43--P）速率降至2.4mg/(g˙d)。
按照回流位置的不同，溶解氧（DO）殘余干擾主要包括：
1）從分子態(tài)氧（O2）和硝酸鹽（NO3-N）作為電子受體的氧化產能數(shù)據分析，以O2作為電子受體的產能約為NO3-N的1.5倍，因此當系統(tǒng)中同時存在O2和NO3-N時，反硝化菌及普通異養(yǎng)菌將優(yōu)先以O2為電子受體進行產能代謝。
2）氧的存在破壞了PAOs釋磷所需的“厭氧壓抑”環(huán)境，致使厭氧菌以O2為終電子受體而抑制其發(fā)酵產酸作用，妨礙磷的正常釋放，同時也將導致好氧異養(yǎng)菌與PAOs進行碳源競爭。
一般厭氧區(qū)的DO的質量濃度應嚴格控制在0.2mg/L以下。從某種意義上來說硝酸鹽及DO殘余干擾釋磷或反硝化過程歸根還是功能菌對碳源的競爭問題。
傳統(tǒng)A2O工藝改進策略分析
01基于SRT矛盾的復合式
A2O工藝在傳統(tǒng)A2O工藝的好氧區(qū)投加浮動載體填料，使載體表面附著生長自養(yǎng)硝化菌，而PAOs和反硝化菌則處于懸浮生長狀態(tài)，這樣附著態(tài)的自養(yǎng)硝化菌的SRT相對獨立，其硝化速率受短SRT排泥的影響較小，甚至在一定程度上得到強化。
懸浮污泥SRT、填料投配比及投配位置的選擇不僅要考慮硝化的增強程度，還要考慮懸浮態(tài)污泥含量降低對系統(tǒng)反硝化和除磷的負面影響。
載體填料的投配并不意味可大幅度增加系統(tǒng)排泥量，縮短懸浮污泥SRT以提高系統(tǒng)除磷效率；相反，SRT的縮短可能降低懸浮態(tài)污泥（MLSS）含量，從而影響系統(tǒng)的反硝化效果，甚至造成除磷效果惡化。
有研究表明，當懸浮污泥SRT控制為5d時，復合式A2O工藝的硝化效果與傳統(tǒng)A2O工藝相比，兩者的硝化效果無明顯差異，復合式A2O工藝的載體填料不能完全獨立地發(fā)揮其硝化性能；若再降低懸浮污泥SRT則因系統(tǒng)懸浮污泥含量的降低致使硝酸鹽積累，影響厭氧磷的正常釋放。
02基于“碳源競爭”角度的工藝
解決傳統(tǒng)A2O工藝碳源競爭及其硝酸鹽和DO殘余干擾釋磷或反硝化的問題，主要集中在3方面：
針對碳源競爭采取的解決策略，如補充外碳源、反硝化和釋磷重新分配碳源（如倒置A2O工藝）等；
解決硝酸鹽干擾釋磷提出的工藝改革，如JHB、UCT、MUCT等工藝；
針對DO殘余干擾釋磷、反硝化的問題，可在好氧區(qū)末端增設適當容積的“非曝氣區(qū)”。
1、補充外碳源
補充外碳源是在不改變原有工藝池體結構及各功能區(qū)順序的情況下，針對短期內因水質波動引起碳源不足而提出的應急措施。一般供選擇的碳源可分為2類：
1）甲醇、乙醇、葡萄糖和乙酸鈉等有機化合物；
2）可替代有機碳源，如厭氧消化污泥上清液、木屑、牲畜或家禽糞便及含高碳源的工業(yè)廢水等。相對糖類、纖維素等高碳物質而言，因微生物以低分子碳水化合物（如，甲醇、乙酸鈉等）為碳源進行合成代謝時所需能量較大，使其更傾向于利用此類碳源進行分解代謝，如反硝化等。
任何外碳源的投加都要使系統(tǒng)經歷一定的適應期，方可達到預期的效果。
