城鎮(zhèn)污水處理廠AAO 工藝改良及運行探討

劉光旭

康達環(huán)保（臨沂）水務(wù)有限公司，山東 臨沂 276000

1 傳統(tǒng)AAO 工藝簡述

1.1 AAO 工藝特點

（1）AAO 工藝是一種比較典型且具有較強脫氮、除磷的工藝，其生物反應(yīng)池由ANAEROBIC（厭氧）、ANOXIC（缺氧）和OXIC（好氧）三個部分組成。這是一種推流式的前置反硝化型工藝，其特點是厭氧、缺氧、好氧三個功能區(qū)分區(qū)設(shè)置、界線清晰，可根據(jù)進水條件和出水要求，人為的創(chuàng)造和控制三段的空間分布、停留時間的長短以及其運行條件，在滿足微生物生存、反應(yīng)條件的情況下便可根據(jù)進出水水質(zhì)需要達到較高的污染物去除效率。

（2）常規(guī)生物脫氮除磷工藝呈厭氧（A1）/缺氧（A2）/好氧（O）的布置形式［1］。該布置在理論上基于這樣一種認識，即：聚磷微生物是否能有效、充分實現(xiàn)釋磷，對于提高系統(tǒng)的除磷能力具有非常重要的意義，厭氧區(qū)在前可以使聚磷微生物優(yōu)先獲得碳源并得以充分釋磷；同時，缺氧區(qū)設(shè)置的位置也有利于對進水碳源的充分利用，降低好氧過程對碳源的消耗，以及反硝化對碳源的補充，也有利于好氧階段的硝化反應(yīng)的快速進行，在該工藝中盡可能充分地達到去除有機物、除磷脫氮的效果。

（3）A/A/O 工藝在系統(tǒng)上是簡單的同步除磷脫氮工藝，總水力停留時間小于其它同類工藝，在厭氧（缺氧）、好氧交替運行的條件下可抑制絲狀菌繁殖，克服污泥膨脹，SVI 值較低，一般≯100，有利于處理過程中污水與污泥的分離，運行中在厭氧和缺氧段內(nèi)只需提供少許動力使之達到泥水充分混合、接觸反應(yīng)，運行費用較低，由于厭氧、缺氧和好氧三個區(qū)嚴格分開，有利于不同微生物菌群的繁殖生長，因此脫氮除磷效果非常好。目前，該法在國內(nèi)外使用較為廣泛。

1.2 傳統(tǒng)A/A/O 工藝存在的缺點：

（1）在傳統(tǒng)AAO 工藝的單泥系統(tǒng)中高效地完成脫氮和除磷2 個過程，各種矛盾不可避免，如泥齡的矛盾［2］。脫氮要求有機負荷較低，污泥齡較長；而除磷要求有機負荷較高，污泥齡較短，往往很難權(quán)衡；

（2）由于厭氧區(qū)居于生物反應(yīng)池前端，回流污泥中的硝酸鹽對厭氧區(qū)磷釋放過程會產(chǎn)生一定的抑制作用，不利生物釋磷和后續(xù)吸磷、除磷的效果；

（3）由于缺氧區(qū)位于系統(tǒng)中部，相對于厭氧區(qū)釋磷過程，反硝化在碳源的獲取上居于不利地位，因而對脫氮效果存在不利影響。

2 AAO 工藝改良

隨著城鎮(zhèn)污水廠出水水質(zhì)標準要求的提高，在現(xiàn)有成熟且廣泛應(yīng)用的傳統(tǒng)AAO 工藝基礎(chǔ)上，對其結(jié)構(gòu)形式、布水、分區(qū)設(shè)置調(diào)整等予以改良，可以更經(jīng)濟、可控的方式實現(xiàn)更優(yōu)的水質(zhì)處理效果。

