时，需要的水力停留时间较Ａ/Ｏ脱氮工艺短，因而可节省投资。ＯｒｂａｌＳｉｍ ｐｒｅ工艺是Ｅｎｖｉｒｏ公司将同步硝化反硝化原理在Ｏｒｂａｌ氧化沟上的应用，属前置同步硝化反硝化的Ｏｒｂａｌ氧化沟。ＯｒｂａｌＳｉｍ ｐｒｅ一般分三沟串联，第一沟进行同步硝化反硝化，第二、三沟进行硝化。ＯＡＯ是日本应用同步硝化反硝化开发的工艺。
Ａ/Ｏ生物除磷的基础是:聚磷菌在厌氧状态下释放磷，在好氧状态下大量吸收磷。在实际的Ａ2 /Ｏ系统中，发现混合液中磷的浓度经缺氧区之后降低了50%以上。这说明，聚磷菌在缺氧状态下亦能大量吸收磷。后来的一系列实验也证明，聚磷菌在分解有机物，为大量吸收磷获取能量的过程中，更易以ＮＯ-3为最终电子受体。即聚磷菌在缺氧状态下的吸磷速率要高于好氧状态下的吸磷速率，亦即聚磷菌也能进行反硝化。虽然这一现象的原因尚不清楚，但已经出现基于这一现象的两种最新脱氮除磷工艺:Ｄｅｐｈａｎｏｘ工艺、ＢＣＦＳ工艺。
以上工艺特别适于反硝化聚磷菌的繁殖，实现脱氮与除磷的有机结合。传统的硝化过程系将氨氮氧化为亚硝酸氮，再氧化为硝酸氮。反硝化系将硝酸氮逐步还原为Ｎ2。
在超高胺氮负荷Ａ/Ｏ脱氮系统中，人们发现通过控制温度和ｐＨ，可使硝化只进行到亚硝酸氮，然后将亚硝酸氮进行反硝化，从而实现脱氮。这一“短路”脱氮过程可以降低系统的水力停留时间和耗氧量。对应的有ＳＨＡＲＯＮ工艺。该工艺适合于胺氮浓度很高的消化回流或垃圾填埋渗滤液的脱氮,，投资和运行费用均低于Ａ/Ｏ脱氮工艺，温度可控制在35℃,ｐＨ控制在7～8。 6. 投料和投加载体方面的改进
向活性污泥工艺的曝气池中投加一些具有吸附性能的活性材料可以提高污泥浓度，显著改善污泥的沉降性能。较早的工艺有ＰＡＣＴ工艺，即粉末活性炭活性污泥工艺。由于粉末活性炭的成本较高，再生也较困难，ＰＡＣＴ应用不多。近年来出现了所谓的Ｌｕｚｅｎａｃ工艺。该工艺采用的投加材料为滑石，,主要成分为水合硅酸镁[ＭｇＳｉＯ3410(ＯＨ)2]，使投料活性污泥工艺的运行成本大大降低。
在曝气池内加入载体，可提高活性污泥浓度，使系统的水力停留时间大大缩短。很多国家在这方面进行了大量的研究和实践，摸索出了一批合适的载体类型。国际上较有代表性的工艺有ＫＭＴ工艺、Ｃａｐｔｏｒ工艺、Ｂｉｏｆｏｒ工艺、Ｌｉｎｐｏｒ工艺和ＩＦＡＳ工艺。其中ＩＦＡＳ工艺为集成固定膜活性污泥工艺，其余均为悬浮态生物膜活性污泥工艺：ＫＭＴ为挪威和瑞典工艺，载体材质采用聚乙烯塑料，为直径7ｍｍ,高12ｍｍ的空心圆柱，Ｃａｐｔｏｒ为美国工艺，它采用聚氨酯材料，是12ｍｍ×25ｍｍ×25ｍｍ的长方体，Ｌｉｎｐｏｒ为德国工艺，是12ｍｍ×12ｍｍ×12ｍｍ的立方体，Ｂｉｏ ｆｏｒ为法国工艺,载体为3ｍｍ左右的不规则砂质颗粒。 7. 污泥膨胀和生物泡沫问题
1932年法国人Ｄｏｎａｌｄｓｏ首先发现了活性污泥中的丝状菌膨胀问题。1969年，Ａｎｏｎ首先在美国的Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ污水处理厂发现了生物泡沫问题。从污泥膨胀和生物泡沫出现之日起，人们就开始研究其产生的原因，寻 找控制对策，但直到现在并没有解决。
