城镇污水处理厂AAO工艺改良探讨

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摘要：aao工艺是生物法处理污水的成熟工艺，在世界范围内得到广泛应用，具有良好的脱氮除磷效果。文中阐述了如何通过工艺设计的优化、改良和运行措施的强化，更便捷、更高效、更经济地控制污水处理厂出水水质。

关键词：AAO；改良；运行；探讨

1传统AAO工艺简述

1.1AAO工艺特点。（1）AAO工艺是一种比较典型且具有较强脱氮、除磷的工艺，其生物反应池由ANAEROBIC（厌氧）、ANOXIC（缺氧）和OXIC（好氧）三个部分组成。这是一种推流式的前置反硝化型工艺，其特点是厌氧、缺氧、好氧三个功能区分区设置、界线清晰，可根据进水条件和出水要求，人为的创造和控制三段的空间分布、停留时间的长短以及其运行条件，在满足微生物生存、反应条件的情况下便可根据进出水水质需要达到较高的污染物去除效率。（2）常规生物脱氮除磷工艺呈厌氧（A1）/缺氧（A2）/好氧（O）的布置形式［1］。该布置在理论上基于这样一种认识，即：聚磷微生物是否能有效、充分实现释磷，对于提高系统的除磷能力具有非常重要的意义，厌氧区在前可以使聚磷微生物优先获得碳源并得以充分释磷；同时，缺氧区设置的位置也有利于对进水碳源的充分利用，降低好氧过程对碳源的消耗，以及反硝化对碳源的补充，也有利于好氧阶段的硝化反应的快速进行，在该工艺中尽可能充分地达到去除有机物、除磷脱氮的效果。（3）A/A/O工艺在系统上是简单的同步除磷脱氮工艺，总水力停留时间小于其它同类工艺，在厌氧（缺氧）、好氧交替运行的条件下可抑制丝状菌繁殖，克服污泥膨胀，SVI值较低，一般≯100，有利于处理过程中污水与污泥的分离，运行中在厌氧和缺氧段内只需提供少许动力使之达到泥水充分混合、接触反应，运行费用较低，由于厌氧、缺氧和好氧三个区严格分开，有利于不同微生物菌群的繁殖生长，因此脱氮除磷效果非常好。目前，该法在国内外使用较为广泛。1.2传统A/A/O工艺存在的缺点：（1）在传统AAO工艺的单泥系统中高效地完成脱氮和除磷2个过程，各种矛盾不可避免，如泥龄的矛盾［2］。脱氮要求有机负荷较低，污泥龄较长；而除磷要求有机负荷较高，污泥龄较短，往往很难权衡；（2）由于厌氧区居于生物反应池前端，回流污泥中的硝酸盐对厌氧区磷释放过程会产生一定的抑制作用，不利生物释磷和后续吸磷、除磷的效果；（3）由于缺氧区位于系统中部，相对于厌氧区释磷过程，反硝化在碳源的获取上居于不利地位，因而对脱氮效果存在不利影响。

2AAO工艺改良

随着城镇污水厂出水水质标准要求的提高，在现有成熟且广泛应用的传统AAO工艺基础上，对其结构形式、布水、分区设置调整等予以改良，可以更经济、可控的方式实现更优的水质处理效果。2.1对进水营养物的分配。多点布水分配营养物，有利于脱氮除磷效果的强化：因传统AAO工艺的推流式形式，存在于反应区中端的“缺氧区”在反硝化反应过程中获取营养物质处于不利地位，AAO反应池进水的多点布局方式可缓解“释磷”和“脱氮”在反应基理上的矛盾。可将AAO反应池中原只进入厌氧区的进水点分开布置，结合“缺厌区”的结构形式及水体流态设计两个或多个进水分配闸门，将富含有机物的原水根据反应需要部分分别导入厌氧区、缺厌区，有利于各工艺段的生物反应。2.2内回流位置的选择。在生物池低溶解氧区域作为内回流起点：相对比于传统AAO工艺，内回流一般从好氧末端，即高氧区开始内回流，其混合液高氧环境带入的溶解氧不利于反硝化对硝态氮中氧原子的利用；为加强硝态氮的回流，及时、高效参与低溶解氧环境的反硝化反应，在反应池好氧末端以后，可设立缓冲区，使好氧出水端段的高溶解氧得到大幅消耗，使回流的低氧混合液能够快速参与反硝化反应，提高反应速率，前置缺氧区亦可得到更充分地利用，反硝化脱氮效果更佳。2.3末端反硝化的强化。末端反硝化强化的优点：将生物脱氮反应控制在核心生物处理工艺段，有利于硝态氮的快速转化、有机物的充分利用，并可避免因不稳定投加或未充分反应而导致的碳源过剩而影响出水COD等指标的情况。可在常规AAO工艺末端，设置一段“后置缺氧区”，以使好氧硝化过程产生的硝态氮，在适当补充碳源的条件下快速实现反硝化，且该处停留时间不必过长，在不考虑内、外回流比，2.5h左右即可满足反硝化需要。2.4缓冲区的设置。为后置缺氧化创造必要的反硝化反应条件，在常规AAO工艺的好氧段以后，设置一段区域，即缓冲区，亦可作灵活调整区域（好氧或缺氧），少量充氧或搅拌混合，使好氧段末端富含溶解氧的混合液在推流式前进过程中，逐渐得以消耗，以使混合液进入“末端反硝化缺氧区”时，其溶解氧条件已降至0.5mg/l以下，为反硝化反应创造必要的条件。