2.1 對進水營養(yǎng)物的分配

多點布水分配營養(yǎng)物，有利于脫氮除磷效果的強化：因傳統(tǒng)AAO 工藝的推流式形式，存在于反應(yīng)區(qū)中端的“缺氧區(qū)”在反硝化反應(yīng)過程中獲取營養(yǎng)物質(zhì)處于不利地位，AAO 反應(yīng)池進水的多點布局方式可緩解“釋磷”和“脫氮”在反應(yīng)基理上的矛盾?？蓪AO 反應(yīng)池中原只進入?yún)捬鯀^(qū)的進水點分開布置，結(jié)合“缺厭區(qū)”的結(jié)構(gòu)形式及水體流態(tài)設(shè)計兩個或多個進水分配閘門，將富含有機物的原水根據(jù)反應(yīng)需要部分分別導(dǎo)入?yún)捬鯀^(qū)、缺厭區(qū)，有利于各工藝段的生物反應(yīng)。

2.2 內(nèi)回流位置的選擇

在生物池低溶解氧區(qū)域作為內(nèi)回流起點：相對比于傳統(tǒng)AAO 工藝，內(nèi)回流一般從好氧末端，即高氧區(qū)開始內(nèi)回流，其混合液高氧環(huán)境帶入的溶解氧不利于反硝化對硝態(tài)氮中氧原子的利用；為加強硝態(tài)氮的回流，及時、高效參與低溶解氧環(huán)境的反硝化反應(yīng)，在反應(yīng)池好氧末端以后，可設(shè)立緩沖區(qū)，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夠快速參與反硝化反應(yīng)，提高反應(yīng)速率，前置缺氧區(qū)亦可得到更充分地利用，反硝化脫氮效果更佳。

2.3 末端反硝化的強化

末端反硝化強化的優(yōu)點：將生物脫氮反應(yīng)控制在核心生物處理工藝段，有利于硝態(tài)氮的快速轉(zhuǎn)化、有機物的充分利用，并可避免因不穩(wěn)定投加或未充分反應(yīng)而導(dǎo)致的碳源過剩而影響出水COD 等指標的情況。

可在常規(guī)AAO 工藝末端，設(shè)置一段“后置缺氧區(qū)”，以使好氧硝化過程產(chǎn)生的硝態(tài)氮，在適當補充碳源的條件下快速實現(xiàn)反硝化，且該處停留時間不必過長，在不考慮內(nèi)、外回流比，2.5h 左右即可滿足反硝化需要。

2.4 緩沖區(qū)的設(shè)置

為后置缺氧化創(chuàng)造必要的反硝化反應(yīng)條件，在常規(guī)AAO工藝的好氧段以后，設(shè)置一段區(qū)域，即緩沖區(qū)，亦可作靈活調(diào)整區(qū)域（好氧或缺氧），少量充氧或攪拌混合，使好氧段末端富含溶解氧的混合液在推流式前進過程中，逐漸得以消耗，以使混合液進入“末端反硝化缺氧區(qū)”時，其溶解氧條件已降至0.5mg/l以下，為反硝化反應(yīng)創(chuàng)造必要的條件。

3 AAO 改良工藝的運行控制

3.1 進水營養(yǎng)負荷的分配調(diào)整

在采用多點進水的情況下，對厭氧區(qū)、前置缺氧區(qū)進水量的分配，需在不斷調(diào)整中通過數(shù)據(jù)分析、摸索最佳控制條件；結(jié)合反應(yīng)機理、反應(yīng)條件控制及成本等因素的考慮，可優(yōu)先保障反硝化碳源條件的保障，即水量分配時適當、偏重于前置缺氧區(qū)的主體理念予以控制，因反硝化碳源補充投加成本大幅高于化學(xué)除磷投加藥劑的成本，且反硝化控制水質(zhì)的難度相對更大。

