豎向多級A/O（生態組合塘）工藝探討

黃兆惠林曦　李峰（.溫州市環境監測中心站，浙江　溫州　5000；.溫州市環境保護設計科學研究院，浙江　溫州　5000；.浙江省排污權交易中心，浙江　杭州　00）

豎向多級A/O（生態組合塘）工藝探討

黃兆惠1林曦2李峰3
（1.溫州市環境監測中心站，浙江溫州325000；2.溫州市環境保護設計科學研究院，浙江溫州325000；3.浙江省排污權交易中心，浙江杭州310012）

簡述了豎向多級A/O（生態組合塘）工藝處理機理及組成，通過應用實例，介紹了污水處理效果和工藝特點，分析了底泥蓄積消化過程和工藝環保技術優勢與短處，為建設生態型污水處理廠提供新的思路和借鑒。

豎向多級AO；生態組合塘；污水處理

隨著我國污水處理標準的提高以及工藝研究的深入，A/O工藝也在不斷發展，并衍生出多種變形工藝，其中豎向多級A/O處理工藝近年來因為其系統化、資源化和生態化的特點而廣受關注。

1　豎向多級A/O處理工藝機理及組成

1.1處理機理

豎向多級A/O池（生態組合塘）是一個由生物（如：細菌、藻類、原生動物、后生動物、水生植物、高等水生動物）及非生物（光照、風、溫度、有機物、PH值、溶解氧、N及P營養元素等）部分構成的人工生態系統。系統中的生物組成部分，是由多條食物鏈構成組合塘中各種生物相互依存、相互制約的復雜的生態系統。通過厭氧、缺氧、好氧、吸附、沉淀、氧化、吹脫等多種生化和物化過程，實現了有機污染物、N和P營養元素的降解和去除，而系統中的非生物部分則提供了保障生物系統有效運行的外在條件。

1.2系統組成

豎向多級A/O池不同于傳統A/O池水平布置，其主體是一個水深大于6m的塘體，由污泥穩定儲存區、厭氧區、缺氧區、好氧區等豎向（自下而上）疊加而成，及最終的深度處理區。在缺氧區、好氧區中，安裝由曝氣器、填料、混合液回流設施等組成的拼裝式生化組合裝置，在深度處理區布設了生物浮島。采用在污泥區上多點上向流布水，相當于并排布置了多個豎向A2/ O。污水進入反應池后，向上依次流經厭氧區、缺氧區，匯入缺氧、好氧區，通過多級缺氧與好氧重復操作來替代單級連續缺氧與好氧操作，并把所需處理的污水量按一定比例分別進入各級缺氧段，充分利用原水中的有機碳源進行反硝化，提高總氮去除率，使污水得到凈化，最后經深度處理區沉淀、吸附處理后，排出豎向多級A/O池。

2　豎向多級A/O與傳統A/O工藝對比

某污水處理廠建于2013年，采用豎向多級A/O處理工藝，規劃用地86畝，總設計處理能力8萬噸/日，總投資2.52億元，噸水造價3150元。已建一期（含二期、三期土建），投資1.76億元，一期設計處理能力1.8萬噸/日，設計出水水質執行GB18918-2002的一級A排放標準。目前實際處理量1.7萬噸/日（二期正在設備安裝），平均電耗0.21 Kwh/噸水，平均藥劑費0.044元/噸水，進出水水質見表1。

表1　進出水水質　mg/l

從以上數據來看，噸水造價、占地面積、電耗及污水處理效果，豎向多級A/O處理工藝與傳統AO處理工藝略占優勢。差異較大的是噸水藥劑費，傳統A/O處理工藝藥劑費約0.06～0.09元/噸水，前者明顯低于后者，其主要原因是節省了剩余生化污泥濃縮和脫水處理的費用。

從2014年至2015年期間運行情況來看，豎向多級A/O池出水總磷濃度通常在0.7～1.6mg/l之間，必須增加物化除磷工藝，才能確保出水一級A標準。豎向多級A/O池除磷效果低于傳統AO處理工藝的主要原因是沒有剩余污泥外排，生化除磷功能削弱。

從工藝流程來看，豎向多級A/O工藝無須進行剩余生化污泥處理，減少污泥濃縮池、生化污泥脫水和干化設施建設，減少了投資和運行費用。另一方面，由于采用多級多點布水和安裝拼裝式生化組合裝置，相應增加了建設和運行費用。

