A+A2O 工艺改为厌氧+两级AO 工艺的总结

陈建武，张淑芬，陈陵霞

（泰安市城市排水管理处，山东 泰安271000）

1 工程概况

1.1 工程背景

泰安市第一污水处理厂 （以后简称一厂） 建于1990年，设计规模5万m3/d，采用A+A2O工艺。即A段由曝气吸附池、 初次沉淀池及厌氧池组成，B段由生物池厌氧区、缺氧区、好氧区以及终沉池组成。 工艺流程如图1。

图1 A+A2O工艺流程

1.2 改造前运行状况

由于一厂进水SS除偶尔有较大波动外， 大多在150～400mg/L，进水与原设计水质相差较大，故A段吸附效果并不明显，且没经生物处理的A段污泥并不稳定，需进一步处理，处理成本进一步增加。因此一厂A段长期无运行，A段厌氧池、吸附池、初次沉淀池长期处于闲置状态。多年运行表明：COD、氨氮一直能达一级A排放标准，SS偶尔不达标，总磷、总氮一直不达标。为达到一级A标准，必须强化除磷脱氮，兼顾稳定出水SS。

1.3 水质及排放标准

一厂进水水质，设计进水水质及排放标准如表1。

表1 进水水质，设计水质及排放标准

2 初次改造

2.1 改造遵守原则

（1）时间短，升级过程中不能长期停止生产。

（2）空间狭小，除了一个空置的篮球场及车库外，没有空地，必须利用现有构筑物。

（3）水质达标，强化脱氮除磷，稳定出水SS。

（4）经济节省。

2.2 工艺选择

受一厂厂区空间限制，A段吸附池、厌氧池、初次沉淀池处于空置状态，本次改造只对原工程A段进行改造，提出两级AO方案及填料A2O方案，用于强化除磷脱氮。 填料A2O方案运营成本高，总氮处理程度及生物除磷程度不如两级AO方案，选择两级AO方案为改造方案。

改为两级AO工艺后对除氮有以下优势：①大部分进水经历硝与化反硝化过程，提高了总氮去除率。王伟［1］认为分段进水AO工艺中最后一段少分配水，利用进水碳源为反硝化提供足够电子， 降低出水硝态氮含量。 改为两级AO后，第二级配水约为20%。 因此80%进水经历了完整硝化与反硝化过程总氮去除率明显提高。②分段进水，提高了二级缺氧区C/N值，提高了TN去除率。闫冬［2］认为不同C/N对分段进水工艺COD和氨氮去除影响不大， 但对TN去除却线性上升。 ③充分利用池容。 徐超［3］认为随着反应时间延长，反应速率降低。王卿卿等［4］模拟分段进水AO工艺测试反硝化速率，认为大约经过1.2～2.1h后，混合液中易降解有机质耗尽，反硝化速率降低。原工艺缺氧段HRT为3.26h，其末端反硝化速率低。改成两级AO后，尽管两级缺氧区总的HRT增加值不大（增加0.14h），但提高了缺氧区反硝化速率，充分利用了池容。

为出水总磷达标，同时稳定SS，二级处理后增设絮凝沉淀池及V型滤池。 采用化学药剂辅助除磷。 工艺流程如图2。

图2 改造后的工艺流程

改为厌氧+两级AO后，HRT为12.2h，BOD5污泥负荷0.075kgBOD5/（kgMLSS·d）。总氮负荷为0.011kgTN/（kgMLSS·d），泥龄15.6d，污泥产率0.86kgMLSS/kg BOD5。

2.3 工程措施及工艺参数确定

2.3.1 曝气吸附池与厌氧池组成新的厌氧池

新的厌氧池总有效容积2660m3，有效水深5.0m，HRT为1.28h。 在原曝气吸附池设潜水推进器1台，功率5kW/台，设水力搅拌系统1套。

2.3.2 中间沉淀池改为一级缺氧池

原中间沉淀池为辐流式沉淀池， 共2座。 直径28m， 水深3.45m， 有效水深2.45m。 改后有效水深3.0m，HRT为1.77h。 共增设推进器4台，功率4kW/台。

2.3.3 生化池重新划分功能区

生化池分南、 北池。 单池尺寸：L×B×H=52.8m×40m×6.0m，有效水深5.05m。 原调节区，厌氧区，缺氧区一格（共2格） 改一级好氧区。 改造后一级好氧区HRT为3.39h。原生化池另一格缺氧区，好氧区不做改动。即为二级缺氧区，二级好氧区。HRT分别为1.63，4.12h。内回流比例100%～200%。外回流70%～100%。南池二级好氧为穿孔管曝气。 南池一级好氧和北池为膜孔曝气（增加的膜盘来自原南池）。 生物池改造如图3。