3.2 前置缺氧區(qū)補充碳源的控制原則

一般在要求較高脫氮除磷水質(zhì)環(huán)境下，工藝設(shè)計中前置缺氧區(qū)設(shè)計停留時間及反應(yīng)動力條件等相對充裕，充分利用該區(qū)域的功能將大幅降低達標控制的難度，有利于降低成本，以及便于更快速地對生產(chǎn)作為調(diào)整，后續(xù)達標更有保障。在通過前端進水多點分配得以傾重的情況下，根據(jù)需要可輔以投加碳源，其關(guān)鍵還要通過前置缺氧區(qū)的溶解氧、出水BOD、硝態(tài)氮的數(shù)據(jù)測試予以調(diào)整，在充分利用該區(qū)域生物反應(yīng)功能的同時，避免補充碳源的浪費，即以該區(qū)域出水“硝態(tài)氮”盡量低的情況下，適時增、減碳源的投加量，以該區(qū)域出水硝態(tài)氮、BOD 均較低為較佳控制條件。

3.3 好氧區(qū)的強化控制

通過前級的控制，進水有效碳源及補充碳源在得到充分利用的情況下，好氧區(qū)有機負荷較低，在進一步降低有機物、總磷等污染物同時，有利于迅速地實現(xiàn)硝化反應(yīng)，在降氨氮的同時，可為后置反硝化區(qū)域發(fā)揮作用奠定良好的基礎(chǔ)，必要時可增加填料已加速該區(qū)域的反應(yīng)，有效縮短反應(yīng)時間，提升處理效果。

3.4 緩沖區(qū)的控制

該區(qū)域可作好氧或缺氧的機動區(qū)，但在以上設(shè)計理念下，該區(qū)域的主要功能將側(cè)重于對其上一工藝段“好氧區(qū)”出來的、富含DO的混合液中的DO得以迅速消耗，為后置缺氧區(qū)的強化、補充反硝化效果創(chuàng)造條件，所以該處以攪拌為主，而非繼續(xù)、大幅補充供氧，其末端DO 宜控制在0.5mg/l 以下。

3.5 后置缺氧區(qū)的運行控制

生物系統(tǒng)中的后置缺氧區(qū)是總氮指標控制的補充及末端達標的“保障”控制區(qū)域，通過前置缺氧對硝態(tài)氮的控制，該區(qū)域可快速將好氧段轉(zhuǎn)化的硝態(tài)氮予以反硝化反應(yīng)以脫氮，而該處碳源投加量的控制可通過該區(qū)域出水“硝態(tài)氮、總氮、COD 的增、減”等情況快速測試、調(diào)整，對污水廠總出水中總氮指標的控制響應(yīng)更加迅速、可控，也可縮短通過外回流再進入生物系統(tǒng)來反硝化的時間，可大幅降低總出水總氮超標的風險。

該區(qū)域的控制還需關(guān)注以下幾點：

（1）溶解氧：該處溶解氧務(wù)必控制較低，最好在0.2mg/l 左右，否則反硝化中對硝態(tài)氮的轉(zhuǎn)化速度及效率影響較大。

（2）碳源品種的選擇：在考慮補充碳源數(shù)量、成本的同時，需結(jié)合反應(yīng)條件的設(shè)計，包括其停留時間等，對碳源品種進行實驗、篩選，以“指標可控、反應(yīng)及時、成本較低”為主要控制原則。

（3）混合動力條件：反硝化時須保障細菌與水中“營養(yǎng)物”的充分接觸、充分混合，攪拌功率務(wù)必予以保障，特別是對于可快速反硝化反應(yīng)的補充碳源，如甲醇、乙酸鈉等。

4 結(jié)束語

AAO 工藝在處理城鎮(zhèn)污水廠污水中的應(yīng)用非常成熟，其清晰的分區(qū)設(shè)置有利于其控制條件的迅速、準確、針對性地調(diào)整，反應(yīng)效果響應(yīng)較快，通過以上工藝設(shè)計方式的優(yōu)化和運行措施的強化，可更安全、更經(jīng)濟達到污水處理要求，結(jié)合運行經(jīng)驗的積累和適時調(diào)整，可實現(xiàn)更好的處理效果和更經(jīng)濟、便捷的生產(chǎn)控制。