從總體廠貌來看，豎向多級A/O工藝主體構筑物由于采用池塘構造，水面浮植有美人蕉、海洋之心等水生植物，廠區內猶如花園式的人工濕地，景觀明顯優于傳統A/O工藝。

3　底泥消化與蓄積

3.1可生物降解底泥消化機理

豎向多級A/O池底泥主要有三個來源：進水中懸浮物的沉降、無機污泥的沉降、生化污泥的沉降。按其組成可分為可生物降解部分和不可生物降解部分。

可生物降解部分通過厭氧分解過程轉變為CO2、CH4、小分子可溶性有機物以及生物殘渣。生物殘渣降解緩慢，將累積于塘底緩慢降解，而其余物質最終會通過各種途徑離開底泥層，進人大氣或返溶于塘水體，重新參與塘內的各種變化過程。

3.2不可生物降解部分底泥組成

塘中底泥的蓄積主要是不可生物降解部分的增加，其組成主要為污水廠進水中的不可降解及惰性懸浮固體的沉積。從總體上看，塘中底泥蓄積總量隨運行時間不斷增加，運行時間足夠長之后，主要是不可生物降解部分的增加。這部分底泥需定期清理，一般15-25年清理一次。

3.3底泥蓄積實例分析

北京市某污水處理廠豎向多級A/O池（生態組合塘）水深10.8m，運行5年后，通過實測發現，塘底豎向形成了兩個明顯的污泥層分區：密實區和松散區。密實區平均厚度0.17m，平均含水率、有機質含量、容重分別為30.7%、5.1%、1.65T/m3；松散區平均厚度0.511m，平均含水率、有機質含量、容重分別為91.5%、31.5%、1.03T/m3。密實區污泥層厚度逐年增加，松散區污泥層厚度基本恒定。豎向多級A/O池（生態組合塘）污泥區高度1.5m，按目前污泥蓄積速度推算，該廠污泥清理年限為29年，泥層厚度0.99m。

4　豎向多級A/O（生態組合塘）工藝技術特點

與傳統A/O處理工藝相比，豎向多級A/O處理工藝具有如下優點：

（1）處理過程異味大幅度減少。一般污水處理廠臭味主要來自于格柵攔截雜物、剩余污泥、厭氧池。豎向多級A/O池通過上層水封作用，降低了塘底厭氧污泥產生的異味，除臭成本大幅度降低。

（2）污泥產量很少，且已穩定化和無機化，污泥一般15-25年清理一次，避免了傳統污水處理廠處置污泥過程中產生二次污泥，較好地解決了制約污水處理過程中落實污泥減量化、無害化、穩定化的難點問題。

（3）無須污泥、混合液回流操作，無須生化污泥處理，運行操作簡單，對操作者要求較低，污水處理廠定員少，運行成本低。

（4）池體內設有填料，具有活性污泥法和膜法處理兩種功能，抗沖擊負荷能力強、處理效果好的特點。

（5）通過浮力板的浮力實現生化單元上浮，不存在傳統生化單元填料的固定問題，安裝和檢修方便。

（6）實現了污水污泥處理和構筑景觀的有機結合。豎向多級A/O池面可見部分為水生植物，池表面為生化處理后的清水，時常可見飛禽停駐或飛翔在池面，廠區猶如水生態公園，可以與自然生態景觀媲美，改變了傳統污水處理廠黑色或棕色污水池面、臭氣飄逸的現象，使污水處理廠融入到了城市園林中，環境效果得到了凸顯，從而使周邊土地升值。

但同時，豎向多級A/O處理工藝的應用也受到如下一些限制：

（1）無剩余污泥外排，生化除磷能力降低，因此末端必須設置藥劑除磷設施。

（2）土池結構不適合地下水位高的地區；

（3）豎向多級A/O池采用多級多點布水裝置，增加運行維護難度，提高技術要求。

因此，在選擇豎向多級A/O處理工藝時一定要注意因地制宜，揚長避短。

5　結語

豎向多級A/O工藝不僅具有傳統AO工藝在投資、運行管理、運行費用和運行穩定性等方面的優勢，而且具有無須建設常規污水處理廠的剩余生化污泥濃縮、脫水等處置設施、無厭氧池臭氣排放的優點，既可營造生態景觀、改善生態環境，又可融入到城市綠化中，使周邊地價增值，具有較好的經濟效益、環境效益和廣闊的應用前景。

［1］蔣展鵬，楊宏偉.環境工程學，高等教育出版社，2013.3.

［2］張志杰.環境工程手冊-水污染防治卷，高等教育出版社，1996.10.