3AAO改良工艺的运行控制

3.1进水营养负荷的分配调整。在采用多点进水的情况下，对厌氧区、前置缺氧区进水量的分配，需在不断调整中通过数据分析、摸索最佳控制条件；结合反应机理、反应条件控制及成本等因素的考虑，可优先保障反硝化碳源条件的保障，即水量分配时适当、偏重于前置缺氧区的主体理念予以控制，因反硝化碳源补充投加成本大幅高于化学除磷投加药剂的成本，且反硝化控制水质的难度相对更大。3.2前置缺氧区补充碳源的控制原则。一般在要求较高脱氮除磷水质环境下，工艺设计中前置缺氧区设计停留时间及反应动力条件等相对充裕，充分利用该区域的功能将大幅降低达标控制的难度，有利于降低成本，以及便于更快速地对生产作为调整，后续达标更有保障。在通过前端进水多点分配得以倾重的情况下，根据需要可辅以投加碳源，其关键还要通过前置缺氧区的溶解氧、出水BOD、硝态氮的数据测试予以调整，在充分利用该区域生物反应功能的同时，避免补充碳源的浪费，即以该区域出水“硝态氮”尽量低的情况下，适时增、减碳源的投加量，以该区域出水硝态氮、BOD均较低为较佳控制条件。3.3好氧区的强化控制。通过前级的控制，进水有效碳源及补充碳源在得到充分利用的情况下，好氧区有机负荷较低，在进一步降低有机物、总磷等污染物同时，有利于迅速地实现硝化反应，在降氨氮的同时，可为后置反硝化区域发挥作用奠定良好的基础，必要时可增加填料已加速该区域的反应，有效缩短反应时间，提升处理效果。3.4缓冲区的控制。该区域可作好氧或缺氧的机动区，但在以上设计理念下，该区域的主要功能将侧重于对其上一工艺段“好氧区”出来的、富含DO的混合液中的DO得以迅速消耗，为后置缺氧区的强化、补充反硝化效果创造条件，所以该处以搅拌为主，而非继续、大幅补充供氧，其末端DO宜控制在0.5mg/l以下。3.5后置缺氧区的运行控制。生物系统中的后置缺氧区是总氮指标控制的补充及末端达标的“保障”控制区域，通过前置缺氧对硝态氮的控制，该区域可快速将好氧段转化的硝态氮予以反硝化反应以脱氮，而该处碳源投加量的控制可通过该区域出水“硝态氮、总氮、COD的增、减”等情况快速测试、调整，对污水厂总出水中总氮指标的控制响应更加迅速、可控，也可缩短通过外回流再进入生物系统来反硝化的时间，可大幅降低总出水总氮超标的风险。该区域的控制还需关注以下几点：（1）溶解氧：该处溶解氧务必控制较低，最好在0.2mg/l左右，否则反硝化中对硝态氮的转化速度及效率影响较大。（2）碳源品种的选择：在考虑补充碳源数量、成本的同时，需结合反应条件的设计，包括其停留时间等，对碳源品种进行实验、筛选，以“指标可控、反应及时、成本较低”为主要控制原则。（3）混合动力条件：反硝化时须保障细菌与水中“营养物”的充分接触、充分混合，搅拌功率务必予以保障，特别是对于可快速反硝化反应的补充碳源，如甲醇、乙酸钠等。

4结束语

AAO工艺在处理城镇污水厂污水中的应用非常成熟，其清晰的分区设置有利于其控制条件的迅速、准确、针对性地调整，反应效果响应较快，通过以上工艺设计方式的优化和运行措施的强化，可更安全、更经济达到污水处理要求，结合运行经验的积累和适时调整，可实现更好的处理效果和更经济、便捷的生产控制。

参考文献

［1］张波，高廷耀。倒置A2/O工艺的原理与特点的研究［J］。中国给水排水，2000，16（7）：11-15.

［2］周国标，周鹏飞，雷睿，等.传统A2/O城市污水处理中存在的工艺问题及其优化控制策略［J］.水处理技术，2017，63（6）：11-17.

作者:刘光旭 单位:康达环保（临沂）水务有限公司