水处理AAO工艺调试详解
一，概述
污水进入厂区后先后经过粗格栅→细格栅→进水泵房→旋流沉砂池等设备去除污水中的固体悬浮物及沙粒完成一级污水处理（预处理），之后经过A2O氧化沟厌氧-缺氧-好氧处理工艺去除污水中的COD、BOD、氮和磷等污染物，氧化沟出水在二沉池，经过絮凝沉淀完成二级污水处理（生化处理），二沉池上清液先后经过连续活性砂滤池过滤和紫外消毒渠消毒完成三级污水处理（深度处理），出水水质达到一级A排放标准，处理工艺中二沉池沉积的活性污泥一部分会流至厌氧池配水井与污水混合循环处理污水中的污染物，剩余污泥经过污泥深度脱水车间处理将含水率降低至50%左右后外运处置。
二，AAO水处理工艺介绍
A2O工艺是Anaerobic-Anoxic-Oxic的英文缩写，它是厌氧-缺氧-好氧生物脱氮除磷工艺的简称。A2O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。
该工艺处理效率一般能达到:BOD5和SS为90%~95%，总氮为70%以上，磷为90%左右，一般适用于要求脱氮除磷的大中型污水厂。但A2O工艺的基建费和运行费均高于普通活性污泥法，运行管理要求高，所以对目前我国国情来说，当处理后的污水排入封闭性水体或缓流水体引起富营养化，从而影响给水水源时，才采用该工艺。
A2O生物脱氮除磷系统的活性污泥中，菌群主要由硝化菌和反硝化菌、聚磷菌组成。在好氧段，硝化细菌将入流中的氨氮及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，转化成氮气逸入到大气中，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，将磷除去。
三，工艺流程及工艺特点：
A2O 工艺于70年代由美国专家在厌氧一好氧磷工艺(A/O)的基础上开发出来的，该工艺同时具有脱氮除磷的功能。
该工艺在好氧磷工艺(A/O)中加一缺氧池，将好氧池流出的一部分混合液回流至缺氧池前端，该工艺同时具有脱氮除磷的目的。
工艺特点：
（1）、AAO工艺原理及过程
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。以上各种物质去除过程 可直观地用图所示的工艺特性曲线表示。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。
(2)污染物去除效率高，运行稳定，有较好的耐冲击负荷。
(3)污泥沉降性能好。
(4)厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类微生物菌群的有机配合，能同时具有去除有机物、脱氮除磷的功能。
(5)脱氮效果受混合液回流比大小的影响，除磷效果则受回流污泥中夹带DO和硝酸态氧的影响，因而脱氮除磷效率不可能很高。
(6)在同时脱氧除磷去除有机物的工艺中，该工艺流程最为简单，总的水力停留时间也少于同类其他工艺。
(7)在厌氧一缺氧一好氧交替运行下，丝状菌不会大量繁殖，SVI一般小于100，不会发生污泥膨胀。
(8)污泥中磷含量高，一般为2.5%以上。
影响A2O工艺出水效果的因素
影响A2O工艺出水效果的因素有很多，一般有以下几个方面的因素：
1、污水中生物降解有机物对脱氮除磷的影响
可生物降解有机物对脱氮除磷有着十分重要的影响，它对A2O工艺中的三种生化过程的影响是复杂的、相互制约甚至是相互矛盾的。
在厌氧池中，聚磷菌本身是好氧菌，其运动能力很弱，增殖缓慢，只能利用低分子的有机物，是竞争能力很差的软弱细菌。但由于聚磷菌能在细胞内贮存PHB和聚磷酸基，当它处于不利的厌氧环境下，能将贮藏的聚磷酸盐中的磷通过水解而释放出来，并利用其产生的能量吸收低分子有机物而合成PHB，在利用有机物的竞争中比其它好氧菌占优势，聚磷菌成为厌氧段的优势菌群。
因此，污水中可生物降解有机物对聚磷菌厌氧释磷起着关键性的作用。所以，厌氧池进水中溶解性磷与溶解性有机物的比值(S-P/S-BOD)应在0.06之内，且有机物的污泥负荷率应> 0.10 kgBOD5/kgMLSS·d。
在缺氧段，异养型兼性反硝化菌成为优势菌群，反硝化菌利用污水中可降解的有机物作为电子供体，以硝酸盐作为电子受体，将回流混合液中的硝态氮还原成N2而释放，从而达到脱氮的目的。
污水中的可降解有机物浓度高，则C/N比高，反硝化速率大，缺氧段的水力停留时间HRT短，一般为0.5~1.0 h即可。反之，则反硝化速率小，HRT需2~3 h。可见污水中的C/N比值较低时，则脱氮率不高。通常只要污水中的COD/TKN>8时，氮的去除率可达80%。
在好氧段，当有机物浓度高时污泥负荷也较大，降解有机物的异养型好氧菌超过自养型好氧硝化菌，使氨氮硝化不完全，出水中NH4+-N浓度急剧上升，使氮的去除效率大大降低。所以要严格控制进入好氧池污水中的有机物浓度，在满足好氧池对有机物需要的情况下，使进入好氧池的有机物浓度较低，以保证硝化细菌在好氧池中占优势生长，使硝化作用完全。对此，好氧段的污泥负荷应<0.18 kgBOD5/kgMLSS·d。
