AO工艺运行控制指标核心解析与实践要点

AO工艺运行控制指标核心解析与实践要点

近期赴城郊污水处理厂开展技术调研时，运维工程师李某反馈了一项典型运维难题：AO工艺虽严格遵循既定运行流程，但出水总氮指标持续处于不稳定状态，始终在排放标准临界值波动，且伴随药剂消耗与能耗成本偏高的问题。经现场取样监测与工况排查，确定问题核心症结为关键运行控制指标的调控精度不足。AO工艺作为“厌氧-好氧”组合生物处理的经典技术，厌氧单元与好氧单元的指标参数存在强耦合关系，任一环节的参数偏离都会引发连锁反应，导致整体处理效能下降。本文结合多年工程实践与运维经验，系统梳理AO工艺运行控制的核心指标、调控阈值及优化逻辑，为一线运维人员提供可落地的技术支撑。

AO工艺的核心功能定位为生物脱氮与生物除磷，所有运行控制指标的设定、监测及调控均需围绕该核心目标展开。从工艺机理来看，厌氧单元主要实现聚磷菌的磷释放、异养菌的有机物降解及氨化反应；好氧单元则承担硝化细菌的硝化反应与聚磷菌的过量吸磷，两个单元通过物质循环形成协同处理体系。需明确的是，运行控制的核心并非单纯追求单一指标数值达标，而是要掌握指标变化的内在机理——例如溶解氧浓度对厌氧微生物代谢途径的影响、污泥龄与硝化细菌种群增殖的匹配性等，这是实现工艺长期稳定运行的关键前提。

1.厌氧单元作为AO工艺的前置反应环节，其运行状态直接决定后续好氧单元的处理效率，核心控制指标聚焦三个关键维度。首要指标为溶解氧浓度，需严格控制在0.2mg/L以下。厌氧环境是产酸菌与聚磷菌进行厌氧代谢的必要条件，若溶解氧浓度突破阈值，会激活厌氧菌的好氧呼吸途径，不仅导致聚磷菌磷释放不充分（释放量下降30%以上），还会直接降低好氧单元聚磷菌的吸磷容量。某工业园区污水处理厂曾发生厌氧单元进水端混入好氧池曝气尾水的故障，导致厌氧池溶解氧升至0.5mg/L，当日出水总磷浓度达1.8mg/L，较设计排放标准（0.5mg/L）超标2.6倍，充分印证了该指标的调控关键性。

2.碳氮比（C/N）是厌氧单元反硝化反应的核心调控指标，常规需维持在5:1及以上。碳源作为反硝化细菌的电子供体与能量来源，其充足性直接决定反硝化速率，若进水碳源不足（C/N＜4:1），反硝化细菌代谢活性会显著抑制，总氮去除率可下降40%~60%。前述调研案例中，污水处理厂总氮超标的根本原因即为进水低碳氮比（实测C/N≈3:1），通过精准投加乙酸钠调整碳氮比至5.5:1后，总氮去除率从58%提升至82%，指标稳定达标。需特别注意，碳源投加需采用“按需投加”模式，过量投加会导致出水COD超标（每投加1kg乙酸钠约增加0.7kg COD），同时增加药剂成本与后续处理负荷。

3.污泥浓度（MLSS）是保障厌氧单元处理能力的基础指标，常规控制范围为2000~4000mg/L。从运维实践来看，MLSS＜2000mg/L时，功能微生物种群数量不足，有机物降解速率下降20%~30%，磷释放效率同步降低；MLSS＞4000mg/L时，会导致单元内混合液黏度升高，搅拌传质效果恶化，形成局部厌氧环境不足的死体积，影响处理均匀性。运维过程中，可通过30分钟污泥沉降比（SV30）进行快速预判，正常工况下SV30应维持在20%~30%，该参数可直观反映污泥沉降性能与活性状态——SV30＜15%提示污泥浓度偏低，SV30＞35%需警惕污泥膨胀风险。

4.好氧单元作为AO工艺的核心反应区，指标调控需实现精细化分区控制，其中溶解氧浓度是最关键的调控参数。根据功能分区差异，溶解氧浓度需差异化设定：硝化反应区需维持2~4mg/L的高浓度环境，以保障硝化细菌（亚硝酸菌与硝酸菌）的氧化代谢活性，确保氨氮向硝态氮的转化率≥95%；聚磷菌吸磷区则需将溶解氧控制在0.5~1mg/L，过高的溶解氧会抑制聚磷菌的能量代谢，导致吸磷效率下降50%以上。目前，主流污水处理厂已采用“在线监测+智能曝气”控制系统，通过溶解氧在线传感器实时采集数据，动态调节曝气风机频率，可实现能耗降低15%~20%，同时保障处理效能稳定。

5.好氧单元的污泥龄（SRT）调控直接关联硝化效能，常规控制周期为10~15天。从微生物学机理来看，硝化细菌的世代周期较长（亚硝酸菌约1.5天，硝酸菌约2.5天），若SRT＜10天，硝化细菌尚未完成增殖即被排出系统，会导致氨氮去除率显著下降；若SRT＞15天，会造成污泥老化、比增殖速率降低，且易引发丝状菌过量繁殖，导致污泥膨胀。运维过程中，可通过污泥外观性状快速初判：正常活性污泥呈黄褐色、絮体密实（粒径0.1~0.5mm）；若出现黑色絮体（提示溶解氧不足）或灰白色松散絮体（提示污泥老化），需结合MLSS、SV30等参数同步排查，及时调整排泥量以优化SRT。

6.回流系统参数调控对AO工艺脱氮效率起决定性作用，核心包括混合液回流比与污泥回流比两项关键参数。混合液回流比常规控制范围为100%~200%，其核心功能是将好氧单元产生的硝态氮回流至厌氧单元，为反硝化反应提供底物；实践表明，回流比＜100%时，硝态氮在好氧单元积累，总氮去除率下降30%以上；回流比＞200%时，动力能耗增加40%~60%，且会将好氧单元的溶解氧带入厌氧单元（每提升100%回流比，厌氧池溶解氧约升高0.1~0.2mg/L），破坏厌氧环境稳定性。污泥回流比通常控制在50%~100%，主要作用是维持系统MLSS稳定，保障功能微生物种群数量，其调控需与排泥量协同，避免污泥龄异常波动。

需重点强调的是，AO工艺运行控制需遵循“动态适配”原则，需根据进水水质、水量的实时波动精准调整指标参数。典型工况调控策略包括：雨季进水水量骤增（超设计负荷120%以上）时，需将混合液回流比提升至180%~200%，同时降低排泥量维持MLSS≥3000mg/L，避免水力负荷冲击导致的污泥流失；当进水含工业废水比例升高（＞30%）引发水质波动时，需将碳氮比监测频率提升至每2小时1次，通过投加乙酸钠或葡萄糖调整C/N至5:1~6:1，同时将pH值控制在7.0~8.0（硝化细菌最适pH范围），保障系统稳定性。实践证明，建立“工况-参数-效果”联动运行日志，记录不同进水条件下的指标调控方案与处理效果，可使运维故障响应时间缩短50%以上。

AO工艺的稳定高效运行，本质是厌氧单元、好氧单元及回流系统关键指标的精准调控与协同优化，其核心在于将工艺机理与现场运维经验深度结合。