应该说，在污泥膨胀控制方面，也取得了许多重要进展，但这些进展落后于新工艺带来的新膨胀问题。1975年，Ｅｉｋｅｌｂｏｏｍ系统地总结出了一套丝状微生物分类及鉴别方法，为控制污泥膨胀提供了基础。1973年，Ｃｈｕｄｏｂａ提
出了ＫＳＴ理论(动力学选择)和生物选择器的概念，为控制污泥膨胀找到了一个正确的方向。 1977年，Ｃｏｏｐｅｒ提出了缺氧选择器的概念，Ｓｐｅｃｔｏｒ提出了厌氧选择器的概念。80年代末，Ｊｅｎｋ ｉｎｓ提出了ＭＳＴ理论(代谢选择)，并结合80年代的实践成果，系统地提出了好氧选择器、缺氧选择器及厌氧选择器的理论和设计方法。世界各地的大量实践证明，生物选择器能永久性地控制由以下丝状菌导致的污泥膨胀：021Ｎ;Ｔｈｉｏｔｈｒｉｘ、Ｓ.ｎａｔａｎｓ;1701、Ｎ.ｌｉｍｉｃｏｌａ、Ｈ.ｈｙｄｒｏｓｓｉｓ。遗憾的是，以上种类只是导致中等污泥负荷活性污泥膨胀的丝状菌。在低负荷系统中，以上丝状菌一般不会成为优势种类。尤其在脱氮除磷系统中，厌氧区和缺氧区本身就具有代谢选择功能，使以上种类失去了繁殖的可能。
在丹麦、瑞典、荷兰、德国、法国、意大利、英国、南非和澳大利亚等国家几千座处理厂进行的调查表明：生物脱氮除磷活性污泥系统更容易产生丝状菌污泥膨胀。常见的丝状菌为：Ｍ.ｐａｒｖｉｃｅｌｌａ0092;Ｎｏｃａｄｉａｓｐｐ.;0675;1851;0041。其中,Ｍ.ｐａｒｖｉｃｅｌｌａ是导致污泥膨胀的最主要种类。Ｎｏｃａｒｄｉａｓｓｐ.是导致生物泡沫的主要种类。Ｍ.ｐａｒｖｉ ｃｅｌｌａ也常导致泡沫，其产生的泡沫比Ｎｏｃａｒｄｉａ产生的泡沫更加粘稠，常称之为生物浮渣。Ｍ.ｐａｒｖｉｃｅｌｌａ产生的污泥膨胀及浮渣出现在较冷的季节，有时能从秋末持续到初春。而Ｎｏｃａｒｄｉａｓｐｐ.产生的泡沫常出现在夏季。污泥膨胀和生物浮渣及泡沫问题会严重干扰处理厂的运行控制和维护管理。污泥膨胀会使整个工艺状态偏离控制要求,严重时则造成污泥流失,导致运行失败。
生物泡沫对运行的影响有时会达到难以想象的程度。澳大利亚某处理厂由Ｍ.ｐａｒｖｉｃｅｌｌａ导致的生物浮渣，最厚达到1 5ｍ。瑞典斯德歌尔摩的Ｈｉｌｍ ｍｅｒｆｊａｒｄｅｎ处理厂自1994年以来一直存在着严重的生物泡沫。该厂的泡沫曾随排泥进入消化池，然后自沼气管道进入了沼气锅炉。美国某处理厂曾出现大量浮渣堵塞了消化池液面至池盖之间的空间,使初沉出水无法流入曝气池。美国另一处理厂生物浮渣严重时,核算发现曝气池内45%的ＭＬＳＳ(活性污泥中悬浮固体含量)转移到了浮渣中。理论上不能证明生物选择器能控制Ｍ.ｐａｒｖｉｃｅｌｌａ产生的膨胀和浮渣，以及Ｎｏｃａｒｄｉａｓｐｐ.产生的泡沫。实践中也基本没有成功的经验。许多污水厂曾尝试加氯杀灭Ｍ.ｐａｒｖｉｃｅｌｌａ，但收效不大。因其菌丝有相当部分深藏在絮体内部。虽然世界各地进行了大量的研究和实践,目前仍没有找到控制Ｍ.ｐａｒｖｉｃｅｌｌａ的对策。
对该种丝状菌初步进行的一些纯培养研究发现:厌氧、缺氧、好氧交替循环的环境,尤其适合该种丝状菌大量繁殖。因此,为脱氮除磷设置的工艺状态,恰恰为Ｍ.ｐａｒｖｉｃｅｌｌａ的大量繁殖创造了条件。或许,Ｍ.ｐａｒｖｉｃｅｌｌａ是留待下世纪解决的一个课题。 8. 活性污泥工艺发展趋势 通过几十年的研究与实践，活性污泥工艺已经成为一种比较完善的工艺。在池形、运行方式、曝气方式、载体等方面已经很难有较大的发展。用常规手段也已经很难在生物学方面有所突破。该工艺未来两个大的方向是膜分离技术和分子生物学技术的应用。 ", 膜分离技术的应用
