污水处理厂AAO生物脱氮除磷工艺

A-A-O生物脱氮除磷工艺是传统活性污泥工艺、生物硝化及反硝化工艺和生物除磷工艺的综合。在该工艺流程内，BOD、SS和以各种形式存在的氮和磷将一并被去除。该系统的活性污泥中，菌群主要由硝化菌、反硝化菌和聚磷菌组成，专性厌氧和一般专性好氧菌群均基本被工艺过程所淘汰。在好氧段，硝化细菌将入流中的氨氮及由有机氮氨化成的氨氮，通过生物硝化作用，转化成硝酸盐；在缺氧段，反硝化细菌将内回流带入的硝酸盐通过生物反硝化作用，转化成氮气逸入大气中，从而达到脱氮的目的；在厌氧段，聚磷菌释放磷，并吸收低级脂肪酸等易降解的有机物；而在好氧段，聚磷菌超量吸收磷，并通过剩余污泥的排放，将磷去除。

在以上三类细菌均具有去除BOD的作用，但BOD的去除实际上以反硝化细菌为主。污水进入曝气池以后，随着聚磷菌的吸收、反硝化菌的利用及好氧段好氧生物分解，BOD浓度逐渐降低。在厌氧段，由于聚磷菌释放磷，TP浓度逐渐升高，至缺氧段升至最高。在缺氧段，一般认为聚磷菌既不吸收磷，也不释放磷，TP保持稳定。在好氧段，由于聚磷菌的吸收，TP迅速降低。在厌氧段和缺氧段，氨氮浓度稳中有降，至好氧段，随着硝化的进行，氨氮逐渐降低。在缺氧段，NO3－－N瞬间升高，主要是由于内回流带入大量的NO3－－N，但随着反硝化的进行，硝酸盐浓度迅速降低。在好氧段，随着硝化的进行，NO3－－N浓度逐渐升高。

A-A-O生物脱氮除磷的功能是有机物去除、脱氮、除磷三种功能的综合，因而其工艺参数应同时满足各种功能的要求。如能有效去除脱氮或除磷，一般也能同时高效地去除BOD，但除磷和脱氮往往是相互矛盾的，具体体现在某些参数上，使这些参数只能局限在某一狭窄的范围内，这是A-A-O系统工艺控制较为复杂的主要原因。

（1）F/M和SRT

完全的生物硝化，是高效生物脱氮的前提，因而F/M越低SRT越高，脱氮效率越高，而生除磷则要求高F/M低SRT。A-A-O生物脱氮除磷是运行较灵活的一种工艺，可以以脱氮为重点，也可以以除磷为重点，当然也可以二者兼顾。如果既要求一定的脱氮效果，也要求一定的除磷效果，F/M一般控制在0.1～0.18kgBOD5/(kgMLVSS?d)，SRT一般应控制在8～15天。

（2）水力停留时间

水力停留时间与进水浓度、温度等因素有关。厌氧段水力停留时间一般在1～2小时范围；缺氧段水力停留时间1.5～2小时；好氧段水力停留时间一般应在6小时。

（3）内回流与外回流

内回流比r一般在200～500％之间，具体取决于进水TKN浓度，以及所要求脱氮效率，一般认为，300～500％时脱氮效率最佳。外回流比R一般在50～100％的范围内，在保证二沉池不发生反硝化及二次释放磷的前提下，应使R降至最低，以免将大多的NO3－－N带回厌氧段，干扰磷的释放，降低除磷效率。

（4）溶解氧DO

厌氧段DO应控制在0.2mg/l以下，缺氧段DO应控制在0.5mg/l以下，而好氧段DO应控制在2～3mg/l之间。

（5）BOD/TKN与BOD/TP

对于生物脱氮来说，BOD/TKN应大于4.0，而生物除磷则要求BOD/TP大于20。如果不能满足上述要求，应向污水中投加有机物。为了提高BOD5/TKN值，宜投加甲醇做营养源，为了提高BOD/TP值，宜投加乙酸等低级脂肪酸。

（6）PH和碱度

A-A-O生物除磷脱氮系统中，污泥混合液的PH应控制在7.0之上，如果PH小于6.5时，可提高碱度。

（7）温度的影响

温度越高，对生物脱氮越有利，当温度低于15℃时，生物脱氮效率将明显下降。而当温度下降时，则极可能对除磷有利。

（8）毒物及抑制物质

某些重金属离子、络合阴离子及一些有机物随着工业废水入处理系统后，如果超过一定的浓度，会导致活性污泥中毒，会使某些生物活性受到抑制。反硝化细菌和聚磷菌对毒物及抑制物质的反应，同传统活性污泥系统的污泥基本一致，其中毒或抑制剂量见下表。与以菌类相比，硝化细菌更易受到毒物抑制。一些对异养菌无毒的物质会对硝化细菌形成抑制。而同一种抑制物质，在某一浓度水平下，对异养菌无毒性，而对硝化细菌却可能有抑制作用。

A-A-O生物脱氮除磷工艺，可以通过运行控制，实现以除磷为重点。此时除磷效率可以超过90％，但脱氮效率会非常低。如果运行控制以脱氮为重点，则可获得80％以上的脱氮效率，而除磷往往在50％以下。在运行良好时，可以实现脱氮与除磷同时超过60％，但要维持高效率脱氮的同时，高效率除磷是不可能的。运行中只能选择以二者之一为主，若二者兼顾，则效率都不高。

