A/O（A 2/O）理論在分段進水脫氮除磷工藝中的應用研究

□文/軒興歧 劉 曉

分段進水活性污泥法（階段曝氣活性污泥法）出現較早，主要是針對傳統曝氣系統中存在的問題而提出的；近年來人們將分段進水概念應用于脫氮除磷系統并進行了廣泛的研究[1～2]。

分段進水生物脫氮除磷工藝與A/O、A2/O工藝相比具有如下優點[3]：缺氧-好氧順序排列，無需設置混合液回流，節省能源，有利于降低運行成本；分段進水脫氮除磷工藝回流污泥的稀釋作用被推遲，最后一段缺氧、好氧段的污泥濃度最低，剛好與傳統的A/O、A2/O工藝中生物池的污泥濃度相同，而前面生物池中污泥濃度均高于此濃度，生化池內污泥總量高于傳統A/O、A2/O工藝，節省了生物池池容，提高了處理效率，更有利于生物硝化作用；缺氧段分別進水可充分將進水中的碳源直接用于硝酸鹽氮的反硝化，有利于提高脫氮率及碳源的利用率。

本課題以A/O、A2/O理論[4]對分段進水脫氮除磷工藝進行設計，通過試驗研究，考察A/O、A2/O理論在分段進水脫氮除磷工藝中的適用性。

1 試驗裝置及方法

1.1 試驗裝置

試驗在紀莊子污水處理廠研發中心試驗大廳進行，進水采用紀莊子污水處理廠進水泵房經細格柵處理后的城市污水，通過已有DN300污水管線輸送入研發中心試驗大廳，試驗裝置設計處理規模4.8 m3/d。由于試驗規模小，不足以將大顆粒SS帶入試驗裝置內，故試驗裝置取消初沉池，原水直接進入生化池。以試驗大廳積累的進水水質數據（表1）為基礎，以A/O、A2/O工藝理論對分段進水脫氮除磷工藝生化池進行設計，出水水質按GB 18918—2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級A標準設計，具體設計參照文獻[4]中A/0（A2/O）設計過程。

表1 設計進出水水質 mg/L

根據設計計算結果，生化池工藝尺寸為L×B×H=2.0 m×1.0 m×1.3 m，有效水深 1.0 m，有效容積2 m3，水力停留時間10 h，共分10格，單格尺寸為L×B×H=0.5 m×0.4 m×1.3 m，每格內配置攪拌器、曝氣頭、轉子氣體流量計，格與格之間水利流態采用上進下出方式，為了便于增減配水點，每格中均設有進水閥及轉子液體流量計，生化池采用PVC板焊接。

二沉池采用豎流式沉淀池，碳鋼焊接，工藝尺寸為L×B×H=1.1 m×1.1 m×1.29 m，有效水深 0.75 m，表面負荷 0.17 m3/（m2·h），水力停留時間 4.5 h。

1.2 分析項目及方法

水質分析方法主要參考國家環保總局《水與廢水檢測分析方法》，具體分析項目與方法為BOD5/稀釋與接種法、NH3-N/蒸餾法、TN/紫外分光光度法、MLSS/105℃烘干稱重法、DO/溶解氧儀、水溫/溶解氧儀（溫度計）、NO3-N/離子色譜。

2 試驗結果與討論

根據缺氧區與好氧區容積之間的比例關系共進行3階段試驗研究,即VD/VO=3/7、VD/VO=1/1、VD/VO=6/4。各階段總進水量為4.8 m3/d，均穩定連續運行2周，好氧段溶解氧控制在 2.0 mg/L，污泥濃度為 1 500～4 000 mg/L，試驗流程見圖1-圖3。

圖1 工況A試驗流程

圖2 工況B試驗流程

圖3 工況C試驗流程

各工況的運行參數見表2，出水水質見表3。

表3 3種工況進出水均值

通過表2和表3可以看出，3種工況下均可實現硝化、反硝化反應；3種工況在進水C/N分別為1.33、1.30、1.32時，出水TN隨著VD/VO增加而降低且C工況出水TN達到一級B標準，因而在進水C/N低時，增加缺氧區容積可提高生化系統脫氮效率；TP去除率也有隨VD/VO增加而升高的趨勢。

對C工況生物脫氮消耗的BOD量（忽略生物除磷對進水BOD消耗）進行計算分析可知，去除1 mgTN所需要的 BOD量（BOD/TN）為 2.14，低于理論去除 1 mgTN（以NO3-N計）需2.86 mg的需氧量（BOD），因而分段進水脫氮除磷工藝具有節省碳源的優勢。

在A/O（A2/O）理論中，當反硝化速率Kde＞0.15時，缺氧區與好氧區容積比宜為1∶1，而實際試驗用水反硝化速率分別為 0.43、0.46、0.41（分別對應 A、B、C工況）均＞0.15且通過試驗研究可以看出當VD＞VO（C工況）時未見異常。即分段進水脫氮除磷工藝在Kde＞0.15時，可適當提高缺氧區容積，同時為了降低好氧段混合液攜帶的溶解氧對后段缺氧區進水碳源的降解作用，宜將增大的缺氧區設置于前段好氧區與缺氧區之間起到過渡段作用。

3 結論

1）通過試驗研究發現A/O、A2/O理論適用于分段進水脫氮除磷工藝，可以作為分段進水脫氮除磷工藝設計、運行調試的依據。

2）反硝化速率Kde在分段進水脫氮除磷工藝中針對缺氧區的設置，仍然具有指導意義。當Kde＞0.15時，可適當提高缺氧區所占比例，同時為了降低好氧段混合液攜帶的溶解氧對后段缺氧區進水碳源的降解作用，宜將增大的缺氧區設置于前段好氧區與缺氧區之間起到過渡段作用。

3）分段進水脫氮除磷工藝在生物脫氮上均有節省碳源的優勢。

[1]王 偉，王淑瑩，王海東，等.連續流分段進水生物脫氮工藝控制要點及優化[J].環境污染治理技術與設備，2006，7（10）：83-87.

[2]邱慎初，丁堂堂.分段進水的生物除磷脫氮工藝[J].中國給水排水，2003，19（4）：32-36.

[3]王社平，于莉芳，韓光輝，等.A/O工藝分段進水生物脫氮技術分析[J].工業用水與廢水，2006,37（1）：7-9.

[4]周 雹.活性污泥工藝簡明原理及設計計算[M].北京：中國建筑工業出版社，2005.