图3 生物池改造过程

2.3.4 增设二级泵站、混凝沉淀池、V型滤池

泵站及絮凝沉淀池结构尺寸： 长×宽×高=26m×18m×6.2m。沉淀池为斜管沉淀池。絮凝时间21min，沉淀区表面负荷8.8m/h。 投加药剂为PAC，最大投加量55mg/L。滤池采用均质滤料V型滤池，气水反冲洗。设计规模滤池结构尺寸：长×宽×高=22.5m×18m×5.1m，滤料粒径0.5～2.55mm，滤料高度1.5m，滤速8.2m/h，气冲强度15L/m2·s，水冲强度4L/m2·s。

2.4 改造效果

当进水量小于3万m3/d时， 不加碳源能达标。 当进水量达到设计负荷5万m3/d时， 投加碳源2～6L/min才达标。 为节省碳源，再次改造。

3 提升改造

3.1 技术路线

朱星［5］认为当缺氧区HRT从1.5h延长到3.7h，组合工艺出水总氮可降低到11.38～7.12mg/L区间。 曹艳晓等［6］以剩余污泥发酵液的上清液为碳源，做反硝化速率测试。 结果表明：尽管碳源投加量不同，除硝态氮皆可分为4个阶段。 第1阶段反应速率不受碳源影响，但当VFA/N＜1.9时，只有0.9h。第2阶段为限制性快速反应阶段，持续时间为1h，不同比值差异很大，总体上看反应速度呈减少趋势。第3阶段为稳定阶段，反应速率迅速下降，但VFA/N大的情况下，反硝化反应依然明显。 第4阶段为限制性慢速反应阶段，碳源不足，硝态氮成了反应限制性因素， 不论VFA/N为何值，都是在3h后，延长反应时间对硝态氮的去除意义不大。

从缺氧区HRT角度看上面观点可得出： ①碳源浓度越高，越利于提高反硝化速率，从而降低缺氧区HRT。 ②不论VFA/N如何，缺氧区HRT应大于1.9h（第1，2阶段最少时间总和）。 ③当缺氧区HRT超过3h，延长HRT对除氮意义不大。

一厂投加碳源达标原因：增大VFA/N值，提高反硝化速率。为实现不投或少投加碳源目标，如果不能提高反硝化速率，就只能延长HRT。一厂实际情况为：一级缺氧段HRT为1.77h，二级缺氧段HRT为1.63h，均小于1.9h，延长HRT有利于继续进行反硝化反应。 一厂出水COD、氨氮一直远低于排放标准，证明有减少二级好氧段HRT、用来增加二级缺氧段HRT的可能。

3.2 提升改造措施

（1）在一级缺氧区出口、二级好氧区出口增设挡板，提高有效水深。其中一级缺氧区提高0.8m，改后的HRT为2.24h。二级好氧区提高0.4m（原有效水深5.0m）。

（2）改二级好氧区四分之一区域为二级缺氧区。改后的缺氧区HRT为2.88h。在前两措施完成，运行一段时间后，再采取措施三。

（3） 再次改原好氧区四分之一区域为二级缺氧区，改后的HRT为3.91h（如图3）。

3.3 提升改造效果

前两种措施实施后水质净化效果明显。 但实施第3措施后，除氮效果没明显改变，出水COD及氨氮能达标，但略有上升，因此措施3停止实施。

一级缺氧段没做化验，但可见大量气泡产生。北池改造完成后与未改南池进、出水水质对比，以及南北池都改造完成后进、出水水质对比如表2。2018年6月到2019年3月碳源（乙酸钠）投加量如表3。 再次改造完成后2018年11月出水平均值如表4。

表2 北，南二级缺氧池进水、出水水质及去除NO-3-N对照

表3 碳源投加量

表4 2018.11进出水质平均值

4 需注意的其他问题

（1）工艺中宜采用同型号曝气设备。因风压变化时，不同曝气设备供气量变化不同，导致管理困难。一厂除南池二级好氧区采用穿孔管曝气外， 其余采用膜孔曝气。当风压改变时，为保持南北池二级好氧段DO均衡，需手动调节南池穿孔管曝气总阀。

（2）配水阀宜采用闸板阀，不采用蝶阀。 蝶阀是两侧进水，如果配水量小，阀门开度不易控制，而且混合液中垃圾易挂在阀门上，甚至直接堵塞阀门。

（3）需校核原管道是否满足要求。一厂从厌氧池到一级缺氧池管道没改造，造成水流拥堵，导致细格栅前后流速小，大量泥沙沉淀在细格栅前。

5 结语

将A+A2O工艺改为厌氧+两级AO工艺是可行的。今后类似改造时， 为节省或不加碳源， 可减少原好氧区HRT， 适当提高有效水深， 以便最大限度增加缺氧区HRT（但不大于3h），从而实现少加或不加碳源的目的。