譚銓憲 葉偉寧 張海飛 何志

深圳市南方水務有限公司 鵝公嶺污水處理廠 深圳 518111

摘要：在水處理過程中，工藝的選擇往往關系到水處理的最終效果?；谀壳八幚淼墓に嚢l(fā)展，改良的AAO工藝得到了廣泛的應用，并取得了積極的應用效果。但是考慮到改良AAO工藝的特殊性并結合實際，只有在改良AAO工藝中建立同步硝化反硝化和反硝化除磷反應，才能達到提高工藝、出水效果及降低運行費用的目的?；谶@一認識，我們應認真分析改良AAO、同步硝化反硝化和反硝化除磷工藝的特點，主要是想，根據工藝要求，重點做好同步硝化反硝化和反硝化除磷工藝的建立，保證改良AAO工藝優(yōu)化后能夠取得積極的應用效果。

關鍵詞：改良AAO工藝；同步硝化反硝化工藝；反硝化除磷工藝

一、前言

在污水處理廠中，污水的處理效果是衡量污水處理廠整體效益的關鍵指標。然而，改良AAO已不能滿足目前污水的碳源低、磷和氮負荷高的外部環(huán)境，通過對污水處理廠的工作過程進行分析后可知，根據污水處理廠的現實需要，考慮到污水處理廠進水水質特征和節(jié)能降耗需求的現狀，只有積極應用改良AA/O工藝，并在此基礎上建立SND和反硝化除磷工藝，才能保證污水處理廠的水處理效果滿足實際需要，并達到預期目標。基于這一認識，我們應在改良AAO工藝運行建立優(yōu)化控制的條件和策略引，并討論其影響的因素，實現高效的脫氮除磷功能，提高污水處理效果。

二、SND和反硝化除磷工藝的原理和特點

根據傳統生物脫氮理論，脫氮途徑一般包括硝化和反硝化2個過程，而在時間或空間上造成交替缺氧和好氧環(huán)境的同一個反應器中進行，即同步硝化反硝化（SND）。

反硝化除磷是利用厭氧/缺氧交替環(huán)境來代替?zhèn)鹘y的厭氧/好氧環(huán)境來培養(yǎng)出一種以硝酸根作為最終電子受體的反硝化聚磷菌（DPB）為優(yōu)勢菌種，通過其代謝作用來同時完成過量吸磷和反硝化作用而達到脫氮除磷的雙重目的。

SND和反硝化除磷相結合的特點是應用于城市污水處理時不但能克服碳源不足，處理相對來較高的氮和磷負荷；而且能節(jié)省曝氣量，減少回流量和剩余污泥量，有節(jié)能降耗的效果。

三、在改良AAO工藝中建立SND和反硝化除磷工藝的主要需求

從當前污水處理廠的工況指標和處理出水效果需求來看，改良AAO工藝已經難以滿足水處理需要，結合污水處理廠的污水處理實際，之所以要在改良AAO工藝中建立同步硝化反硝化工藝，其主要需求主要表現在以下幾個方面：

1.AA/O工藝存在的主要問題

氮磷的去除較復雜，涉及釋磷、吸磷及硝化和反硝化等多個生化反應過程。而且這些過程產生了不同程度的矛盾關系，如碳源、泥齡、硝酸鹽、硝化和反硝化容量、釋磷和吸磷容量等問題。這些矛盾的本質主要是多種功能細菌群共存于同一個污泥系統，各種細菌所要求的最適宜條件各不相同，系統不能同時滿足不同細菌的最佳需求，必然造成功能菌群之間的競爭。功能菌群對環(huán)境、營養(yǎng)物質和生存空間的競爭就構成了AA/O工藝在實際應用中達到一級A排放標準存在一定的難度和局限。

2.污水處理廠中碳源不足、氮和磷的含量高，決定了在改良AAO工藝中建立SND和反硝化除磷工藝

從污水處理廠進水的現有檢驗指標來看，污水中碳源嚴重不足、氮和磷的含量非常高，提高了污水處理的難度。在針對污水中的氮和磷的處理過程中，改良AAO工藝取得了積極的應用效果。但是考慮到污水中氮和磷超標嚴重的情況，單純采用改良AAO工藝已經難以滿足污水處理要求。經過對水處理工藝進行研究后可知，在改良AAO工藝中建立SND和反硝化除工藝，是提高污水處理效果和降低水中氮和磷含量的有效措施。因此，原污水中營養(yǎng)比例嚴重失衡是推動在改良AAO工藝中建立SND和反硝化除磷工藝的重要因素。

