A2O工艺节能优化控制方法的研究

摘 要：为提高污水处理运营技术、完善控制体系，研究污水运营过程中的节能优化措施具有重要的现实意义。本文以A2O工艺为背景，首先分析了A2O工艺运营现状、费用组成及主要影响因素，其次针对主要影响因素的控制原则及控制措施进行探讨，论述了关键环节的节能优化控制方法。通过控制污泥浓度、溶解氧、加药量等工艺参数，实现精细化调控及降本增效。

关键词：A2O工艺;影响因素;节能优化;过程控制

引言

近年来，中国社会经济蓬勃发展，人们生活水平日益提高，但与此同时，水资源短缺和水环境破坏的现象日益严重。为改善水体环境、防治水污染，我国近年来加快城镇污水和乡镇污水处理设施的建设。随着大建设期的基本完成，污水处理行业逐渐格局重塑，转向运营为王的局面。但污水处理系统是一个集变化、平衡、矛盾、控制于一体的平衡系统，需要很强的技术实践性。目前，运营阶段的各类问题频频出现，如运行负荷不足、运营成本过高，超标现象也屡见不鲜，迫切需要成熟、高效、节能的运营技术。因此，对污水处理进行过程控制，多方面研究节能优化措施就显得尤为重要。本文主要以城镇和乡镇污水处理工艺中常见的A2O生物脱氮除磷工艺为背景进行研究。

1 A2O工艺概述

A2O工艺，即厌氧-缺氧-好氧活性污泥法，由传统活性污泥工艺衍生而来，是一种广泛应用的生物脱氮除磷工艺。该工艺的主要原理为：通过厌氧、缺氧和好氧交替变化的环境去除污水中的BOD5、TN、TP、氨氮以及SS。在好氧段，硝化细菌通过生物硝化作用，将氨氮转化成硝酸盐;在缺氧段，反硝化细菌将污水里的有机碳源作为电子供体，通过生物反硝化作用，将内回流带入的硝酸盐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。

由此可见，污水处理厂运营的核心是培养活性污泥（微生物），管理污水处理厂实际上是在管理微生物，污水处理厂各类仪表、设备、电控等均为此核心服务，其种类繁多，必须保证工艺单元有配套、正确、合理、适量的微生物，才能保证污水处理厂的稳定高效运行。

在工艺运行过程中，运营费用主要包括能耗、药耗、设备维修费、人工成本、日常办公管理费用。其中，人工成本与日常办公管理费用与组织架构、内部管理有关，能耗与药耗则与运营的精细化调控息息相关，需要从水量水质、工艺、设备、管理等方方面面进行调控。控制能耗与药耗的主要工艺参数有：进水负荷、污泥浓度（MLSS）、食微比、回流比、污泥龄（排泥量）、溶解氧（厌、缺、好各阶段）、氧化还原电位、pH值控制、加药量控制（碳源、絮凝剂）。下面将具体分析各工艺参数调控原则。

2节能优化控制方法

因污水进水水质、水量皆为动态变化的过程，厂内各运行参数亦是牵一发而动全身，故污水调控过程并不是单一的调控，而是动态的、联动的调控。其中，关键调控因素则有污泥浓度、溶解氧、加药量等。

2.1污泥浓度的控制

污泥浓度可通过计算污泥负荷的方法来确定污泥浓度的合理控制范围，再根据增大或减少每日排泥量来降低或提高污泥浓度。食微比（F/M），也叫污泥负荷，表示单位重量的活性污泥在单位时间内所承受的有机物的数量。微生物的生长条件需要合理的底物浓度、营养物质和供氧量，依据食微比调控污泥浓度可保证微生物的生长处于平衡状态。当进水污染物浓度低（微生物可食物少）时，污泥浓度应相应降低，否则易造成食微比过低，影响污泥活性，现场则表现为污泥颜色灰暗，泥水分离效果差，处理效果降低。当进水污染物浓度高（微生物可食物多）时，污泥浓度应相应提高，否则易造成食微比过高，菌胶团内未降解有机物过多，引发污泥粘性膨胀，影响处理效果。A2O工艺的食微比一般控制在0.10-0.25之间（氧化沟工艺控制在0.03-0.08），可保证污泥活性好，污染物去除率高。