用膜分离代替沉淀进行泥水分离,可带来活性污泥工艺的以下变化: 1) 不再存在污泥膨胀问题。在调控活性污泥系统时,不必再考虑污泥的沉降性能问题,从而使工艺控制大大简化。
2) 曝气池的污泥浓度将大大提高(ＭＬＳＳ可以大于20000ｍｇ/Ｌ)从而使系统可在超大泥龄、超低负荷状态下运行,充分满足去除各种污染物质的需要。 3) 在同样的处理要求下,可使曝气池容积大大减小,节省处理厂的占地面积 4) 污泥浓度的提高,将要求较高的曝气速率,因而纯氧曝气将随着膜分离而被大量采用。
5) 虽然膜分离目前还存在易堵塞等方面问题,但这些问题正逐步得到解决。 ", 分子生物技术的应用
目前分子生物技术已开始应用于污水处理领域。为搞清聚磷菌除磷的生化机理，已开始用分子诊断技术获取聚磷菌的遗传信息。现在从活性污泥中已发现的30多种丝状菌中，只有4种准确命名及生物分类学定位，因为这些丝状菌大部分无法进行分离纯培养。目前正用分子诊断技术进行这些丝状菌的生物学定位,以进一步准确了解其特性。 分子诊断技术的大量应用，活性污泥微生物基因库的建立，在此基础上用基因技术培育具有高效活性的污泥菌种，进一步提高处理效果，是未来发展的方向。
(二) 传统活性污泥法（ASP）
活性污泥工艺是污水处理的主要工艺。在全球近6万座城市污水处理厂中，有3万多座采用活性污泥工艺，而其余多为规模很小的稳定塘系统。
活性污泥工艺本世纪初出现于英国，之后迅速在欧美得到应用。早在20年代初，我国上海就建成了采用活性污泥工艺的污水处理厂。30年代初，日本也开始采用活性污泥工艺处理污水。60年代以前，各地采用的活性污泥工艺与最初形式基本一致，称为传统活性污泥工艺，亦称普通曝气法。 传统活性污泥工艺出现最早，至今仍有较强的生命力。传统活性污泥法处理效果好，经验多，适应大的污水量，对于大厂可集中建污泥消化池，所产生沼气可作能源利用。
传统活性污泥法的不足之处是只能作为常规二级处理，不具备脱氮除磷功能。若只要求去除有机污染物时，传统活性污泥工艺仍是一种可行的选择。 传统活性污泥工艺采用中等污泥负荷，曝气池为连续推流式。目前仍有大批采用传统活性污泥工艺的处理厂在运行。
(三) A/O法(Anaerobic—Oxic)
A/O法有两种，一是用于高效脱磷的厌氧－好氧工艺，一是用于脱氮的缺氧－好氧工艺。通常在好氧活性污泥法处理系统前，增加一段缺氧或厌氧生物处理过程。 ", A/O脱氮活性污泥法
缺氧－好氧工艺是最基本的硝化、反硝化脱氮工艺。在缺氧段，反硝化菌利用污水中的有机碳作为电子供体，以硝酸盐作为电子受体进行“无氧呼吸”，将回流液中硝态氮还原成氮气释放出来，完成反硝化过程；在好氧段，硝化菌把污水中的氨氮氧化成硝酸盐，再向缺氧池回流，为脱氮作好必要的准备。这样，缺氧段、好氧段微生物互不相混，各自始终处于最佳生态环境中，不受厌氧、好氧环境交替的抑制作用，该系统停留时间短、脱氮效果好。 ", A/O除磷活性污泥法
