多段多級AO工藝在污水處理廠升級改造工程中的應用

孟繁芹

（山東華城城建設計工程有限公司，濟南 250101）

水環(huán)境污染問題嚴重制約我國經(jīng)濟的發(fā)展，同時也給人們生產(chǎn)生活帶來了不可估量的損失。污水廠在治理水環(huán)境污染過程中扮演著重要角色，其處理污水效果的優(yōu)劣將直接對水環(huán)境產(chǎn)生作用。以活性污泥法為代表的污水生物處理技術在污水廠中得到廣泛應用，通過合理設計能夠?qū)崿F(xiàn)同步脫氮除磷效果，其中典型的工藝有Bardenpho工藝、A2O（厭氧-缺氧-好氧法）工藝、生物裝盤工藝等。

為克服傳統(tǒng)同步脫氮除磷工藝的缺點，近年來國外學者開發(fā)了多段進水的AO工藝[1]，該技術在我國污水廠升級改造工程中得到了廣泛應用。本文首先介紹了多段多級AO工藝的工藝流程、工藝特點和設計參數(shù)，然后分析了其在我國污水處理廠升級改造工程中的實際運行效果，旨在指導污水處理工作人員更好地開展實際工作。

1 多段多級AO工藝流程

多段多級AO工藝流程如圖1所示，其主體工藝由多個AO反應池串聯(lián)而成。污水由總進水管流量Q分為Q1、Q2、Q3三部分，分別進入各級反應池，攪拌設備3通過對各級AO池的攪拌能夠提供缺氧環(huán)境，污水在反應池中經(jīng)過厭氧、好氧、厭氧/好氧交替環(huán)境得到凈化，同時完成脫氮除磷，達到去除氮磷的效果。處理后的污水由反應池出水管4進入二沉池5中，污水在二沉池中進行固液分離，上清液由二沉池出水管6排出進入下一個處理單元。剩余污泥X分為兩部分進行處理，剩余污泥X2排入污泥濃縮池，剩余污泥X1通過剩余污泥回流管8進入多段多級AO反應池的首端以維持反應池中的微生物量。從鼓風機房接出的曝氣管9通過曝氣盤10向各級AO池中的好氧池進行曝氣，使其維持一定的溶解氧濃度。

圖1 多段多級AO工藝流程

2 多段多級AO工藝特點

與傳統(tǒng)工藝相比，多段多級AO工藝具有運行費用低、占地面積小、脫氮除磷率高、抗沖擊負荷能力強等特點[2]。

2.1 運行費用低

A2O工藝流程如圖2所示，通過對比圖1與圖2可知，多段多級AO工藝不需要消化液內(nèi)回流。多段多級AO工藝好氧區(qū)的消化液直接進入下一級AO工藝的厭氧區(qū)，與A2O工藝相比，這樣能夠減小很多電耗，大大降低污水處理成本。

圖2 A2O工藝流程

2.2 占地面積小

多段多級AO工藝反應池的MLSS（混合液懸浮固體濃度）要比其他工藝高，所以單位池容處理的污水負荷增大。處理相同污水量時，多段多級AO工藝的池容要比其他工藝小，從而大大減小了基建費用。在污水廠進行升級改造時，由于污水廠中原有工藝的所占比例較大，遠期預留場地相對較小，多級多段AO工藝在污水廠升級改造時顯示了其占地面積小的優(yōu)勢。

2.3 脫氮除磷率高

分段進水強化了硝化、反硝化過程，從而使氨氮具有很高的去除率。分段進水能夠提高反應池內(nèi)MLSS濃度，多段AO池串聯(lián)提高了HRT（水力停留時間），污水經(jīng)過多級循環(huán)處理提高了其氨氮去除率。聚磷菌在厭氧環(huán)境中釋磷，在好氧環(huán)境中吸磷，污水在厭氧、好氧、厭氧/好氧環(huán)境中交替進行反應，從而提高磷的去除效率。

2.4 沖擊負荷能力強

污水廠進水的水質(zhì)是千變?nèi)f化的，水質(zhì)的波動會對反應池中的微生物帶來不利影響。多段多級AO反應器在整體上近似于推流反應器，但是每一個反應池又近似于完全混合反應器，分段進水能夠?qū)⑽鬯摵煞峙涞矫恳患堿O反應池中，從而提高抗沖擊負荷的能力。

3 設計中重要參數(shù)

工藝設計參數(shù)的準確性是工藝發(fā)揮其優(yōu)點的前提，在對多段多級AO工藝進行設計時需要考慮四個參數(shù)，即反應器段數(shù)、流量分配、各段容積比、污泥回流比。

3.1 反應器段數(shù)

