周 偉，陳 軒，周 娟，3，鄧春英，周少奇

(1貴州科學院，貴州 貴陽 550001；2廣西壯族自治區(qū)環(huán)境保護科學研究院，廣西 南寧 530000；3貴州大學資源與環(huán)境工程學院，貴州 貴陽 550025)

伴隨著城鎮(zhèn)規(guī)模及規(guī)格不斷提升，居民生活及工業(yè)用水量也隨著增加，污水中的成分更加復雜，目前對城鎮(zhèn)污水廠的污水處理要求不斷提升。往往城鎮(zhèn)污水的源頭為工業(yè)企業(yè)、居民樓、公共設施等，不確定因素多且處理過程較為復雜，一般情況下較鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水廠污染物占比不同，其成分中的氮磷含量占比往往較高，因此處理時集中研究高效的脫氮除磷方法[1-3]如：使用倒置的流程工藝，改變流程中的進水點，改變厭氧段到好氧段的順序，使用分點進水技術等，在一定程度上解決了A/A/O (Anaeroxic-Anoxic-Oxic)法污泥回流中硝酸鹽對厭氧放磷產(chǎn)生的影響，由此產(chǎn)生了一系列的新型工藝，如改良A/A/O工藝、倒置A/A/O工藝、MUCT工藝等[3-5]。在這些改進型工藝中，改良型A/A/O工藝較上述新型工藝，工藝過程中的水力停留時間短，處理工藝簡單易懂，污水處理廠操作員操作簡單方便，各種不同的污水生物菌群都能繁殖擴增，較原始A/A/O工藝其脫氮除磷效果大為增加。

1 工藝流程與檢測方法

1.1 改良的A/A/O工藝流程

傳統(tǒng)的A/A/O工藝缺點集中在以下四個方面：

(1)首先是傳統(tǒng)污水處理工藝中，污水最開始進入?yún)捬鯀^(qū)，這樣不利于污泥回流中的硝酸鹽成分進行相應的反應，會導致整個系統(tǒng)工藝的磷的去除效果偏低；

(2)傳統(tǒng)工藝中的污水經(jīng)過厭氧區(qū)后就會進入缺氧區(qū)，由于缺氧區(qū)域水體中碳源的分布聚集性較強，而水中的反硝化細菌利用碳且需要均勻的碳源分布，所以氮的去除會受到較大的影響；

(3)常規(guī)工藝中污泥的利用率較低，整體分析，傳統(tǒng)工藝中的少部分剩余污泥參與了整個內(nèi)循環(huán)反應過程的放磷、吸磷過程，污泥直接由缺氧區(qū)到達好氧區(qū)，這不利于整套工藝中磷的去除。

(4)在傳統(tǒng)脫氮除磷工藝中，系統(tǒng)脫氮除磷存在一種不可協(xié)調(diào)的矛盾狀態(tài)，在高污泥負荷狀態(tài)下才能達到生物除磷的效果，而生物脫氮則需要低污泥負荷，在傳統(tǒng)的A/A/O工藝中能夠同時具備這兩個條件且達到最佳處理狀態(tài)基本不太可控，所以優(yōu)先保證生物脫氮，其次是生物除磷的效果。

為了解決常規(guī)A/A/O工藝的缺陷，改良A/A/O工藝改良的部分在于污水首先進入新增的前置調(diào)節(jié)池再進入傳統(tǒng)工藝中的厭氧池部分，再依次經(jīng)過缺氧池和好氧池組件，在好氧池組件中主要發(fā)生硝化反應，經(jīng)過一系列反應后的污水處理后再入二沉池，而不同于傳統(tǒng)工藝污泥的回流工藝，二沉池中的部分污泥回流到新增的調(diào)節(jié)池中，污泥中的微生物可以有效地去除回流硝態(tài)氮，在一定程度上去除了硝態(tài)氮在厭氧池中的不良反應，確保了厭氧區(qū)處理效果的穩(wěn)定。具體改良工藝流程如圖1。

圖1 改良的A/A/O工藝流程圖Fig.1 Process flow chart of the modified A/A/O technology

1.2 水質(zhì)檢測方法

本研究的指標COD、NH4-N、TP、TN、SS的測定方法如表1。

表1 監(jiān)測指標的檢測方法Tab.1 Detection method of the indicators

2 污水處理系統(tǒng)效果分析

2.1 對COD的去除效果

如圖2改良型A/A/O工藝中，污水經(jīng)過預反硝化階段和厭氧階段，污水中的COD的去除效果較為明顯。在預缺氧階段中發(fā)生反硝化反應，在缺氧池中反硝化菌能夠利用污水中的有機物作為電子供體，以去除污水中的有機碳源，從而達到去除磷的效果。在厭氧階段，污水中易降解的有機物被聚磷菌合成為PHB貯存于體內(nèi)[6-7]。在兼氧階段與預缺氧階段的反應相一致，同樣都是發(fā)生反硝化反應。在好氧階段，好氧菌吸收氧氣，將污水中的有機物轉化為二氧化碳和水[8]。在系統(tǒng)正常運行條件下，進行連續(xù)監(jiān)測，進水COD為80～280 mg/L，出水COD≤80 mg/L，去除率≥85.7%，試驗數(shù)據(jù)表明改良A/A/O工藝的COD去除效果較好且穩(wěn)定。