針對要解決的矛盾主體選擇合適的碳源投加點對系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和節(jié)能降耗至關重要。一般在厭氧區(qū)投加外碳源不僅能改善系統(tǒng)除磷效果，而且可增強系統(tǒng)的反硝化潛能；但是若反硝化碳源嚴重不足致使系統(tǒng)TN脫除欠佳時，應優(yōu)先考慮向缺氧區(qū)投加。
2、倒置A2O工藝及其改良工藝
傳統(tǒng)A2O工藝以犧牲系統(tǒng)的反硝化速率為前提，優(yōu)先考慮釋磷對碳源的需求，而將厭氧區(qū)置于工藝前端，缺氧區(qū)后置，忽視了釋磷本身并非除磷工藝的目的所在。
從除磷角度分析可知，倒置A2O工藝還具有2個優(yōu)勢：
“饑餓效應”。PAOs厭氧釋磷后直接進入生化效率較高的好氧環(huán)境，其在厭氧條件下形成的攝磷驅動力可以得到充分地利用。
“群體效應”。允許所有參與回流的污泥經歷完整的釋磷、攝磷過程。然而有研究者認為，倒置A2O工藝的布置形式。
3、JHB、UCT及改良UCT工藝
與分點進水倒置A2O工藝相比，JHB（亦稱A+A2O工藝）和UCT工藝的設計初衷是通過改變外回流位點以解決硝酸鹽、DO殘余干擾釋磷。
JHB工藝中的氮素的脫除主要發(fā)生在污泥反硝化區(qū)和缺氧區(qū)，且兩者的脫除量相當，污泥反硝化區(qū)的設置改變了氮素在各功能區(qū)的分配比例，使厭氧區(qū)能夠更好地專注于釋磷。
與倒置A2O工藝相同，對于低C/N進水而言，JHB工藝污泥反硝化區(qū)的設置可能會引起后續(xù)各功能區(qū)的碳源不足，為此也有必要采用分點進水方式。
與倒置A2O工藝不同，UCT工藝是在不改變傳統(tǒng)A2O工藝各功能區(qū)空間位置的情況下，污泥先回流至缺氧區(qū)，使其經歷反硝化脫氮后，再通過缺氧區(qū)的混合液回流至厭氧區(qū)，避免了回流污泥中硝酸鹽、DO對厭氧釋磷的干擾。
在進水C/N適中的情況下，缺氧區(qū)的反硝化作用可使回流至厭氧區(qū)的混合液中硝酸鹽的含量接近于0；而當進水C/N較低時，UCT工藝中的缺氧區(qū)可能無法實現(xiàn)氮的完全脫除，仍有部分硝酸鹽進入厭氧區(qū)，因此又產生了改良UCT工藝（MUCT）。
與UCT工藝相比，MUCT將傳統(tǒng)A2O工藝中的缺氧區(qū)分隔為2個獨立區(qū)域，前缺氧區(qū)接受來自二沉池的回流污泥，后缺氧區(qū)接受好氧區(qū)的硝化液，從而使外回流污泥的反硝化與內回流硝化液的反硝化完全分離，進一步減少了硝酸鹽對厭氧釋磷的影響。
無論UCT還是MUCT，回流系統(tǒng)的改變強化了厭氧、缺氧的交替環(huán)境，使其與JHB一樣，缺氧區(qū)容易富集反硝化PAOs，實現(xiàn)同步脫氮除磷。
03兼顧SRT矛盾及“碳源競爭”工藝
1、新型雙污泥脫氮除磷工藝
新型雙污泥脫氮除磷工藝（PASF）工藝也可謂是傳統(tǒng)A2O與曝氣生物濾池（BAF）的組合工藝，是以分相培養(yǎng)為基礎的雙泥系統(tǒng)，能更好地滿足各功能微生物對環(huán)境、營養(yǎng)物質及生存空間的最佳需求。
在工藝設計及運行過程中，通過縮短前端A2O工藝好氧區(qū)的HRT，將硝化過程從中分離而順序“嫁接”于二沉池后端的BAF。
對于PAOs的厭氧釋磷而言，因前端的污泥單元不承擔硝化功能，在理想條件下外回流污泥中不含有硝酸鹽，為PAOs釋磷創(chuàng)造了良好的“壓抑”環(huán)境，使其優(yōu)先利用原水中的VFAs類物質合成PHAs并釋放磷；
