污水处理多级AO工艺配水比例算法的改进

梁海红

济宁运河水运工程规划设计院有限公司 山东省济宁市 272000

摘要：水环境污染问题严重制约我国经济的发展，同时也给人们生产生活带来了不可估量的损失。污水厂在治理水环境污染过程中扮演着重要角色，其处理污水效果的优劣将直接对水环境产生作用。以活性污泥法为代表的污水生物处理技术在污水厂中得到广泛应用，通过合理设计能够实现同步脱氮除磷效果，其中典型的工艺有Bardenpho工艺、A₂O（厌氧-缺氧-好氧法）工艺、生物装盘工艺等。为克服传统同步脱氮除磷工艺的缺点，近年来国外学者开发了多段进水的AO工艺，该技术在我国污水厂升级改造工程中得到了广泛应用。

关键词：配水比例；多级AO工艺；污水处理；算法

引言

水环境污染问题已经对我国经济的发展产生严重影响，同时也给人们的生活带来不便与危害，因此政府对污水中氮磷排放标准也相应提高，这给水处理行业带来新的挑战与机遇。在处理污水标准提升的今天，水处理界更加重视研究、开发脱氮除磷处理的新工艺并期待其在工程应用方面的效果。现在污水处理厂中广泛应用A²O（厌氧-缺氧-好氧法）工艺或改良A²O工艺、CASS工艺及氧化沟工艺等。

一、多段多级AO工艺概况

缺氧、好氧（A、O）工艺是目前应用较多，具有一定脱氮除磷功能的污水处理工艺。而多段多级AO工艺是对传统缺氧、好氧（A、O）工艺的进一步改进，由一系列缺氧段和好氧段串联而成的新工艺。污水在每一级的缺氧段加入，分段加入的污水不但为反硝化菌提供充足的碳源，还减少了前级出水的溶解氧、PH对后级缺氧段的影响。一般无需设置消化液内回流，只需将二沉池的污泥回流至第一级的缺氧段，在第一段的缺氧区聚磷菌利用少量碳源进行释磷，同时反硝化菌利用碳源将污泥回流液中的硝态氮还原，聚磷菌以硝态氮为电子受体发生部分反硝化吸磷反应，好氧区进行硝化反应和聚磷菌的生物吸磷反应，反应后的混合液和部分进水进入第二段的缺氧区，后续各段反应功能同第一段。

二、多段多级AO工艺特点

(1)运营成本低。由于多级AO过程中缺氧和好氧过程交替排列，好氧罐的混合液直接进入下一级AO过程的缺氧罐中，无需使用硝化液回流装置(内部回流)。与A2O方法相比，这可以在一定程度上降低功耗和运营成本。同时，由于多层次取水的好处，有机碳源可以充分利用，增加碳源的成本也可以节省。(2)占地面积小。反应容器的mls(混合溶液中悬浮颗粒物的浓度)在该方法中明显高于其他方法，因此每罐内容单元可处理的废水负荷较大。多层次、多层次AO工艺在废水量相同的条件下，可以减少建筑面积，节省施工成本。如果由于原有工艺在污水处理厂改造中占用的面积较大，为长期施工预留的场地相对较小，则很适合应用该工艺。

三、传统计算方法

分段进水多级AO工艺由多个串联AO组成，回流污泥从首端进入，而污水则按一定比例从每个A段进入，为反硝化提供碳源。理想状态下系统将发生如下反应：A₁段进入的污水（Q₁）为回流污泥中的硝态氮提供碳源，剩余的BOD₅在O₁段去除，氨氮氧化成硝态氮；O₁段出水与A₂段进入的污水（Q₂）混合，反硝化O₁段产生的硝态氮，A₂段剩余的BOD₅在O₂段去除，氨氮继续完全氧化；依次类推，至最后一段A_n时，进入的污水（Q_n）为反硝化提供碳源，Q_n中的剩余BOD₅在好氧段被去除，氨氮则被氧化为硝态氮后直接排放至二沉池。

