摘要：生化处理工艺段在污水处理中担任着脱氮除磷的重要角色。在污水厂三级AO工艺处理过程中，关闭第三级AO的A3进水阀门和内回流阀门，并不会影响污水厂的出水达标，同时可以使出水总氮质量浓度由8.00~11.0 mg/L降至5.00~9.00 mg/L，并使总氮去除率实现一定程度的提升，进而达到优化运行、降本增效的目的。
关键词：多级AO,进水阀门,内回流阀门,出水达标
生化处理是城镇污水处理的重要环节，AAO工艺及其衍生工艺在污水处理中担任着脱氮除磷的重要角色，氮和磷去除率分别可以达到80%和90%以上[1-2]。鉴于水力停留时间短、可以同时实现脱氮除磷、抗负荷冲击能力强、出水水质稳定等优点，传统的AAO工艺及其衍生工艺已成为城镇污水处理厂常用的生化工艺。
1研究背景及目的
海滨污水厂的处理规模为20万m3/d，70%左右为生活污水，30%左右为工业废水，出水排放标准为GB 18918-2002一级A标准。
海滨污水厂采用多级AO的生化处理工艺，前期根据工艺设计书，按照图1分配生化处理阶段的进水情况，污水按照40%~30%、30%、30%的比例分别进入缺氧池A1、缺氧池A2和缺氧池A3。当需要强化除磷时，部分污水进入厌氧池，污泥外回流由二沉池进入缺氧池A1，内回流由好氧池O3进入缺氧池A3，形成了多段AO工艺。二期具体生化处理工艺如图1所示。
污水进入一级AAO系统后，在缺氧池A1内进行脱氮处理，通过反硝化作用将硝酸盐氮和亚硝酸盐氮转化为氮气；然后在厌氧池内进行氨化，同时聚磷菌释放磷；在好氧池O1内进行硝化反应，利用硝化细菌将氨氮转化为硝酸盐氮、亚硝酸盐氮，同时由聚磷菌吸收磷。随后进入二级AO系统，在缺氧池A2内进一步进行反硝化脱氮处理，在厌氧池内进一步进行硝化作用，同时聚磷菌进一步吸磷。最后进入三级AO系统，继续进行脱氮除磷处理[3-4]。
在多段AO工艺中，活性污泥较好地发挥净水作用的前提之一是污水环境中的碳氮比约为20∶1，在一级AAO和二级AO段中，污水原水自带碳源可以实现自身的碳源供给，不需要外加碳源。但随着二级AO段的出水进入三级AO段，同时30%左右的污水原水进入三级AO段，三级AO工艺段中的碳源就会出现不足，需要补充大量碳源，这也是多级AO工艺段中药耗较为严重的一处。为响应低碳发展战略，实现节能减排，污水处理厂需要保证脱氮除磷效率，并实现污水处理能耗最小化，考虑工艺运行能否优化生反池的运行情况，达到祛污效果最优、处理成本最低的目的，即优化运行，降本增效。本研究在保证对日常污水处理能力不产生较大影响的前提下，对海滨污水厂的生化处理工艺进行调整。
2对海滨污水厂生化处理工艺的调整
2.1关闭南侧生反池A3进水阀门和内回流阀门，北侧生反池A3未关闭状态下，南、北侧好氧池出水情况对比
11月20日起关闭南侧生反池A3进水阀门和内回流阀门，北侧生反池未关闭，记为调试A。11月21日—23日监测南、北侧好氧1、好氧2、好氧3的出水氨氮、总氮（TN）、硝酸盐氮情况，具体出水情况分别如图2~图4所示。
关闭南侧A3进水阀门和内回流阀门，南侧生反池按照50%、50%的比例分别进入缺氧池A1、缺氧池A2，缺氧池A3停止进水。如此一来，不仅会使缺氧池A1、缺氧池A2的进水量增大，加大南侧一级AAO、南侧二级AO的处理负荷，还会延长南侧一级、南侧二级的停留时间，以便更好地进行反硝化作用，进一步脱氮。
