A²O工藝節能優化控制方法的研究

摘 要：為提高污水處理運營技術、完善控制體系，研究污水運營過程中的節能優化措施具有重要的現實意義。本文以A2O工藝為背景，首先分析了A2O工藝運營現狀、費用組成及主要影響因素，其次針對主要影響因素的控制原則及控制措施進行探討，論述了關鍵環節的節能優化控制方法。通過控制污泥濃度、溶解氧、加藥量等工藝參數，實現精細化調控及降本增效。

關鍵詞：A2O工藝;影響因素;節能優化;過程控制

引言

近年來，中國社會經濟蓬勃發展，人們生活水平日益提高，但與此同時，水資源短缺和水環境破壞的現象日益嚴重。為改善水體環境、防治水污染，我國近年來加快城鎮污水和鄉鎮污水處理設施的建設。隨著大建設期的基本完成，污水處理行業逐漸格局重塑，轉向運營為王的局面。但污水處理系統是一個集變化、平衡、矛盾、控制于一體的平衡系統，需要很強的技術實踐性。目前，運營階段的各類問題頻頻出現，如運行負荷不足、運營成本過高，超標現象也屢見不鮮，迫切需要成熟、高效、節能的運營技術。因此，對污水處理進行過程控制，多方面研究節能優化措施就顯得尤為重要。本文主要以城鎮和鄉鎮污水處理工藝中常見的A2O生物脫氮除磷工藝為背景進行研究。

1 A2O工藝概述

A2O工藝，即厭氧-缺氧-好氧活性污泥法，由傳統活性污泥工藝衍生而來，是一種廣泛應用的生物脫氮除磷工藝。該工藝的主要原理為：通過厭氧、缺氧和好氧交替變化的環境去除污水中的BOD5、TN、TP、氨氮以及SS。在好氧段，硝化細菌通過生物硝化作用，將氨氮轉化成硝酸鹽;在缺氧段，反硝化細菌將污水里的有機碳源作為電子供體，通過生物反硝化作用，將內回流帶入的硝酸鹽轉化成氮氣逸入到大氣中，從而達到脫氮的目的;在厭氧段，聚磷菌釋放磷，并吸收低級脂肪酸等易降解的有機物;而在好氧段，聚磷菌超量吸收磷，并通過剩余污泥的排放，將磷除去。

由此可見，污水處理廠運營的核心是培養活性污泥（微生物），管理污水處理廠實際上是在管理微生物，污水處理廠各類儀表、設備、電控等均為此核心服務，其種類繁多，必須保證工藝單元有配套、正確、合理、適量的微生物，才能保證污水處理廠的穩定高效運行。

在工藝運行過程中，運營費用主要包括能耗、藥耗、設備維修費、人工成本、日常辦公管理費用。其中，人工成本與日常辦公管理費用與組織架構、內部管理有關，能耗與藥耗則與運營的精細化調控息息相關，需要從水量水質、工藝、設備、管理等方方面面進行調控。控制能耗與藥耗的主要工藝參數有：進水負荷、污泥濃度（MLSS）、食微比、回流比、污泥齡（排泥量）、溶解氧（厭、缺、好各階段）、氧化還原電位、pH值控制、加藥量控制（碳源、絮凝劑）。下面將具體分析各工藝參數調控原則。

2節能優化控制方法

因污水進水水質、水量皆為動態變化的過程，廠內各運行參數亦是牽一發而動全身，故污水調控過程并不是單一的調控，而是動態的、聯動的調控。其中，關鍵調控因素則有污泥濃度、溶解氧、加藥量等。

2.1污泥濃度的控制

污泥濃度可通過計算污泥負荷的方法來確定污泥濃度的合理控制范圍，再根據增大或減少每日排泥量來降低或提高污泥濃度。食微比（F/M），也叫污泥負荷，表示單位重量的活性污泥在單位時間內所承受的有機物的數量。微生物的生長條件需要合理的底物濃度、營養物質和供氧量，依據食微比調控污泥濃度可保證微生物的生長處于平衡狀態。當進水污染物濃度低（微生物可食物少）時，污泥濃度應相應降低，否則易造成食微比過低，影響污泥活性，現場則表現為污泥顏色灰暗，泥水分離效果差，處理效果降低。當進水污染物濃度高（微生物可食物多）時，污泥濃度應相應提高，否則易造成食微比過高，菌膠團內未降解有機物過多，引發污泥粘性膨脹，影響處理效果。A2O工藝的食微比一般控制在0.10-0.25之間（氧化溝工藝控制在0.03-0.08），可保證污泥活性好，污染物去除率高。