该工艺具有使出水TP小于2mg/l，TN小于9mg/l的潜力，但需良好的设计与精心的运行管理。国外很多采用该工艺的处理厂大多数以脱氮为主，兼顾除磷；如果出水中TP超标，则辅以化学除磷方法。

因生物除磷本身并不消耗氧 ， 所以 A-A-O 生物脱氮除磷工艺曝气系统的控制与生物反硝化系统一致 。

（2） 回流污泥系统的控制

控制回流比时 ， 应首先保证不使污泥在二沉池内停留时间过长 ， 导致反硝化或磷的二次释放 ， 因此需要保证足够大的回流比 ； 其次 ， 回流比不能太大 ， 以防过量的 NO ₃ ^－ －N 浓度大于 4mg/l， 必须降低回流比 R。 单纯从 NO ₃ ^－ －N 对除磷的影响来看 ， 脱氮越完全 ，NO ₃ ^－ －N 对除磷的影响越小 。 运行人员需综合以上情况 ， 结合本厂的具体特点 ， 确定出最佳的回流比 。

（3） 回流混合液系统的控制

内回流比 r 与除磷的关系不大 ， 因而 r 的调节完全与反硝化工艺一致 。 生物反硝化系统的回流比 r 是一个重要的控制参数 。 首先 r 直接决定脱氮效率 。 假设生物硝化效率和反硝化效率为 100％， 即所有的 TKN 均被硝化成 NH ₃ ^－ －N ， 回流至缺氧段的所有 NH ₃ ^－ －N 均被反硝化为 N ₂ ， 此时脱氮效率 E _DN 为 ：

经试验 r 取 100％、200％、300％、400％、500％ 五种情况分析 ，r 越大 ， 系统的总脱氮效率越高 ， 出水 TN 越低 。 但从另一个方面来看 ，r 太高 ， 对脱氮率有不利的影响 。 因为 r 太高 ， 通过内回流自好氧段带至缺氧段的 DO 越多 ， 当缺氧段的 DO 较高时 ， 会干扰反硝化的进行 ， 使总脱氮率下降 。 当 DO 高于 0.5mg/l 时 ， 会使反硝化停止 ， 实际脱氮率降为零 。 另外 ，r 太高 ， 还会使污水在缺氧段内的实际停留时间缩短 ， 同样也使脱氮效率降低 。

综上所述 ， 对于某一生物脱氮系统来说 ， 都存在一个最佳的内回流比 ， 在该 r 下运行 ， 脱氮效率最高 。 运行人员应根据本厂实际情况 ， 摸索调度出这个最佳的 r 值 。 对于典型的城市污水 ， 最佳的 r 值在 300～500％ 之间 。

（4） 剩余污泥排放系统的控制

剩余污泥排放宜根据 SRT 进行控制 ， 因为 SRT 的大小直接决定该系统是以脱氮为主还是除磷为主 。 当控制 SRT 在 8～15d 范围内 ， 一般既有一定的除磷效果 ， 也能保证一定的脱氮效果 ， 但效率都不会太高 。 如果 SRT＜8d， 除非温度特别高 ， 否则硝化效率非常低 ， 自然也谈不上脱氮 ， 但此时的除磷效率则可能很高 。 如果控制 SRT＞15d， 可能使硝化顺利时行 ， 从而得到较高的脱氮效率 ， 但由于排泥太少 ， 排泥量仅是 A-O 除磷工艺的几分之一 ， 即使污泥中含磷量很高 ， 也不可能得到太高的除磷效率 。

(5) BOD/TKN 与 BOD/TP

对于生物脱氮来说 ，BOD/TKN 应大于 4.0， 而生物除磷则要求 BOD/TP 大于 20。 如果不能满足上述要求 ， 应向污水中投加有机物 ， 补充碳源不足 。

（6）ORP 的控制

        A-A-O 生物脱氮除磷过程 ， 本质上是一系列生物氧化还原反应的综合 ， 因而工艺控制较复杂 。 近年来 ， 国外一些处理厂采用氧化还原电位 ORP 作为系统的一个工艺控制参数 ， 收到了良好效果 。 国内也已有处理厂安装 ORP 在线测定仪表 。

        混合液中的 DO 浓度越高 ，ORP 值越高 。 当混合液中存在 NO ₃ ^－ －N 时 ， 其浓度越高 ，ORP 值也越高 ； 而当存在 PO ₄ ^{3 —} P 时 ，ORP 则随着 PO ₄ ^{3 —} P 浓度升高而降低 。 要保证良好的脱氮除磷效果 ， 厌氧段混合液的 ORP 应 ＜－250mv， 缺氧段宜控制在 -100mv 左右 ， 而好氧段则应控制在 40mv 以上 。

         在运行管理中

① 如发现厌氧段 ORP 升高 ， 则预示着除磷效果已经或将降低 。 应立即分析 ORP 升高的原因 ， 并采取对策 。 如果回流污泥带入太多的 NO ₃ ^－ －N， 或由于搅拌强度太大产生空气复氧 ， 都会使 ORP 值升高 ；

② 如发现缺氧段 ORP 升高 ， 则预示内回流比太大 ， 混合液自好氧段带入缺氧段的 DO 太多 ， 另外 ， 搅拌强度太大 ， 产生空气复氧 ， 同样也会使 ORP 升高 ；

③ 如发现好氧段 ORP 降低 ， 则说明曝气不足 ， 使好氧段 DO 下降 。

（7）PH 控制及碱度核算

污泥混合液的 PH 一般应控制在 7.0 之上 ， 如果 PH＜6.5， 则应投加石灰 ， 补充碱源量 。