2.2溶解氧（DO值）的控制

溶解氧的控制是影响脱氮效果与能耗的关键因素。根据A20工艺原理可知，好氧段、缺氧段、厌氧段均需精准控制DO值。缺氧池中DO值过高时，微生物会优先利用分子氧消耗碳源，而不是硝酸盐中的氧，从而导致反硝化过程的碳源消耗量增加;好氧池中DO值过高时，会造成能耗浪费，影响污泥活性;好氧池末端DO值过高时，则可能使得内外回流中多余的溶解氧进入缺氧池和厌氧池，同样会造成碳源消耗量的增加;故实现有效调控曝气系统、精准曝气对降本增效至关重要。

DO值的调控则需依据现场溶氧仪数据，根据进、出水水质和好氧池运行状况，实时调节风机风量。若系统进水水质好、出水水质数值偏低，好氧池DO值控制范围则可相对降低，可采取提高进水量、降低风机风量等措施。若进水水质差或出水水质数值偏高且有上升趋势，好氧池DO值控制范围则应相对提高，可采取降级进水负荷、提高风机风量等措施。

针对精确曝气而言，主要是以曝气池运行情况为基准，依据曝气量，有效控制曝气系统。要既能确保硝化反应需求，还能减少曝气能耗，达成节能保障，提高出水效果。除此之外，进行精确曝气，应依据污水处理厂具体情况，建立相关的模型，并根據模型有效控制曝气量。在污水实际处理过程中，应对重要指标进行有效监测，实现有效调控，最终对曝气进行严格化控制，真正减少能源损耗。

2.3 药剂投加量的控制

在污水处理过程中，生产药剂费用则直接影响运营成本。目前，污水厂常用生产药剂一般分为三类，絮凝剂、碳源和消毒剂。碳源的使用量与系统碳氮比、总氮去除率息息相关，在运行过程中，要格外注意缺氧池中溶解氧的控制，防止碳源的无效消耗。絮凝剂的使用量需要进行小试，确定最优选型和最佳药剂配比。

此外在运行时，还应每日通过镜检关注微生物活性，观察二沉池剩余污泥的SV值和污泥指数等各类污泥参数，关注污泥形态。

2.4人的管理

以上各类因素的实时调控均离不开各类仪表的辅助。而如今，污水厂基本进入自动化控制，但自动化控制的基础也是建立在庞大的现场运行数据之上的，所以现场的运行过程实际是离不开人的调控，人的调控与在线仪表、自控系统应相辅相成。目前，我国绝大部分污水厂的运营技术尚待提高，现场运行人员基本为操作人员，工艺的调控需要专人进行负责。因此，还需注重运营人员专业素质的提升和培养，建立专业的人才队伍。

结语

综上所述，在我国目前的污水厂运营现状下，迫切需要成熟、高效、节能的运营技术。因此，对污水处理进行过程控制，根据实际情况对节能优化控制方法进行全面的分析，对节能优化控制方法进行多方面研究尤为重要。本文主要以A2O生物脱氮除磷工艺为背景，提出了几点节能优化控制原则及控制措施。要精准地分析与控制污泥浓度、溶解氧、药剂投加量等各项参数，并不断地优化和改善。同时，还需重视专业运营人才的培养，提高运营水平。

参考文献：

[1] 侯莹. 城市污水处理过程多目标优化控制方法及应用研究[D]. 北京工业大学， 2018.

[2] 罗力莎 ， 李慧杰 ， 李聪 ， 姚嘉鑫 ， 牛文慧 ， 徐双双 . 工业废水处理中常见微生物及分析技术研究进展 [J]. 农家参谋 ，2020（22）：168.

作者简介：

董雯婧（1995-），女，安徽省阜南县，现任助理工程师，硕士学位，目前就职于安徽环境科技集团股份有限公司，从事污水处理厂运营管理工作，研究方向为水污染防治技术。