2.2溶解氧（DO值）的控制

溶解氧的控制是影響脫氮效果與能耗的關鍵因素。根據A20工藝原理可知，好氧段、缺氧段、厭氧段均需精準控制DO值。缺氧池中DO值過高時，微生物會優先利用分子氧消耗碳源，而不是硝酸鹽中的氧，從而導致反硝化過程的碳源消耗量增加;好氧池中DO值過高時，會造成能耗浪費，影響污泥活性;好氧池末端DO值過高時，則可能使得內外回流中多余的溶解氧進入缺氧池和厭氧池，同樣會造成碳源消耗量的增加;故實現有效調控曝氣系統、精準曝氣對降本增效至關重要。

DO值的調控則需依據現場溶氧儀數據，根據進、出水水質和好氧池運行狀況，實時調節風機風量。若系統進水水質好、出水水質數值偏低，好氧池DO值控制范圍則可相對降低，可采取提高進水量、降低風機風量等措施。若進水水質差或出水水質數值偏高且有上升趨勢，好氧池DO值控制范圍則應相對提高，可采取降級進水負荷、提高風機風量等措施。

針對精確曝氣而言，主要是以曝氣池運行情況為基準，依據曝氣量，有效控制曝氣系統。要既能確保硝化反應需求，還能減少曝氣能耗，達成節能保障，提高出水效果。除此之外，進行精確曝氣，應依據污水處理廠具體情況，建立相關的模型，并根據模型有效控制曝氣量。在污水實際處理過程中，應對重要指標進行有效監測，實現有效調控，最終對曝氣進行嚴格化控制，真正減少能源損耗。

2.3 藥劑投加量的控制

在污水處理過程中，生產藥劑費用則直接影響運營成本。目前，污水廠常用生產藥劑一般分為三類，絮凝劑、碳源和消毒劑。碳源的使用量與系統碳氮比、總氮去除率息息相關，在運行過程中，要格外注意缺氧池中溶解氧的控制，防止碳源的無效消耗。絮凝劑的使用量需要進行小試，確定最優選型和最佳藥劑配比。

此外在運行時，還應每日通過鏡檢關注微生物活性，觀察二沉池剩余污泥的SV值和污泥指數等各類污泥參數，關注污泥形態。

2.4人的管理

以上各類因素的實時調控均離不開各類儀表的輔助。而如今，污水廠基本進入自動化控制，但自動化控制的基礎也是建立在龐大的現場運行數據之上的，所以現場的運行過程實際是離不開人的調控，人的調控與在線儀表、自控系統應相輔相成。目前，我國絕大部分污水廠的運營技術尚待提高，現場運行人員基本為操作人員，工藝的調控需要專人進行負責。因此，還需注重運營人員專業素質的提升和培養，建立專業的人才隊伍。

結語

綜上所述，在我國目前的污水廠運營現狀下，迫切需要成熟、高效、節能的運營技術。因此，對污水處理進行過程控制，根據實際情況對節能優化控制方法進行全面的分析，對節能優化控制方法進行多方面研究尤為重要。本文主要以A2O生物脫氮除磷工藝為背景，提出了幾點節能優化控制原則及控制措施。要精準地分析與控制污泥濃度、溶解氧、藥劑投加量等各項參數，并不斷地優化和改善。同時，還需重視專業運營人才的培養，提高運營水平。

參考文獻：

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作者簡介：

董雯婧（1995-），女，安徽省阜南縣，現任助理工程師，碩士學位，目前就職于安徽環境科技集團股份有限公司，從事污水處理廠運營管理工作，研究方向為水污染防治技術。