由此可见，在厌氧池，要有较高的有机物浓度；在缺氧池，应有充足的有机物；而在好氧池的有机物浓度应较小。
2、污泥龄ts的影响
A2O工艺污泥系统的污泥龄受两方面的影响。首先是好氧池，因自养型硝化菌比异养型好氧菌的最小比增殖速度小得多，要使硝化菌存活并成为优势菌群，则污泥龄要长，经实践证明一般为20~30 d为宜。
但另一方面，A2O工艺中磷的去除主要是通过排出含高磷的剩余污泥而实现的，如ts过长，则每天排出含高磷的剩余污泥量太少，达不到较高的除磷效率。同时过高的污泥龄会造成磷从污泥中重新释放，更降低了除磷效果。所以要权衡上述二方面的影响，A2O工艺的污泥龄一般宜为15~20 d。
传统活性污泥法是应用最早的工艺，它去除有机物的效率很高，近20年来，水体富营养化的危害越来越严重，去除氮、磷列入了污水处理的目标，于是出现了活性污泥法的改进型AO工艺和AAO工艺。AO工艺有两种，一种是用于除磷的厌氧—好氧工艺，一种是用于脱氮的缺氧—好氧工艺；AAO工艺则是既脱氮又除磷的工艺。
AAO工艺控制的要点：
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200～400％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，300～400％时脱氮效率最佳。外回流比R一般在30～100％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0.2—0.5mg/l以下，而好氧段DO应控制在2～3mg/l之间。
5）COD/TKN与COD/TP
对于生物脱氮来说，COD/TKN应大于4.0，而生物除磷则要求COD/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COD/TKN值，宜投加甲醇做营养源，为了提高COD/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。
抑制生物硝化的一些有机物
抑制硝化的一些重金属和无机物浓度
1有机物产生75％抑制时的浓度（mg/l）种类产生抑制时的浓度（mg/l）
2苯胺1六价铬0.25
3乙二胺1铜0.005～0.5
4萘胺1铅0.5
5芥子油1镁50
6酚5.6镍0.25
7甲基引哚7锌0.08～0.5
8硫脲0.076氰化物0.34
9氨基硫脲0.18硫酸盐500
3、AAO生物脱氮除磷系统的功效
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。
4、AAO生物脱氮除磷系统的工艺控制
1）曝气系统的控制
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NO3－N浓度大于4mg/l，必须降低回流比R。单纯从NO3－N对除磷的影响来看，脱氮越完全，NO3－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。在调节r的回流量时监控兼氧段的溶解氧值，以溶解氧控制在0.2—0.5mg/l为佳。
4）剩余污泥排放控制
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8～20d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＞20d，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) COD/TKN与COD/TP
对于生物脱氮来说，BOD/TKN应大于4.0，而生物除磷则要求COD/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。AAO碳源的需求公式：Cn=4N （式1）Cp=20P （式2）C=Cn+Cp （式3）
式中
Cn—脱氮需要的碳源量（以COD计）mg/l；Cp—除磷需要的碳源量（以COD计）mg/l；C—脱氮除磷需要的总碳源（以COD计）mg/l；4—反硝化所需CN的比值；20—除磷所需CP的比值
N—需要外部碳源去除的TN量，mg/l
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NO3－－N时，其浓度越高，ORP值也越高；而当存在PO43—P时，ORP则随着PO43—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NO3－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。在硝化反应中每硝化lgNH3-N需要消耗7.14g碱度，所以硝化过程中需要的碱度量可按下式计算：
碱度＝7.14×N×10-3
式中：
Q—进入滤池的日平均污水量，m3／d；N—进出生化系统的NH3-N浓度的差值，mg／L；7.14—硝化需碱量系数，kg碱度／kgNH3-N