由图2~图4可知，调试A期间，南侧生反池好氧区出水氨氮整体上低于北侧。南侧好氧1、北侧好氧1在此3 d内的氨氮浓度差别较大。其中21日的南、北侧出水氨氮差值最大为10.85 mg/L，22日—23日南、北侧出水氨氮差值为3.00~4.00 mg/L；南、北侧好氧2和南、北侧好氧3的出水氨氮情况一样，同样满足南侧低于北侧的情况，但是两侧仅差0.50 mg/L左右，只有21日小试开始时南、北侧好氧2出水氨氮差值较为明显，约为1.74 mg/L。总之，调试A期间，南侧生反池好氧区出水氨氮含量整体低于北侧，但整体差别并不显著。
调试A期间，生反池的好氧区出水TN总体呈现出了南侧生反池低于北侧生反池的趋势，且南侧及北侧的出水TN总体呈现以下现象：好氧1>好氧2>好氧3。这种情况符合海滨污水厂二期生化处理工艺，即一级AAO处理后，继续至二级AO，最后流向三级AO做进一步处理。南、北侧好氧1和南、北侧好氧2出水总氮差值约为3.00 mg/L，南、北侧好氧3出水总氮差值约为2.50 mg/L。在一定程度上表明，关闭南侧生反池A3进水阀门和内回流阀门，而北侧生反池未关闭，对于出水总氮影响不显著。这可能是因为关闭A3进水阀门和内回流阀门促进了南侧一级AAO和二级AO的反硝化作用，进而导致好氧区出水总氮浓度降低。
类似地，调试A期间，硝酸盐氮总体呈现出了南侧生反池低于北侧生反池的趋势。南、北侧好氧1出水硝酸盐氮情况呈现出了南侧、北侧此起彼伏的趋势。这可能是因为进水波动导致一级AAO工艺的脱氮除磷效果不够稳定。经过二级和三级AO进一步处理后，南侧好氧2低于北侧好氧2，南侧好氧3低于北侧好氧3。表明仅关闭南侧生反池A3进水阀门和内回流阀门，而未关闭北侧生反池A3，对于整体的生反处理过程没有产生显著影响，即在整体生化处理过程中，硝化作用未受影响。
2.2南、北侧生反池A3进水阀门和内回流阀门的开启、关闭状态，南、北侧生反池出水氨氮、总氮情况
11月21日—12月19日，海滨污水厂进水TN在28.0~43.5 mg/L波动，11月21日前南侧、北侧生反池A3进水阀门和内回流阀门处于开启状态。为探究二期南侧/北侧生反池A3进水阀门和内回流阀门的开启、关闭状态对生反池运行效果的影响，进行阶段性工艺调整，记为调试B，对应的生反池出水氨氮、总氮情况如图5~图6所示。
11月21日—11月29日记为阶段B-1，为南侧生反池A3进水阀门和内回流阀门关闭、北侧未关闭阶段；11月29日—12月13日记为阶段B-2，为南侧、北侧生反池A3进水阀门和内回流阀门均关闭阶段；12月13日—12月19日记为阶段B-3，为北侧生反池A3进水阀门和内回流阀门关闭、南侧未关闭阶段。
阶段B-1，南侧生反池A3进水阀门和内回流阀门关闭、北侧未关闭时，进水TN呈现出忽高忽低的动态趋势，最大差值为15.4 mg/L；而南侧生反池出水TN低于北侧，差值最高为3.89 mg/L，且南侧、北侧生反池出水TN均呈现先降低后升高的状态。
阶段B-2，南侧、北侧生反池A3进水阀门和内回流阀门均关闭时，进水TN质量浓度由30 mg/L逐渐稳步上升至41.9 mg/L，南侧、北侧生反池出水TN几乎一致，且变化趋势类似，差值最高仅为1.15 mg/L。
阶段B-3，北侧生反池A3进水阀门和内回流阀门关闭、南侧未关闭时，进水TN质量浓度忽高忽低，在32.3~43.5 mg/L连续波动，南侧生反池出水TN略高于北侧，差值最高为2.27 mg/L，且南北两侧在此期间表现出了一致的波动趋势。