再者，也因長SRT硝化菌以生物膜形式固著生長在填料表面而短SRT的PAOs和反硝化菌呈懸浮態(tài)生長在前端的污泥單元，實現(xiàn)了硝化菌與反硝化菌、PAOs等功能微生物的SRT分離，緩解了SRT矛盾。
決定缺氧區(qū)反硝化效果的因素主要有2個：進入缺氧區(qū)的優(yōu)質碳源（VFAs和PHAs）含量及來自BAF的內回流硝化液中的硝酸鹽含量。
當進水C/N較高時，硝酸鹽成為反硝化的限制因子，隨著內回流比的增大缺氧區(qū)異養(yǎng)反硝化效果也相應提高，但升高幅度卻呈遞減趨勢；
而當進水C/N較低時，因碳源成為反硝化的限制因子，根據異養(yǎng)反硝化菌和反硝化PAOs對電子受體的競爭機制，適當提高內回流硝酸鹽負荷的方式刺激反硝化聚磷菌（DPAOs）的優(yōu)勢生長，使其以硝酸鹽為電子受體，并以PHAs為電子供體進行同步反硝化脫氮除磷，實現(xiàn)“一碳兩用”，同時可節(jié)省系統(tǒng)的能耗，減少污泥產量。
2、雙循環(huán)兩相生物處理工藝
雙循環(huán)兩相生物處理工藝（BICT）是在序批式活性污泥法的基礎上，增設獨立的生物膜硝化反應器，使自養(yǎng)硝化菌與反硝化菌、PAOs等異養(yǎng)菌分相培養(yǎng)，以克服脫氮與除磷間的SRT矛盾及硝酸鹽、DO干擾釋磷而開發(fā)的污水處理新工藝，其主體單元由厭氧生物選擇器、序批式懸浮污泥主反應器、生物膜硝化反應器組成。
該工藝正常運行時主要完成4個操作過程：
1）進水、曝氣攪拌+污泥回流
原水與沉淀池的回流污泥在厭氧生物選擇器內混合接觸，借助高負荷梯度產生的“選擇壓力”篩選出具有良好絮凝性的細菌，并使PAOs厭氧釋磷。此時，主反應器在曝氣攪拌的作用下，完成COD的去除及PAOs的超量攝磷；
2）缺氧攪拌+硝化液回流
主反應器接受來自生物膜反應器的硝化液，在機械攪拌作用下，完成反硝化脫氮，同時被擠出的混合液進入沉淀池，經沉淀分離后上清液進入生物膜硝化反應器；
3）再曝氣（可選做）
吹脫污泥中包裹的氮氣以利于泥水分離，也可強化PAOs的好氧攝磷；
4）靜止沉淀、潷水
靜止沉淀的同時排出富磷污泥。此工藝獨立硝化反應單元的設置消除了SRT與硝化的高度關聯(lián)性，SRT不再是影響系統(tǒng)脫氮效率的限制因子。
3、BCFS工藝
BCFS工藝（BiologischeChemischeFosfaatStikstofverwijdering）可實現(xiàn)磷的完全去除和氮的最佳脫除。
與UCT工藝相比，BCFS工藝在主流線上增設2個反應區(qū)——接觸區(qū)和混合區(qū)。
介于厭氧區(qū)與缺氧區(qū)之間的接觸區(qū)相當于第2選擇池，可以有效控制絲狀菌的異常生長，防止污泥膨脹的發(fā)生；另外，也因回流污泥先回流于此進行反硝化脫氮反應，給PAOs厭氧釋磷營造了良好的“壓抑”環(huán)境。
介于缺氧區(qū)與好氧區(qū)之間的混合區(qū)相當于一個“機動單元”，可通過曝氣系統(tǒng)的啟閉靈活地控制其前端好氧區(qū)和后端缺氧區(qū)的氧化還原電位，也可在低C/N條件下誘導反硝化PAOs成為優(yōu)勢菌群而發(fā)揮同步脫氮除磷，實現(xiàn)“一碳兩用”。
詳解污水處理A2O工藝技術改造路線
