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【摘要】倒置AAO工艺具有流程简洁、能耗低、运行稳定、抗冲击能力强的特点，对温度和不同CODCr负荷的适应性较强，具有较高去除有机物和脱氮除磷能力。近年来，研究人员针对该工艺，利用数值仿真、中试试验、生产实践等，分析了中低温度、停止内回流、分点进水等影响，以及氮和磷在流程中的物料平衡。对于典型城市污水，该工艺可用于新建城市污水厂，也可用于现有不具备脱氮除磷功能的城市污水处理厂的改建。
【关键词】倒置AAO工艺；脱氮除磷；城市污水
1.试验材料与方法
1.1原水水质
试验原水为城市合流污水，在管网中经过长距离运输，水质见表 1。进水水质变化幅度较大，尤其是碳源。ρ（BOD）/ρ（CODCr）较高, 约 0.39～0.48，生化性较好。进水有机物质量浓度相对较低，ρ（BOD5）均值仅 95.48mg/L。连续取样时，ρ（BOD5）/ρ（TKN）多数情况下低于 4，最低仅 2.16，属于低碳源污水。进水TP较低，以溶解性为主。
1.2试验装置
试验装置进水流量 0.5m3/h。实验装置由厌氧区、缺氧区、好氧区、二沉池组成，厌氧区分2格，总有效容积0.8m3。缺氧区2.5m3，好氧区4.5m3。二沉池平面尺寸为1.2m×1.2m。污泥回流按100%～200%计（采用转子流量计），混合液回流按100%～200%计（采用转子流量计）。空压机和微孔曝气盘组成供气系统。以螺杆泵提升回流污泥，管道泵提升回流混合液，进水流量以阀门和电磁流量计控制。
1.3试验工况
中试工况共 4 个。好氧区ρ（DO）约3～4mg/L，泥龄15d，缺氧区和好氧区分别进水0.25m3/h。
1.4水质分析方法
每个工况稳定后每隔 1～3d 取样分析。测试的水质指标主要包括：SS，CODCr，BOD5，NH3-N，NO3-N，TN，TP，DO，SV30和 MLSS，测定方法采用《水和废水监测分析方法》（第 4 版）中的方法。
2.结果与分析
2.1对CODCr的去除
CODCr去除效果较好，出水质量浓度稳定在40mg/L 左右，平均去除率为 77%，受运行模式、温度、内回流比和外回流比等影响不明显。这表明倒置AAO对CODCr去除具有较好的抗冲击负荷能力。
2.2对N的去除
倒置AAO对NH3-N具有较稳定的去除效果。中试期间，出水NH3-N浓度均未检出。这可能是由于泥龄和DO浓度等环境条件利于系统中的硝化反应。出水NO3-N 浓度受回流影响较明显。回流比较低时，增加内回流可显著降低出水的NO3-N浓度，这是因为，在混合液及污泥回流比较低的情况下，增加内回流有利于增加回流到缺氧区的硝酸盐，促进系统的反硝化。污泥回流和内回流达到 200%以上时，进一步提高回流比，出水NO3-N浓度减少不显著，这可能是由于进水碳源较少，有机物浓度较低，进一步增大内回流及外回流，对反硝化促进有限。
2.3对TN的去除
试验期间，增加内回流可明显提高TN去除率。与无内回流的工况1相比，工况2脱氮率达76%以上，出水ρ（TN）多在15mg/L 以下，达到排放要求。外回流过大时TN去除效果改善不显著，工况3出水 TN和脱氮率与工况2相比无明显提高，却能耗增加，使更多硝酸盐进入缺氧池，可能影响TP的去除。这是因为存在同步硝化反硝化或其他途径的脱氮。低C/N下，好氧池存在反硝化。DO和絮体结构等环境较合适，存在较多高效好氧反硝化菌，具备好氧池内同时完成硝化反硝化。
2.4对TP的去除
试验期间，出水ρ（TP）大多低于 1.0mg/L，去除率 59%～89%，基本达到预期的排放要求。在脱氮效果较好的同时，除磷效果也较好，原因可能在于：倒置AAO采用分点进水后，碳源分配更加合理，一部分快速挥发性有机物直接用于P的释放；前置缺氧区，提高了反硝化区污泥浓度，经缺氧反硝化后，消除了DO和硝酸盐对后置厌氧段放磷的不利影响；外回流和内回流均至缺氧区，2者的污泥均参与缺氧、厌氧和好氧的全流程；厌氧区存在明显放磷，进水有机物浓度较低的条件下，倒置AAO利于增强P的去除。回流比对TP去除存在影响。减少混合液内回流，有利于磷的去除。例如工况1和工况4只考虑外回流，出水ρ（TP）在0.6mg/L 左右，比其它工况出水TP略低，这是由于进水有机物浓度较低，增加内回流后，反硝化不充分，硝酸盐进入到厌氧池而影响聚磷细菌的释磷。增大外回流时，硝酸盐也可能带入厌氧区，影响 P的去除，这说明反硝化容量有限，外回流不宜过大。