总的来说，调试B期间生反池出水TN质量浓度呈现为以下趋势。初始B-1阶段，南侧生反池出水TN低于北侧生反池，随后B-2、B-3阶段内南侧生反池出水TN逐渐呈现出略高于北侧生反池的趋势。全过程中，南、北侧生反池差值最大为3.89 mg/L，最小仅为0.09 mg/L。在一定程度上表明，关闭生反池A3进水阀门和内回流阀门，对于生反池出水TN的影响较小，未影响海滨污水厂的一级A出水总氮标准的稳定性，表明海滨污水厂的多级AO工艺具有较强的抗冲击能力。
调试B期间，二期南、北侧生反池的TN去除率均表现出了显著变化。初始B-1阶段，南侧生反池TN去除率为74.2%~86.1%，北侧生反池TN去除率为63.8%~79.6%，即南侧TN去除率持续高于北侧TN去除率，且最高差值将近10%。这在一定程度上说明关闭南侧进水阀门和内回流阀门，有利于提高生反池的TN去除率，且去除率能提升6.00%~10.0%。
B-2阶段，南侧生反池TN去除率为71.7%~83.5%，北侧生反池TN去除率为74.6%~82.4%，且TN的平均去除率呈现出此高彼低的现象。
B-3阶段，南侧生反池TN去除率为73.2%~79.8%，北侧生反池TN去除率则为79.6%~84.3%。同样的，北侧TN去除率持续高于南侧TN去除率，且北侧去除率比南侧高了1.00%~6.00%。一定程度上表明关闭南侧进水阀门和内回流阀门有利于提高生反池的TN去除率。
总体上调试B期间的总氮去除率呈现出了初始阶段南侧去除率高于北侧，随后南侧逐渐低于北侧的趋势。由此说明，关闭生反池A3进水阀门和内回流阀门有利于提高TN去除率。另外，关闭A3进水阀门和内回流阀门还能够充分利用一级AAO和二级AO进行生物处理，使其不再长期处于低负荷运行状态，降低运行处理成本。
3结语
海滨污水厂将污水以40%~30%、30%、30%的比例通入缺氧池A1、缺氧池A2和缺氧池A3的方式来分配生化处理阶段的进水，虽然可以达成目前的处理水量和运行目标，但存在生物处理资源浪费、构筑物低负荷运行的问题，不符合低碳运行、节水节能的理念。
在海滨污水厂的三级AO工艺段中，污水原水碳源不足，如果不外加足够的碳源，将影响三级AO段的出水总氮。通过工艺调试A、调试B，关闭A3进水阀门和内回流阀门，一级和二级AO段的污水原水分别为50%、50%，不需要外加碳源。
分析上述结果可以发现，关闭A3进水阀门和内回流阀门不会影响生反池的出水总氮质量浓度，且出水总氮质量浓度可以由8.00~11.0 mg/L降至5.00~9.00 mg/L，总氮去除率也能够实现一定程度的提升。说明关闭海滨污水厂生反池A3进水阀门和内回流阀门不会对一级A出水达标运行造成影响，还能在一定程度上提高生反池的总氮去除率，使得一级AAO和二级AO生物处理更加充分，改善海滨污水厂低负荷运行状态，减少不必要的运行处理成本。
参考文献
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［3］杨方灿,郭飞宇,王若飞.AAO处理小城镇污水的工艺优化措施［J］.工程建设与设计,2020(19):151-154.
［4］赵梦轲.分段进水改良AAO工艺处理低CN比生活污水的效果及优化控制［D］.马鞍山:安徽工业大学,2020.
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