A/O除磷活性污泥法只除磷不脱氮，适用于某些对磷的排放要求很严格，对氮的排放要求不高的场合。严格来讲，A/O除磷活性污泥法不属于A2/O法，当然也谈不上是A2/O工艺的改进工艺。但是，通过十几年来的工程实践，发现在我国南方一些城市A/O除磷活性污泥法有很大适应性，原因是这些城市的污水浓度普遍偏低，一般BOD在40~80mg/L左右甚至更低，采用A25/O工艺不仅造成投资浪费，构筑物和设备闲置，而且由于碳源不足，脱氮效果很差，达不到预期目标。另外，人们已经认识到在某些场合（如封闭性水体等）除磷比脱氮更为重要。因此某些原先采用A2/O工艺的城市新建的污水厂又开始采用A/O除磷活性污泥法，如广州、泉州、潮州等。从这个意义上讲，A/O除磷活性污泥法在某种程度上也不失为传统A2/O工艺的替代工艺。
(四) A2/O法(Anaerobic—Anoxic—Oxic)
A2/O（A/A/O）法是既除氮又除磷的工艺，它是厌氧—缺氧—好氧生物脱氮除磷工艺的一种，A2／O工艺于70年代由美国专家在厌氧—好氧除磷工艺(A／O)的基础上开发出来的，该工艺具有脱氮除磷的功能，是一种深度二级处理工艺。 该工艺在厌氧—好氧除磷工艺(A2／O)中加一缺氧池，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(DO<0.3mg/L)，释放出聚磷菌，在好氧状况下又将其更多吸收，以剩余污泥的形式排出系统。 二是脱氮，缺氧段要控制DO<0.7 mg/L，由于兼氧脱氮菌的作用，利用水中BOD作为氢供给体(有机碳源)，将来自好氧池混合液中的硝酸盐及亚硝酸盐还原成氮气逸入大气，达到脱氮的目的。为有效脱氮除磷，对一般的城市污水，COD/TKN为3.5～7.0(完全脱氮COD/TKN>12.5)，BOD/TKN为1.5～3.5，COD/TP为30～60，BOD/TP为16～40(一般应＞20)。 ", A2/O工艺流程及原理 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，本池主要功能为释放磷，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污水中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N释放至空气，因此BOD 25浓度下降，NO3-N浓度大幅度下降，而磷的变化很小。 在好氧池中，有机物被微生物生化降解，而继续下降；有机氮被氨化继而被硝化，使NH3-N浓度显著下降，但随着硝化过程使NO3-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工艺它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。厌氧池和好氧池联合完成除磷功能。 ", A2/O工艺的特点
1) 厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类微生物菌群的有机配合，能同时具有去除有机物、脱氮除磷的功能。
2) 在同时脱氧除磷去除有机物的工艺中，该工艺流程最为简单，总的水力停留时间也少于同类其他工艺。
3) 在厌氧—缺氧—好氧交替运行下，丝状菌不会大量繁殖，SVI一般小于100，
不会发生污泥膨胀。