2.5对SS的去除
二沉池出水ρ（SS）均低于20mg/L，多数情况下的SS去除率大于 80%且较稳定。
2.6 MLSS和SVI
试验期间，各工况的ρ（MLSS）较稳定，约3.0mg/L。曝气池污泥 SVI 在100mL/g 左右，污泥沉降性能较好，没有发生污泥膨脹。这表明，好氧区的水力停留时间和泥龄较好，曝气强度适中，没有引起丝状菌大量生长和絮体破碎。良好的污泥沉降性能保障了二沉池的固液分离效果，出水SS较低。
2.7推荐工况
针对城市合流污水的水质和水量变化以及低碳源的特征，倒置 AAO 能保障稳定的脱氮除磷效果。考虑出水稳定性和处理效果，运行参数为：原水在厌氧段和缺氧段的分配比为1∶1；污泥回流比控制在100%左右(若进水中TN较高，可将污泥回流比适当提高)，内回流比约 100%（若进水中有机物浓度偏低，则关闭内回流）；生化反应池ρ（MLSS）在 2.5～3.5g/L；SRT为12～20d；曝气池ρ（DO）约 2.0～3.0mg/L，SV30为30%～40%，SVI为80～140mL/g。这将为污水处理厂工艺选择和优化提供技术支撑，并指导实际工程的运行调试。
3.结论
倒置AAO工艺采用多点进水，可提高碳源利用率，增强脱氮和除磷效果，适合处理低碳源的城市污水。较低CODCr下，好氧池存在反硝化现象，脱氮率约占TN去除一半。脱氮能力由污泥回流比和内回流比保证，回流比不宜过大。回流比较小时，适当提高回流可提高脱氮效率。回流比过大时，脱氮效果改善受限。推荐工况下，出水NH3-N，TN，TP，SS和CODCr均满足一级（B）排放标准。曝气区ρ（MLSS）较稳定，约 3.0mg/L。SVI 在100mL/g左右，污泥沉降性能较好。[科]
【参考文献】
［1］甘晓明,邢绍文,徐高田，等.倒置AAO污水处理工艺的特点及应用实例[J].环境工程学报，2007，1（6）：69-71.
［2］孔繁鑫，陈洪斌，何群彪.中低温条件下倒置AAO工艺处理黑水的脱氮除磷特性研究[J].水处理技术，2011（5）：55-58.
【关键词】倒置AAO工艺；脱氮除磷；城市污水
1.试验材料与方法
1.1原水水质
试验原水为城市合流污水，在管网中经过长距离运输，水质见表 1。进水水质变化幅度较大，尤其是碳源。ρ（BOD）/ρ（CODCr）较高, 约 0.39～0.48，生化性较好。进水有机物质量浓度相对较低，ρ（BOD5）均值仅 95.48mg/L。连续取样时，ρ（BOD5）/ρ（TKN）多数情况下低于 4，最低仅 2.16，属于低碳源污水。进水TP较低，以溶解性为主。
1.2试验装置
试验装置进水流量 0.5m3/h。实验装置由厌氧区、缺氧区、好氧区、二沉池组成，厌氧区分2格，总有效容积0.8m3。缺氧区2.5m3，好氧区4.5m3。二沉池平面尺寸为1.2m×1.2m。污泥回流按100%～200%计（采用转子流量计），混合液回流按100%～200%计（采用转子流量计）。空压机和微孔曝气盘组成供气系统。以螺杆泵提升回流污泥，管道泵提升回流混合液，进水流量以阀门和电磁流量计控制。
1.3试验工况
中试工况共 4 个。好氧区ρ（DO）约3～4mg/L，泥龄15d，缺氧区和好氧区分别进水0.25m3/h。
1.4水质分析方法
每个工况稳定后每隔 1～3d 取样分析。测试的水质指标主要包括：SS，CODCr，BOD5，NH3-N，NO3-N，TN，TP，DO，SV30和 MLSS，测定方法采用《水和废水监测分析方法》（第 4 版）中的方法。
2.结果与分析
2.1对CODCr的去除
CODCr去除效果较好，出水质量浓度稳定在40mg/L 左右，平均去除率为 77%，受运行模式、温度、内回流比和外回流比等影响不明显。这表明倒置AAO对CODCr去除具有较好的抗冲击负荷能力。
2.2对N的去除