污水處理傳統(tǒng)A2O工藝是一項具有脫氮除磷功能的典型污水處理技術，該工藝結構簡單、水力停留時間（HRT）短且易于控制，多數(shù)污水廠都是采用傳統(tǒng)A2O工藝進行污水處理。
然而，生物脫氮除磷的過程中涉及硝化、反硝化、攝磷和釋磷等多個生化過程，而每個過程對微生物組成、基質類型及環(huán)境條件的要求存在許多差異。
在傳統(tǒng)A2O工藝的單泥系統(tǒng)中高效地完成脫氮和除磷兩個過程，就會發(fā)生各種矛盾沖突，比如泥齡的矛盾、碳源競爭、硝酸鹽及溶解氧（DO）殘余干擾等。
傳統(tǒng)A2O工藝存在的矛盾
01污泥齡矛盾
傳統(tǒng)A2O工藝屬于單泥系統(tǒng)，聚磷菌（PAOs）、反硝化菌和硝化菌等功能微生物混合生長于同一系統(tǒng)中，而各類微生物實現(xiàn)其功能最大化所需的泥齡不同：
1）自養(yǎng)硝化菌與普通異養(yǎng)好氧菌和反硝化菌相比，硝化菌的世代周期較長，欲使其成為優(yōu)勢菌群，需控制系統(tǒng)在長泥齡狀態(tài)下運行。冬季系統(tǒng)具有良好硝化效果時的污泥齡（SRT）需控制在30d以上；即使夏季，若SRT＜5d，系統(tǒng)的硝化效果將顯得極其微弱。
2）PAOs屬短世代周期微生物，甚至其最大世代周期（Gmax）都小于硝化菌的最小世代周期（Gmin）。
從生物除磷角度分析富磷污泥的排放是實現(xiàn)系統(tǒng)磷減量化的唯一渠道。
若排泥不及時，一方面會因PAOs的內源呼吸使胞內糖原（Glycogen）消耗殆盡，進而影響厭氧區(qū)乙酸鹽的吸收及聚-β-羥基烷酸（PHAs）的貯存，系統(tǒng)除磷率下降，嚴重時甚至造成富磷污泥磷的二次釋放；另一方面，SRT也影響到系統(tǒng)內PAOs和聚糖菌（GAOs）的優(yōu)勢生長。
在30℃的長泥齡（SRT≈10d）厭氧環(huán)境中，GAOs對乙酸鹽的吸收速率高于PAOs，使其在系統(tǒng)中占主導地位，影響PAOs釋磷行為的充分發(fā)揮。
02碳源競爭及硝酸鹽和DO殘余干擾
在傳統(tǒng)A2O脫氮除磷系統(tǒng)中，碳源主要消耗于釋磷、反硝化和異養(yǎng)菌的正常代謝等方面，其中釋磷和反硝化速率與進水碳源中易降解部分的含量有很大關系。一般而言，要同時完成脫氮和除磷兩個過程，進水的碳氮比（BOD5/ρ(TN)）＞4～5，碳磷比（BOD5/ρ(TP)）＞20～30。
當碳源含量低于此時，因前端厭氧區(qū)PAOs吸收進水中揮發(fā)性脂肪酸（VFAs）及醇類等易降解發(fā)酵產物完成其細胞內PHAs的合成，使得后續(xù)缺氧區(qū)沒有足夠的優(yōu)質碳源而抑制反硝化潛力的充分發(fā)揮，降低了系統(tǒng)對TN的脫除效率。
反硝化菌以內碳源和甲醇或VFAs類為碳源時的反硝化速率分別為17～48、120～900mg/(g˙d)。因反硝化不徹底而殘余的硝酸鹽隨外回流污泥進入厭氧區(qū)，反硝化菌將優(yōu)先于PAOs利用環(huán)境中的有機物進行反硝化脫氮，干擾厭氧釋磷的正常進行，最終影響系統(tǒng)對磷的高效去除。
一般，當厭氧區(qū)的NO3-N的質量濃度＞1.0mg/L時，會對PAOs釋磷產生抑制，當其達到3～4mg/L時，PAOs的釋磷行為幾乎完全被抑制，釋磷（PO43--P）速率降至2.4mg/(g˙d)。