多段多級AO工藝的每一個反應池都屬于近似的完全混合反應器，反應池串聯(lián)的個數(shù)越多，整體系統(tǒng)就越接近于推流反應器，而推流反應器的處理效率遠遠高于完全混合反應器。雖然反應池串聯(lián)的個數(shù)越多越有利于提高反應效率，但是同樣也會增加其占地面積，工程上多段多級AO工藝的段數(shù)一般為2～4段[3]。

3.2 流量分配

進水流量的合理分配是多段多級AO工藝一個極為重要的設計參數(shù)，流量的分配主要受水質(zhì)和水溫的影響。我國幅員遼闊，氣溫南北、東西差距較大，因此不同地區(qū)污水廠采用該工藝時要根據(jù)當?shù)貙嶋H氣候條件進行因地制宜的流量分配設計。碳、氮質(zhì)量比是影響進水流量采取等量分配還是變量分配的一項重要水質(zhì)指標，設計者應根據(jù)當?shù)匚鬯奶?、氮質(zhì)量比來確定采用何種流量分配方式。

3.3 各段容積比

各段厭氧區(qū)與好氧區(qū)的容積比例直接影響消化、反硝化過程，合理的各段容積比設計是提高出水水質(zhì)的前提。各段容積比主要受進水量、水質(zhì)等因素的影響。

3.4 污泥回流比

多段多級AO工藝水質(zhì)凈化的機理主要靠微生物的新陳代謝作用對污染物進行分解，污泥回流比的大小直接影響反應池的MLSS濃度。污泥回流比越大，反應池中食微比變大不利于微生物的生長；污泥回流比越小，則達不到出水水質(zhì)要求，因此合理的污泥回流比應根據(jù)具體的水質(zhì)情況進行設計。

4 多段多級AO工藝在污水處理廠升級改造工程中的應用

多段多級AO工藝具有運行費用低、占地面積小、脫氮除磷率高、抗沖擊負荷能力強等優(yōu)點，因此在污水廠升級改造工程中得到了廣泛應用。

西安創(chuàng)業(yè)水務有限公司鄧家村污水處理廠和北石橋污水處理廠分別是西安第一污水處理廠與西安第二污水處理廠，這兩個污水廠升級改造之前的出水水質(zhì)標準是《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）規(guī)定的一級B標準。2012年，西安市環(huán)保部門要求這兩個水廠出水水質(zhì)標準達到一級A標準，由于老水廠年代久遠，遠期擴建預留空地有限，因此這兩個水廠均采用多段多級AO工藝。2015年7-12月，兩水廠升級改造后出水水質(zhì)如表1所示，其出水水質(zhì)指標均達到了一級A標準。

表1 西安市第一、二污水廠升級改造后出水水質(zhì)

濰坊市污水處理廠原工藝采用奧貝爾氧化溝工藝，出水水質(zhì)較差，出水水質(zhì)指標僅達到了國家二級排放標準。為了改善水環(huán)境，濰坊市決定對濰坊污水處理廠進行升級改造，要求出水水質(zhì)指標達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）規(guī)定的一級B標準。污水廠升級改造工程采用多段多級AO工藝代替原來的奧貝爾氧化溝工藝，升級改造后出水水質(zhì)連續(xù)檢測結果表明，出水水質(zhì)均達到了一級B標準。

石家莊市橋西污水處理廠于1993年正式投產(chǎn)運行，其設計標準為國家綜合排放二級標準。隨著新污水廠污染物排放標準的頒布，人們需要對其進行升級改造，以滿足新標準要求。升級改造工程采用多段進水多級AO工藝，升級改造后的污水廠運行良好，出水水質(zhì)指標達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）規(guī)定的一級A標準。

5 結語

新污水處理廠排放標準《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002），對污水處理廠出水水質(zhì)指標進行了更加嚴格的規(guī)定。當前，建立時間較早的老水廠，大多數(shù)執(zhí)行的是《污水綜合排放標準》，難以滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）規(guī)定的標準，因此都會面臨升級改造的問題。多段多級AO工藝在污水處理廠升級改造工程中已經(jīng)得到了廣泛應用，各地污水廠運行結果表明，采用多段多級AO工藝進行升級改造的污水廠，其出水水質(zhì)均能達到設計標準，滿足了新標準規(guī)定要求。

1 Hvala N，Zec M，Ros M，etal.Design of a Sequencing Batch Reactor Sequence with an Input Load Partition in a Simulation-Based Experimental Environment[J].Water Environment Research，2001，73（2）：146-153.

2 韓光輝.分段進水A/O脫氮工藝中試研究[D].西安：西安建筑科技大學，2005.

3 李 蓉，王海瑋，劉 凱.西安市第一污水處理廠升級改造工程設計[J].工業(yè)水處理，2016，36（11）：96-99.