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生的影響，由此產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節(jié)池再進入傳統(tǒng)工藝中的厭氧池部分，再依次經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[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穩(wěn)定且達標的方法。通過對改良A/A/O工藝進行調試研究，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)化調試，出水水質指標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。