按照回流位置的不同，溶解氧（DO）殘余干擾主要包括：
1）從分子態(tài)氧（O2）和硝酸鹽（NO3-N）作為電子受體的氧化產能數(shù)據分析，以O2作為電子受體的產能約為NO3-N的1.5倍，因此當系統(tǒng)中同時存在O2和NO3-N時，反硝化菌及普通異養(yǎng)菌將優(yōu)先以O2為電子受體進行產能代謝。
2）氧的存在破壞了PAOs釋磷所需的“厭氧壓抑”環(huán)境，致使厭氧菌以O2為終電子受體而抑制其發(fā)酵產酸作用，妨礙磷的正常釋放，同時也將導致好氧異養(yǎng)菌與PAOs進行碳源競爭。
一般厭氧區(qū)的DO的質量濃度應嚴格控制在0.2mg/L以下。從某種意義上來說硝酸鹽及DO殘余干擾釋磷或反硝化過程歸根還是功能菌對碳源的競爭問題。
傳統(tǒng)A2O工藝改進策略分析
01基于SRT矛盾的復合式
A2O工藝在傳統(tǒng)A2O工藝的好氧區(qū)投加浮動載體填料，使載體表面附著生長自養(yǎng)硝化菌，而PAOs和反硝化菌則處于懸浮生長狀態(tài)，這樣附著態(tài)的自養(yǎng)硝化菌的SRT相對獨立，其硝化速率受短SRT排泥的影響較小，甚至在一定程度上得到強化。
懸浮污泥SRT、填料投配比及投配位置的選擇不僅要考慮硝化的增強程度，還要考慮懸浮態(tài)污泥含量降低對系統(tǒng)反硝化和除磷的負面影響。
載體填料的投配并不意味可大幅度增加系統(tǒng)排泥量，縮短懸浮污泥SRT以提高系統(tǒng)除磷效率；相反，SRT的縮短可能降低懸浮態(tài)污泥（MLSS）含量，從而影響系統(tǒng)的反硝化效果，甚至造成除磷效果惡化。
有研究表明，當懸浮污泥SRT控制為5d時，復合式A2O工藝的硝化效果與傳統(tǒng)A2O工藝相比，兩者的硝化效果無明顯差異，復合式A2O工藝的載體填料不能完全獨立地發(fā)揮其硝化性能；若再降低懸浮污泥SRT則因系統(tǒng)懸浮污泥含量的降低致使硝酸鹽積累，影響厭氧磷的正常釋放。
02基于“碳源競爭”角度的工藝
解決傳統(tǒng)A2O工藝碳源競爭及其硝酸鹽和DO殘余干擾釋磷或反硝化的問題，主要集中在3方面：
針對碳源競爭采取的解決策略，如補充外碳源、反硝化和釋磷重新分配碳源（如倒置A2O工藝）等；
解決硝酸鹽干擾釋磷提出的工藝改革，如JHB、UCT、MUCT等工藝；
針對DO殘余干擾釋磷、反硝化的問題，可在好氧區(qū)末端增設適當容積的“非曝氣區(qū)”。
1、補充外碳源
補充外碳源是在不改變原有工藝池體結構及各功能區(qū)順序的情況下，針對短期內因水質波動引起碳源不足而提出的應急措施。一般供選擇的碳源可分為2類：
1）甲醇、乙醇、葡萄糖和乙酸鈉等有機化合物；
2）可替代有機碳源，如厭氧消化污泥上清液、木屑、牲畜或家禽糞便及含高碳源的工業(yè)廢水等。相對糖類、纖維素等高碳物質而言，因微生物以低分子碳水化合物（如，甲醇、乙酸鈉等）為碳源進行合成代謝時所需能量較大，使其更傾向于利用此類碳源進行分解代謝，如反硝化等。
任何外碳源的投加都要使系統(tǒng)經歷一定的適應期，方可達到預期的效果。