3.污水處理廠節(jié)能降耗任務的現實需求

在污水處理廠的水處理過程中，基于節(jié)能降耗的必然需求，要想滿足節(jié)能降耗需要，就要從污水處理工藝入手，確保污水處理工藝能夠在實效性上滿足需要。根據這一需求，結合當前污水處理的先進工藝和成熟的處理經驗，改良AAO工藝具有廣泛的應用前景。除此之外，在改良AA/O工藝中建立SND和反硝化除磷工藝，也是對AA/O工藝的重要補充。

四、實現SND和DNPAOs相結合的途徑

由于硝化菌的好氧特性和反硝化聚磷菌的聚磷特性，很可能在好氧區(qū)和缺氧區(qū)中實現SND和反硝化除磷。

1.利用好氧活性污泥絮體中的缺氧區(qū)來實現。

2.利用缺氧池功能環(huán)境來實現。

3.利用好氧池安裝的曝氣裝置本身就不可能完全地均勻曝氣而出現的局部缺氧/好氧交替的環(huán)境實現。

要實現以上目的及高效的同步硝化反硝化和反硝化除磷效果，必需創(chuàng)造以下條件：

1.維持低溶解氧濃度。

2.進水應有足夠的碳源，并在流動過程中盡量減少碳源被氧化。

3.好氧池內應維持較大尺度的活性污泥。

五、建立SND和反硝化除磷工藝的具體過程分析

下面以鵝公嶺污水處理廠工程為實例淺析建立SND和反硝化除磷工藝的過程及討論。

1.鵝公嶺污水處理廠主要概況

污水處理廠于2011年投產，設計處理規(guī)模5萬m3/日，采用改良AA/O工藝，出水濃度執(zhí)行一級A標準。

生化池分成兩組，每組進水依次經預缺氧區(qū)、厭氧區(qū)、缺氧區(qū)、好氧區(qū)；混合液回流至缺氧區(qū)，污泥回流至預缺氧區(qū)。厭氧區(qū)和缺氧區(qū)有ORP儀，好氧區(qū)末端有DO儀和MLSS儀在線監(jiān)測。好氧區(qū)分為4格室，每格有7個空氣閥門以控制供氧大小，兩組池各有一個空氣總閥門。

主要設備參數：提升泵Q=1400m3/h，3用一備；電磁懸浮鼓風機Q=6000m3/h，P=190KW，2臺。

污水特征：進水濃度COD偏低，BOD/COD<0.4；磷和氮含量偏高，TP經常超出設計標準1～2倍，偶爾超出2～3倍，冬天濃度高尤為明顯。

2.SND和反硝化除磷工藝相結合的建立

根據往年經驗，該廠好氧末端DO濃度控制在2～3mg/L時，出水氮的主要產物是硝酸鹽，氨氮和亞硝酸鹽氮濃度都接近于0。因此，為實現目的，建立過程分二個運行階段Ⅰ和Ⅱ，相應DO濃度分別為1.2±0.2mg/L和0.6±0.2mg/L。

為避免低DO濃度運行造成出水氨氮濃度超標，基于工藝和水質正常時的運行經驗，對1#和2#生化池分別進行階段Ⅰ和階段Ⅱ試運行。2014年6月開始，調節(jié)生物池上的空氣閥門，將1#好氧區(qū)1和2格室的DO濃度控制在2～3mg/L，3和4格室的DO濃度控制在1.2±0.2mg/L；將2#好氧區(qū)1和2格室的DO濃度控制在1.5～2.0mg/L，3和4格室的DO濃度控制在0.6±0.2mg/L。在試運行中定期從生化池的缺氧區(qū)和好氧區(qū)的不同棋格室收集水樣，對COD、氨氮、（亞）硝酸鹽氮、總氮、總磷、磷酸鹽、好氧池前中端DO進行定期監(jiān)測，而對PH、ORP、MLSS和池末端DO每天在線監(jiān)測。

經過2個污泥齡周期的調整和運行，整理監(jiān)測數據分析：A、當好氧池末端DO濃度控制到1.2±0.2mg/L時，好氧池出水氨氮濃度上升，但幅度微小，硝酸鹽濃度降低，回流至缺氧區(qū)的硝酸鹽濃度也隨之降低，但是氨氮濃度在缺氧區(qū)出現大幅度下降，說明出現了SND現象；缺氧池前后端磷濃度下降，說明出現了吸磷現象。B、當好氧池末端DO濃度控制到0.6±0.2mg/L時，出水亞硝酸鹽濃度上升，那么回流至缺氧區(qū)的硝酸鹽濃度較低，缺氧吸磷時缺乏電子受體，導致缺氧區(qū)磷的去除率下降，雖然氨氮濃度下降梯度變小，硝化速率下降，但是出水總氮去除率增加了，反硝化速率有所上升，SND程度上升。至此，在實際工程的改良AA/O中已成功初步建立SND和反硝化除磷。取得明顯效果后，兩組生化池末端DO濃度均控制在0.6±0.2mg/L。