四、影响多段多级AO工艺处理效率的主要因素

（一）温度对处理效率的影响

硝化菌与反硝化菌等微生物对温度变化敏感，在我国北方漫长寒冷的冬季，平均水温在4℃-15℃的情况下，其活性受到严重影响。根据污水处理厂在低温环境下的运行经验，水温降低会导致有机物、氮磷去除效果受到较大影响，污泥沉降性能变差，液面产生大量泡沫并伴随结冰，出水水质受到影响。有实验数据表明，在水温为10℃的情况下，（1）COD的去除效果良好，出水COD平均去除率可稳定达到87.6%。出水水质可稳定达标。（2）运行期内，前期的氨氮去除效果较差，后期的出水中，NH3-N平均去除率达到97.1%，稳定达标。（3）前期因硝化效果不理想出水总氮较高。中后期出水TN的平均处理效率达到67.2%，脱氮率远高于同条件下传统活性污泥法的脱氮率。（4）前期的低温的抑制作用，导致磷的平均去除率很低。后期聚磷菌等微生物适应了低温环境，高磷污泥的规律排放为除磷提供了保证，出水TP的去除效率达到94.3%，稳定达标。

（二）段数对处理效率的影响

多段多级AO工艺主要适用于低碳源城市污水处理，分段进水模式能有效均衡负荷，使系统的耐冲击负荷能力增强，对水质、水量波动有一定的承受能力。厌氧条件下，多段多级AO工艺反硝化所需要的碳源由下一级的进水提供，反硝化菌以硝酸氮为电子受体，以上一级进水中的有机物为电子供体，完成硝态氮到气态氮和有机体的转化。多段多级AO工艺中具有较高的吸磷速率，在多点进水模式下，微生物主要利用进水碳源进行反硝化和吸磷过程，储存PHB能力较弱，但更有利于反硝化聚磷菌（DNPAOS）的富集。

五、计算方法的改进

前一段硝化产生的硝态氮在随后的缺氧段完全反硝化，假设所有步骤反应完全，则工艺最后出水硝态氮的含量仅与末端进水比例有关。在实际工程中该前提无法实现；另外，每段的泥龄、产泥系数也不是完全相同的固定值。在实际工程中：前一段硝化产生的硝态氮在随后的缺氧段发生反硝化，但并不完全，部分尚未反硝化的硝态氮进入下一个好氧段。这部分尚未反硝化的硝态氮的量可根据进水水质情况人为确定，但不能超过最终设计出水水质中的总氮。

六、结果与讨论

（一）不同的进水配比对COD去除效果的分析

在三个分段中，水管的平均浓度分别为32.07mg/l、39.08mg/l和35.25mg/l，平均为94.83%、94.02%和94.55%，COD用量低于100mg/L(GB27631-2011)，因为工艺的总水能保持较长时间。自来水管COD对系统中的微生物完全做出反应，因此在这种情况下，不同流量浓度下的排放量与cod浓度相似。供水使用功能单元的CO2源。水的分配主要着眼于改变各级二氧化碳的使用，从而有助于促进臭氧消耗和氮的征用过程。55:35:10供水时，配水更适合有机物质的合理分配，因为它既能满足一级AO段的严重污染，又能满足对有机供应品的高负荷和需求，同时也能满足下游AO段适当生长和废水处理的营养需求。

（二）污泥回流比对AMAO工艺系统性能影响的研究

污泥回流比如果过大，可能会对第一级厌氧区中的释磷过程有影响；污泥回流比如果过小则达不到污泥回流的效果。有研究结果表明，在污泥回流比大于1.0的情况下，第一阶段硝化甘油的用量大幅度增加，但硝基胺的作用和氮素在系统中的作用均大幅度下降。当污泥回流比为0.75时，系统中TN允许的最大衰减率为92%。对于污泥回流比为1.5的情况，系统中TN的最小去除率为72%。对于污泥回流比为50%、100%、150%的NH3-n、TN和TP去除率的影响表明，对于污泥回流比为50%、100%和。150%NH3-n去除率96.49%、95.82%和。94.36%。TN剥离速率的平均值为75.61、72、80、71.11。TP的平均擦除速率分别为82.19、75.94和。59.42，其中污泥回流比从50%上升到150%，NH3-N、TN、TP距离下降。

结束语

目前该工艺在国内外已经得到广泛应用，而且局限在研究证明其在低温、低碳源及较高BOD5污泥负荷情况下均有良好表现，这使其具有良好的发展与研究前景，值得推广应用。

参考文献

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