針對要解決的矛盾主體選擇合適的碳源投加點對系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和節(jié)能降耗至關重要。一般在厭氧區(qū)投加外碳源不僅能改善系統(tǒng)除磷效果，而且可增強系統(tǒng)的反硝化潛能；但是若反硝化碳源嚴重不足致使系統(tǒng)TN脫除欠佳時，應優(yōu)先考慮向缺氧區(qū)投加。
2、倒置A2O工藝及其改良工藝
傳統(tǒng)A2O工藝以犧牲系統(tǒng)的反硝化速率為前提，優(yōu)先考慮釋磷對碳源的需求，而將厭氧區(qū)置于工藝前端，缺氧區(qū)后置，忽視了釋磷本身并非除磷工藝的目的所在。
從除磷角度分析可知，倒置A2O工藝還具有2個優(yōu)勢：
“饑餓效應”。PAOs厭氧釋磷后直接進入生化效率較高的好氧環(huán)境，其在厭氧條件下形成的攝磷驅動力可以得到充分地利用。
“群體效應”。允許所有參與回流的污泥經歷完整的釋磷、攝磷過程。然而有研究者認為，倒置A2O工藝的布置形式。
3、JHB、UCT及改良UCT工藝
與分點進水倒置A2O工藝相比，JHB（亦稱A+A2O工藝）和UCT工藝的設計初衷是通過改變外回流位點以解決硝酸鹽、DO殘余干擾釋磷。
JHB工藝中的氮素的脫除主要發(fā)生在污泥反硝化區(qū)和缺氧區(qū)，且兩者的脫除量相當，污泥反硝化區(qū)的設置改變了氮素在各功能區(qū)的分配比例，使厭氧區(qū)能夠更好地專注于釋磷。
與倒置A2O工藝相同，對于低C/N進水而言，JHB工藝污泥反硝化區(qū)的設置可能會引起后續(xù)各功能區(qū)的碳源不足，為此也有必要采用分點進水方式。
與倒置A2O工藝不同，UCT工藝是在不改變傳統(tǒng)A2O工藝各功能區(qū)空間位置的情況下，污泥先回流至缺氧區(qū)，使其經歷反硝化脫氮后，再通過缺氧區(qū)的混合液回流至厭氧區(qū)，避免了回流污泥中硝酸鹽、DO對厭氧釋磷的干擾。
在進水C/N適中的情況下，缺氧區(qū)的反硝化作用可使回流至厭氧區(qū)的混合液中硝酸鹽的含量接近于0；而當進水C/N較低時，UCT工藝中的缺氧區(qū)可能無法實現(xiàn)氮的完全脫除，仍有部分硝酸鹽進入厭氧區(qū)，因此又產生了改良UCT工藝（MUCT）。
與UCT工藝相比，MUCT將傳統(tǒng)A2O工藝中的缺氧區(qū)分隔為2個獨立區(qū)域，前缺氧區(qū)接受來自二沉池的回流污泥，后缺氧區(qū)接受好氧區(qū)的硝化液，從而使外回流污泥的反硝化與內回流硝化液的反硝化完全分離，進一步減少了硝酸鹽對厭氧釋磷的影響。
無論UCT還是MUCT，回流系統(tǒng)的改變強化了厭氧、缺氧的交替環(huán)境，使其與JHB一樣，缺氧區(qū)容易富集反硝化PAOs，實現(xiàn)同步脫氮除磷。
03兼顧SRT矛盾及“碳源競爭”工藝
1、新型雙污泥脫氮除磷工藝
新型雙污泥脫氮除磷工藝（PASF）工藝也可謂是傳統(tǒng)A2O與曝氣生物濾池（BAF）的組合工藝，是以分相培養(yǎng)為基礎的雙泥系統(tǒng)，能更好地滿足各功能微生物對環(huán)境、營養(yǎng)物質及生存空間的最佳需求。
在工藝設計及運行過程中，通過縮短前端A2O工藝好氧區(qū)的HRT，將硝化過程從中分離而順序“嫁接”于二沉池后端的BAF。
對于PAOs的厭氧釋磷而言，因前端的污泥單元不承擔硝化功能，在理想條件下外回流污泥中不含有硝酸鹽，為PAOs釋磷創(chuàng)造了良好的“壓抑”環(huán)境，使其優(yōu)先利用原水中的VFAs類物質合成PHAs并釋放磷；
