城鎮污水處理廠AAO 工藝改良及運行探討

劉光旭

康達環保（臨沂）水務有限公司，山東 臨沂 276000

1 傳統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、好氧三個功能區分區設置、界線清晰，可根據進水條件和出水要求，人為的創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、反應條件的情況下便可根據進出水水質需要達到較高的污染物去除效率。

（2）常規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、充分實現釋磷，對于提高系統的除磷能力具有非常重要的意義，厭氧區在前可以使聚磷微生物優先獲得碳源并得以充分釋磷；同時，缺氧區設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只需提供少許動力使之達到泥水充分混合、接觸反應，運行費用較低，由于厭氧、缺氧和好氧三個區嚴格分開，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，該法在國內外使用較為廣泛。

1.2 傳統A/A/O 工藝存在的缺點：

（1）在傳統AAO 工藝的單泥系統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，往往很難權衡；

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

（3）由于缺氧區位于系統中部，相對于厭氧區釋磷過程，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

隨著城鎮污水廠出水水質標準要求的提高，在現有成熟且廣泛應用的傳統AAO 工藝基礎上，對其結構形式、布水、分區設置調整等予以改良，可以更經濟、可控的方式實現更優的水質處理效果。

2.1 對進水營養物的分配

多點布水分配營養物，有利于脫氮除磷效果的強化：因傳統AAO 工藝的推流式形式，存在于反應區中端的“缺氧區”在反硝化反應過程中獲取營養物質處于不利地位，AAO 反應池進水的多點布局方式可緩解“釋磷”和“脫氮”在反應基理上的矛盾。可將AAO 反應池中原只進入厭氧區的進水點分開布置，結合“缺厭區”的結構形式及水體流態設計兩個或多個進水分配閘門，將富含有機物的原水根據反應需要部分分別導入厭氧區、缺厭區，有利于各工藝段的生物反應。

2.2 內回流位置的選擇

在生物池低溶解氧區域作為內回流起點：相對比于傳統AAO 工藝，內回流一般從好氧末端，即高氧區開始內回流，其混合液高氧環境帶入的溶解氧不利于反硝化對硝態氮中氧原子的利用；為加強硝態氮的回流，及時、高效參與低溶解氧環境的反硝化反應，在反應池好氧末端以后，可設立緩沖區，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，提高反應速率，前置缺氧區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點：將生物脫氮反應控制在核心生物處理工藝段，有利于硝態氮的快速轉化、有機物的充分利用，并可避免因不穩定投加或未充分反應而導致的碳源過剩而影響出水COD 等指標的情況。

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

2.4 緩沖區的設置

為后置缺氧化創造必要的反硝化反應條件，在常規AAO工藝的好氧段以后，設置一段區域，即緩沖區，亦可作靈活調整區域（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”時，其溶解氧條件已降至0.5mg/l以下，為反硝化反應創造必要的條件。

3 AAO 改良工藝的運行控制

3.1 進水營養負荷的分配調整

在采用多點進水的情況下，對厭氧區、前置缺氧區進水量的分配，需在不斷調整中通過數據分析、摸索最佳控制條件；結合反應機理、反應條件控制及成本等因素的考慮，可優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除磷投加藥劑的成本，且反硝化控制水質的難度相對更大。

3.2 前置缺氧區補充碳源的控制原則

一般在要求較高脫氮除磷水質環境下，工藝設計中前置缺氧區設計停留時間及反應動力條件等相對充裕，充分利用該區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作為調整，后續達標更有保障。在通過前端進水多點分配得以傾重的情況下，根據需要可輔以投加碳源，其關鍵還要通過前置缺氧區的溶解氧、出水BOD、硝態氮的數據測試予以調整，在充分利用該區域生物反應功能的同時，避免補充碳源的浪費，即以該區域出水“硝態氮”盡量低的情況下，適時增、減碳源的投加量，以該區域出水硝態氮、BOD 均較低為較佳控制條件。

3.3 好氧區的強化控制

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，有利于迅速地實現硝化反應，在降氨氮的同時，可為后置反硝化區域發揮作用奠定良好的基礎，必要時可增加填料已加速該區域的反應，有效縮短反應時間，提升處理效果。

3.4 緩沖區的控制

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

3.5 后置缺氧區的運行控制

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

該區域的控制還需關注以下幾點：

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

（2）碳源品種的選擇：在考慮補充碳源數量、成本的同時，需結合反應條件的設計，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“營養物”的充分接觸、充分混合，攪拌功率務必予以保障，特別是對于可快速反硝化反應的補充碳源，如甲醇、乙酸鈉等。

4 結束語

AAO 工藝在處理城鎮污水廠污水中的應用非常成熟，其清晰的分區設置有利于其控制條件的迅速、準確、針對性地調整，反應效果響應較快，通過以上工藝設計方式的優化和運行措施的強化，可更安全、更經濟達到污水處理要求，結合運行經驗的積累和適時調整，可實現更好的處理效果和更經濟、便捷的生產控制。