圖2 COD的去除效果圖Fig.2 COD removal effect

2.2 對氨氮的去除效果

如圖3，污水的進水氨氮濃度在14～26 mg/L內(nèi)波動，隨著夏季溫度的逐漸提升，系統(tǒng)中的進水的氨氮濃度普遍偏低，氨氮隨氣溫的升高逐漸被反應從而轉化為氨氣而消散，污水中的氨氮濃度與其他季節(jié)相比其濃度含量較低。通過改良A/A/O工藝后，污水的出水氨氮濃度能穩(wěn)定的控制在4 mg/L以下，改良工藝在啟動前其出水氨氮的濃度普遍不穩(wěn)定且波動范圍較大，在改良工藝穩(wěn)定運行一段時間后，其出水水質(zhì)的氨氮值逐漸趨于穩(wěn)定。這表明改良A/A/O工藝中的硝化菌種大量繁殖，在一定程度上增強了其抗沖擊負荷的能力，保證了出水氨氮濃度的穩(wěn)定性。

圖3 氨氮的去除效果圖Fig.3 Ammonia nitrogen removal effect

2.3 對總氮的去除效果

由圖4，改良工藝的TN的去除效率為57.1%以上，原因是改良工藝在運行初期時，好氧區(qū)沒有通入足夠的曝氣量，導致好氧池中的溶解氧的含量急劇降低，從而使得污水中的有機物降解不及時，不利于氨氮的去除以及硝化反應的發(fā)生，導致氨氮的去除效果不明顯。污水通過缺氧池進行相應的反應，達到去除氮的效果，缺氧段的反硝化處理效果的好壞與回流混合液中所產(chǎn)生的碳源量有關，而碳源含量的多少與污水進水BOD的濃度和污水進入?yún)捬醭刂械腘OX-N的含量有關，即污水進水BOD值越高，反硝化效果越好，從而更有利于改良工藝中的氮的去除。

圖4 總氮去除效果圖Fig.4 Total nitrogen removal effect

2.4 對總磷的去除效果

由圖5可知，改良工藝的TP的平均去除率為80%以上，WANG等[5]闡述了生物除磷的影響條件，改良工藝在預缺氧段發(fā)生反硝化反應，在一定程度上有利于降低污水中硝酸鹽的濃度，進而更有利于厭氧釋磷的發(fā)生。改良工藝在穩(wěn)定狀態(tài)下，進行連續(xù)監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)進水TP為1～2.5 mg/L，出水TP≤0.4 mg/L，去除率≥87.5%，表明了改良工藝總磷的去除效果較好。

圖5 總磷的去除效果圖Fig.5 Total phosphorus removal effect

2.5 對懸浮固體(SS)的去除效果圖

在運行的過程中，采用周進周出矩形沉淀池以及砂濾池的強化SS去除效果，在系統(tǒng)正常運行條件下，進行連續(xù)監(jiān)測，由圖6可知，進水SS為50～140 mg/L，出水的SS≤20 mg/L，去除率≥94.4%，使得SS的去除效果明顯且運行穩(wěn)定。

圖6 SS的去除效果圖Fig.6 SS removal effect

3 結語

通過結合專利技術在維持COD、BOD5去除率基礎上，對改良A/A/O工藝進行優(yōu)化設計，研究提高改良A/A/O工藝脫氮除磷效果，通過改良傳統(tǒng)工藝來研究城鎮(zhèn)污水廠脫氮除磷效率提升的工藝，最終得出了出水水質(zhì)穩(wěn)定且達標的方法。通過對改良A/A/O工藝進行調(diào)試研究，主要結論為：

(1)改良A/A/O工藝能較好地在城鎮(zhèn)污水廠中運行穩(wěn)定，對SS、COD、NH4-N、TN、TP具有較好的去除率，且波動范圍小，對污水的抗沖擊性能較傳統(tǒng)A/A/O工藝強。

(2)進水水質(zhì)指標SS為50～140 mg/L、COD為80～280 mg/L、NH4-N為14～26 mg/L、TN為20～50 mg/L、TP為1～2.5 mg/L時，通過優(yōu)化調(diào)試，出水水質(zhì)指標SS≤20 mg/L、COD≤80 mg/L、NH4-N≤4 mg/L、TN≤10 mg/L、TP≤0.4 mg/L，可穩(wěn)定達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918—2002)的一級A標準。