3.運行結果及討論

成功建立了SND和反硝化除磷工藝后，經過2個月的試運行，取得了良好的工藝、出水和節(jié)能效果。

1）磷和氮的去除效果得到明顯的提升。缺氧除磷量占總除磷量的80%以上，平均生物去除率達到95%以上，總氮去除率達到83%，這與王曉蓮等研究報道基本一致。同時，減少了化學輔助除磷藥劑在進水總磷嚴重超過設計值的情況下的投加量。

2）碳源得到有效利用。SND的出現使得出水硝酸鹽濃度降低，減少了污泥回流至預缺氧區(qū)的硝酸鹽濃度，從而減小了COD的初始消耗；低DO濃度運行，亞硝酸鹽氮出現并累積，回流至缺氧區(qū)時直接被還原，跳過了 轉為 這個環(huán)節(jié)，節(jié)省了碳源。

3）污泥的沉降性能明顯提升。污泥濃度有所上升，但是SV30和SVI出現明顯下降，分別由原來60～70和100～110降至20～30和60～70，二沉池池面由微混濁和漂泥變得非常清澈，污泥的沉降性能明顯提高。

4）良好的節(jié)能效果。改良AA/O工藝DO一般控制在2mg/L左右，優(yōu)化工藝后DO控制在0.6mg/L左右。若進水水質濃度在正常范圍內，供氧量由4500m3/h降到3000m3/h，可節(jié)省供氧量33%。

4.實踐的經驗總結

由于SND和反硝化除磷工藝的工程運用尚不夠完善，筆者結合學者研究和實踐經驗進行了簡單的總結。

1）低DO濃度控制是最關鍵的一環(huán)。厭氧區(qū)和缺氧區(qū)的DO濃度應保持在0.2mg/L以下，只有保證嚴格的DO濃度，使缺氧硝化和反硝化反應、厭氧釋磷與缺氧吸磷處于平衡狀態(tài)，才能取得高效的脫氮除磷。所以說，操作人員需要很好地控制DO。需要注意的是，長期低DO濃度運行，可引起污泥膨脹；適當提高好氧池前端的DO，可有效解決這個問題。

2）配合ORP參數進行指導。實際運行中，我們還結合厭氧區(qū)的ORP參數輔助調整，若ORP在-200mv～-300mv，我們發(fā)現總磷的去除率極高，達95%以上。

3）適當提高污泥濃度，延長污泥齡。高濃度的污泥混合液有利于污泥絮凝，更可能存在一個缺氧區(qū)，形成有利于反硝化的微環(huán)境，過分地充氧，必然是氣泡的劇烈擾動，活性污泥顆粒很難長大。污泥齡延長，污泥易于在系統內絮凝。

4）維持充足的碳源。系統內功能菌群的特性及電子受體的存在形式和COD有密切的關系。本文介紹建立的工藝雖然在一定程度上克服了碳源的不足，但若進水COD濃度過低，無論如何調整工藝將無法讓出水水質達到理想的效果。

5）合適的混合液回流比?；旌弦夯亓髁窟^低，向缺氧區(qū)提供不了足夠的硝酸鹽，而缺氧吸磷需要以硝酸根作為電子受體。回流量過高，大部分污泥不能完整地經歷厭氧釋磷、缺氧吸磷和好氧吸磷反應過程。

整體來說，各個條件之間的關聯性非常強，要想使建立的系統處于優(yōu)化并長期穩(wěn)定的狀態(tài)，了解微生物變化及組成才是控制生物脫氮除磷、同步硝化反硝化脫氮、反硝化除磷系統運行的關鍵。遺憾的是，由于條件的限制及水量水質濃度波動的外部環(huán)境，筆者未能更深入地進行實踐。

六、結論

實踐證明，通過對系統DO濃度的有效控制在改良AA/O工藝中建立穩(wěn)定SND和反硝化除磷性能是可行的。當進水濃度在設計值內或超出其范圍不大且碳源充足的情況下，DO控制在0.6±0.2mg/L時，出水優(yōu)于一級A標準。