倒置AAO对NH3-N具有较稳定的去除效果。中试期间，出水NH3-N浓度均未检出。这可能是由于泥龄和DO浓度等环境条件利于系统中的硝化反应。出水NO3-N 浓度受回流影响较明显。回流比较低时，增加内回流可显著降低出水的NO3-N浓度，这是因为，在混合液及污泥回流比较低的情况下，增加内回流有利于增加回流到缺氧区的硝酸盐，促进系统的反硝化。污泥回流和内回流达到 200%以上时，进一步提高回流比，出水NO3-N浓度减少不显著，这可能是由于进水碳源较少，有机物浓度较低，进一步增大内回流及外回流，对反硝化促进有限。
2.3对TN的去除
试验期间，增加内回流可明显提高TN去除率。与无内回流的工况1相比，工况2脱氮率达76%以上，出水ρ（TN）多在15mg/L 以下，达到排放要求。外回流过大时TN去除效果改善不显著，工况3出水 TN和脱氮率与工况2相比无明显提高，却能耗增加，使更多硝酸盐进入缺氧池，可能影响TP的去除。这是因为存在同步硝化反硝化或其他途径的脱氮。低C/N下，好氧池存在反硝化。DO和絮体结构等环境较合适，存在较多高效好氧反硝化菌，具备好氧池内同时完成硝化反硝化。
2.4对TP的去除
试验期间，出水ρ（TP）大多低于 1.0mg/L，去除率 59%～89%，基本达到预期的排放要求。在脱氮效果较好的同时，除磷效果也较好，原因可能在于：倒置AAO采用分点进水后，碳源分配更加合理，一部分快速挥发性有机物直接用于P的释放；前置缺氧区，提高了反硝化区污泥浓度，经缺氧反硝化后，消除了DO和硝酸盐对后置厌氧段放磷的不利影响；外回流和内回流均至缺氧区，2者的污泥均参与缺氧、厌氧和好氧的全流程；厌氧区存在明显放磷，进水有机物浓度较低的条件下，倒置AAO利于增强P的去除。回流比对TP去除存在影响。减少混合液内回流，有利于磷的去除。例如工况1和工况4只考虑外回流，出水ρ（TP）在0.6mg/L 左右，比其它工况出水TP略低，这是由于进水有机物浓度较低，增加内回流后，反硝化不充分，硝酸盐进入到厌氧池而影响聚磷细菌的释磷。增大外回流时，硝酸盐也可能带入厌氧区，影响 P的去除，这说明反硝化容量有限，外回流不宜过大。
2.5对SS的去除
二沉池出水ρ（SS）均低于20mg/L，多数情况下的SS去除率大于 80%且较稳定。
2.6 MLSS和SVI
试验期间，各工况的ρ（MLSS）较稳定，约3.0mg/L。曝气池污泥 SVI 在100mL/g 左右，污泥沉降性能较好，没有发生污泥膨脹。这表明，好氧区的水力停留时间和泥龄较好，曝气强度适中，没有引起丝状菌大量生长和絮体破碎。良好的污泥沉降性能保障了二沉池的固液分离效果，出水SS较低。
2.7推荐工况
针对城市合流污水的水质和水量变化以及低碳源的特征，倒置 AAO 能保障稳定的脱氮除磷效果。考虑出水稳定性和处理效果，运行参数为：原水在厌氧段和缺氧段的分配比为1∶1；污泥回流比控制在100%左右(若进水中TN较高，可将污泥回流比适当提高)，内回流比约 100%（若进水中有机物浓度偏低，则关闭内回流）；生化反应池ρ（MLSS）在 2.5～3.5g/L；SRT为12～20d；曝气池ρ（DO）约 2.0～3.0mg/L，SV30为30%～40%，SVI为80～140mL/g。这将为污水处理厂工艺选择和优化提供技术支撑，并指导实际工程的运行调试。
3.结论
倒置AAO工艺采用多点进水，可提高碳源利用率，增强脱氮和除磷效果，适合处理低碳源的城市污水。较低CODCr下，好氧池存在反硝化现象，脱氮率约占TN去除一半。脱氮能力由污泥回流比和内回流比保证，回流比不宜过大。回流比较小时，适当提高回流可提高脱氮效率。回流比过大时，脱氮效果改善受限。推荐工况下，出水NH3-N，TN，TP，SS和CODCr均满足一级（B）排放标准。曝气区ρ（MLSS）较稳定，约 3.0mg/L。SVI 在100mL/g左右，污泥沉降性能较好。[科]
【参考文献】
［1］甘晓明,邢绍文,徐高田，等.倒置AAO污水处理工艺的特点及应用实例[J].环境工程学报，2007，1（6）：69-71.
［2］孔繁鑫，陈洪斌，何群彪.中低温条件下倒置AAO工艺处理黑水的脱氮除磷特性研究[J].水处理技术，2011（5）：55-58.