再者，也因長SRT硝化菌以生物膜形式固著生長在填料表面而短SRT的PAOs和反硝化菌呈懸浮態(tài)生長在前端的污泥單元，實現(xiàn)了硝化菌與反硝化菌、PAOs等功能微生物的SRT分離，緩解了SRT矛盾。
決定缺氧區(qū)反硝化效果的因素主要有2個：進入缺氧區(qū)的優(yōu)質碳源（VFAs和PHAs）含量及來自BAF的內回流硝化液中的硝酸鹽含量。
當進水C/N較高時，硝酸鹽成為反硝化的限制因子，隨著內回流比的增大缺氧區(qū)異養(yǎng)反硝化效果也相應提高，但升高幅度卻呈遞減趨勢；
而當進水C/N較低時，因碳源成為反硝化的限制因子，根據異養(yǎng)反硝化菌和反硝化PAOs對電子受體的競爭機制，適當提高內回流硝酸鹽負荷的方式刺激反硝化聚磷菌（DPAOs）的優(yōu)勢生長，使其以硝酸鹽為電子受體，并以PHAs為電子供體進行同步反硝化脫氮除磷，實現(xiàn)“一碳兩用”，同時可節(jié)省系統(tǒng)的能耗，減少污泥產量。
2、雙循環(huán)兩相生物處理工藝
雙循環(huán)兩相生物處理工藝（BICT）是在序批式活性污泥法的基礎上，增設獨立的生物膜硝化反應器，使自養(yǎng)硝化菌與反硝化菌、PAOs等異養(yǎng)菌分相培養(yǎng)，以克服脫氮與除磷間的SRT矛盾及硝酸鹽、DO干擾釋磷而開發(fā)的污水處理新工藝，其主體單元由厭氧生物選擇器、序批式懸浮污泥主反應器、生物膜硝化反應器組成。
該工藝正常運行時主要完成4個操作過程：
1）進水、曝氣攪拌+污泥回流
原水與沉淀池的回流污泥在厭氧生物選擇器內混合接觸，借助高負荷梯度產生的“選擇壓力”篩選出具有良好絮凝性的細菌，并使PAOs厭氧釋磷。此時，主反應器在曝氣攪拌的作用下，完成COD的去除及PAOs的超量攝磷；
2）缺氧攪拌+硝化液回流
主反應器接受來自生物膜反應器的硝化液，在機械攪拌作用下，完成反硝化脫氮，同時被擠出的混合液進入沉淀池，經沉淀分離后上清液進入生物膜硝化反應器；
3）再曝氣（可選做）
吹脫污泥中包裹的氮氣以利于泥水分離，也可強化PAOs的好氧攝磷；
4）靜止沉淀、潷水
靜止沉淀的同時排出富磷污泥。此工藝獨立硝化反應單元的設置消除了SRT與硝化的高度關聯(lián)性，SRT不再是影響系統(tǒng)脫氮效率的限制因子。
3、BCFS工藝
BCFS工藝（BiologischeChemischeFosfaatStikstofverwijdering）可實現(xiàn)磷的完全去除和氮的最佳脫除。
與UCT工藝相比，BCFS工藝在主流線上增設2個反應區(qū)——接觸區(qū)和混合區(qū)。
介于厭氧區(qū)與缺氧區(qū)之間的接觸區(qū)相當于第2選擇池，可以有效控制絲狀菌的異常生長，防止污泥膨脹的發(fā)生；另外，也因回流污泥先回流于此進行反硝化脫氮反應，給PAOs厭氧釋磷營造了良好的“壓抑”環(huán)境。
介于缺氧區(qū)與好氧區(qū)之間的混合區(qū)相當于一個“機動單元”，可通過曝氣系統(tǒng)的啟閉靈活地控制其前端好氧區(qū)和后端缺氧區(qū)的氧化還原電位，也可在低C/N條件下誘導反硝化PAOs成為優(yōu)勢菌群而發(fā)揮同步脫氮除磷，實現(xiàn)“一碳兩用”。
來源:環(huán)保水圈