在改良AA/O工藝上建立SND和反硝化除磷，其優(yōu)勢表現在：在不改變現在反應容器的前提下，提高處理負荷；有效利用碳源，現有工藝結構條件下提高磷和氮的去除率；低DO濃度運行，節(jié)省供氧能耗；減少內回流泵的能耗。

通過試運行和本文的淺析可知，在污水處理廠中，在改良AAO工藝中建立SND和DNPAOs是提高污水處理質量的必然選擇。之所以這樣認為，主要是因為同步硝化反硝化因為具有能耗低、物耗低、反應器容積小、操作靈活、具有較高的脫氮除磷效果等諸多優(yōu)點，受到人們的關注。目前，國內外學者對同步硝化反硝化研究尚處于實驗室階段，對其作用機理及動力學模型正在做進一步的研究工作，對SND和反硝化除磷技術進行深入研究，為其在實際的設計及運行中提供理論依據和技術參數，是擺在水處理工作者面前的重任。因此，我們應認真分析改良AAO工藝中建立SND和DNPAOs的必要性，并提高其構建的質量。

參考文獻：

[1]王曉蓮，彭永臻.AA/O法污水生物脫氧除磷處理技術與應用.北京：科學出版社，2009

[2]王洪臣等著.5F-AA/O--脫氮除磷工藝的實踐與探索.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009

[3]周少奇，周吉林；生物脫氮新技術研究進展[J]；環(huán)境污染治理技術與設備；2012年06期

[4]曹雪梅，彭永臻，王淑瑩.缺氧區(qū)、好氧區(qū)容積比對AA/O工藝反硝化除磷的影響.中國給水排水，2007，23（3）：27-30

[5]周康群，劉暉，孫彥富，周遺品，劉潔萍.AA/O工藝缺氧池中反硝化聚磷菌的比例、特性研究及菌株鑒定.環(huán)境污染與防治，2007，29（6）：437-442

[6]聶福勝，羅萬申.深圳市南山污水處理廠除磷脫氮工藝設計.中國給水排水，2002，18（8）：53-55

上接第269頁

（一）室內消火栓的設置范圍

（1）高層建筑的主體及裙房內；（2）消防電梯前室或與防煙樓梯間的合用前室內，方便消防隊員盡快利用消火栓向火災發(fā)起進攻和開辟通道；（3）避難層內設置用于人員自救保護；（4）屋頂或直升飛機停機坪處，用于檢查消火栓壓力和防止火災蔓延至頂層及保護人員的作用；（5）室內消火栓箱內應設消防卷盤，用于非消防專業(yè)人員撲救初起火災。

（二）室內消火栓設置的技術要求

（1）消火栓充實水柱需經水力計算，且不小于13 m，以避免濃煙高熱對滅火工作的影響，又能保證消防隊員正常使用；（2）消火栓間距在高層內不大于30 m，在裙房內不大于50 m，保證兩股充實水柱同時到達同層內任何部位；（3）采用分區(qū)給水系統，有串聯供水和并聯供水兩種方式，當消火栓栓口處的出水壓力大于0.5 MPa 時，應設減壓裝置；（4）屋頂水箱。為了保證初起火災時消防用水量和消防水壓的要求，超高層建筑屋頂水箱設置高度應滿足最不利點消火栓靜水壓力0.15 MPa。不能滿足時，應設氣壓水罐或穩(wěn)壓泵等增壓設施。如是并聯給水方式，其分區(qū)消防水箱的容量應與高位消防水箱的容量相同，發(fā)生火災時，消防水泵供給的消防用水應進入高位水箱，而串聯給水方式中是允許的；（5）水泵接合器。在消防車供水壓力范圍內的各個分區(qū)均需分別設置水泵接合器。

總之，防火一定要從設計、維護方面雙管齊下，從設計源頭做好防火要求，從維護方面時刻做到科學的預防和管理。廣大設計人員需要通過對高層建筑的深入了解和對防火知識的全面掌握，才能從設計方面將建筑的防火安全性能發(fā)揮到極致，同時與管理和消防協調配合，做到預防為主，將先進的建筑防火技術有效的運用到高層建筑的防火設計環(huán)節(jié)中，將很大程度上遏制火災事故的發(fā)生，充分保障國家利益和人民群眾的生命、財產安全。

參考文獻：

[1]劉勁松.論高層建筑防火工程中的設計[J].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2010（9）.

[2]丁 承.高層建筑防火設計淺析[J].價值工程，2011（21）.

[3]高層賓館火災情況下電梯應急疏散可行性研究[R].上海市特檢院和上海市消防研究所，2009.