4) 污泥中磷含量高，一般为2.5％以上。
5) 脱氮效果受混合液回流比大小的影响,除磷效果则受回流污泥中夹带DO和硝酸态氧的影响，因而脱氮除磷效率不可能很高。 ", A2/O工艺改良
城市污水脱氮除磷处理工艺一般分为A2/O法、氧化沟法和SBR法三大类，以A2/O法为主流工艺。随着技术的进步，三大类工艺均在不断发展和改进之中，氧化沟法出现了三沟式、DE型、DT型、卡鲁塞尔2000型（甚至3000型）等，SBR法出现了ICEAS法、CASS法、Unitank法和MSBR法等。和氧化沟法、SBR法工艺的不断革新相比，A2/O法似乎较为保守，变化不大。实际上A2/O法也在不断发展，特别是近十年来出现了许多改良型A2/O工艺，有的已经在工程上成功应用。 ", 传统A2/O工艺存在的问题 一般来讲，城市污水水量大而浓度低，在我国长江以南地区低浓度甚至超低浓度城市污水十分常见。理论分析和生产运行实践表明，南方城市污水采用传统A2/O工艺，普遍存在以下问题：
1) 混合液回流方式工程上不好处理，如用泵回流则电耗较高。为了保证一定的脱氮效率，混合液回流比I往往很大，工程上一般在I=1～4之间，也就是说需将相当于进水水量1倍至4倍的混合液回流，尽管扬程很低（一般在0.5～2m之间），如果污水厂规模较大，混合液回流电耗是很惊人的。不仅如此，混合液回流给污水厂日常生产运行、生化池结构布置及曝气管路布置等均带来不便。
2) 回流污泥富含的硝酸盐对生物除磷的不利影响。回流污泥中含有大量的硝酸盐，回流到厌氧池中会影响厌氧环境，氮的反硝化与厌氧放磷相互竞争，对除磷不利。
3) 碳源不足导致氮的去除率不高。由于进水有机物特别是可快速生物降解的有机物浓度低，碳氮比小，反硝化所需碳源不足，反硝化不彻底，影响脱氮效果。 以上问题有的是传统A2/O工艺本身固有的，属先天不足；有的则是由于外界条件如进水水质影响所造成。为解决这些问题，传统A2/O工艺产生许多变种如著名的UCT工艺等。显然这种工艺只是在污泥回流位置上作一些变动，小部分污泥回流到厌氧池，大部分则回流到缺氧池，从而减轻了硝酸盐对放磷的影响，而有利于除磷，但只有小部分污泥经历了完整的厌氧～好氧过程，大部分污泥实际上没有经过厌氧阶段而直接进入缺氧和好氧环境，反而对除磷不利。 ", 改良型A2/O工艺
针对传统A2/O工艺的不足，近年来各种改良型A2/O工艺应运而生，其中一些还处在实验室研究或生产性实验阶段，有一些工艺则已经应用到工程实践中。 1) 取消混合液回流
同济大学任洁、顾国维等对A2/O工艺进行了取消混合液回流的改良型A2/O工艺的试验（中试）研究。试验结果表明，污泥回流比为150%时，取消混合液回流后，有机物和氮的去除效果同传统A2/O工艺相当，而在同样条件下除磷效果较优。取消混合液回流最初是基于这样的认识：曝气池好氧状态下也可进行一定程度的反硝化，如氧化沟中的同步反硝化作用。
该工艺脱氮作用既包括曝气池中微生物的内源反硝化，也包括回流活性污泥在厌氧区利用原水中的有机物为碳源进行的反硝化，前者所占比例很小，以后者为主。值得注意的是，该试验采用的污泥回流比为150%，比传统A2/O工艺大，这应是脱氮效果好的主要原因，回流污泥中的硝酸盐浓度约为混合液中硝酸盐浓度的1倍