城镇生活污水处理厂中“AAO+深度处理工艺”的应用研究

叶梓聪

（东莞市石鼓污水处理有限公司厚街分公司，广东 东莞 523000）

近年来，在城镇生活污水处理过程中，AAO处理工艺的应用范围逐渐拓宽，这主要是因为，AAO处理工艺在去除生活污水中的含氮、含磷等类型的有机化合物时表现较为优异，且成本相对较低。但在具体的实施过程中，由于客观原因的限制，AAO工艺还存在着一定的制约因素，针对这一问题，可采用“AAO+深度处理工艺”联合应用的方式，以此全面提升城镇生活污水的处理水平。

1 工程项目概况

某市拟新建一个污水处理工程，该工程位于当地现有污水处理厂厂区东侧，建设用地约为9.54 hm2，该工程拟为附近多个片区进行污水处理服务，服务片区总面积约为44.25 km2，处理规模设定为1.2×105m³/d。由于该工程服务片区内的工厂企业较少，因此，该工程项目的进水主要为生活污水。同时，该市有关部门积极响应国家政策，明确要求该工程在建成后，其污水处理效果必须要达到准地表水IV类水平，所有指标均按照国家有关部门的出水指标及标准限值实施，具体指标情况详见表1。

表1 该工程设计的进水和出水的指标

2 改进型“AAO+深度处理工艺”的设计要点

2.1 一级处理单元

考虑到实际需要，对工程中一级处理单元中的切换井、粗格栅渠、污水提升泵池和细格栅渠4个部分进行合建，合并为一个构筑物。该建筑的长度为34.1 m，宽为17.2 m，高为11.3 m。同时，在该构筑物中，使用两台功率为2 kW的回转式粗格栅除污机，并配备功率为15 kW的潜污泵四台（实际使用时投入三台，第四台设备作为备用）。

在细格栅渠部位，主要配备两台功率为2 kW的转鼓式细格栅，同时配备一个曝气沉砂池，两台转鼓式细格栅采用并联的方式运行。其中，沉砂池中使用的设备包括：桥式细砂机，功率为1.5 kW，配备一台；螺旋式砂水分离器，功率为0.5 kW，配备一台。同时，在曝气沉砂池的设计中，考虑到当地生活污水成分的复杂性，选用曝气沉砂池既可以去除污水原水中粒径较大的无机砂粒，还可以有效去除砂粒中夹杂的部分有机物（特别是油脂类有机物），而沉砂通过吸砂泵提升至砂水分离器，以实现砂水分离。该曝气沉砂池的尺寸设计为：22.3 m×12.4 m×6.2 m，水平流速设置为0.15 m/s，停留时间设定为3.2 min。

在此基础上，结合城市污水处理的实际需要，在一级处理单元中增设一台离子除臭设备进行除臭处理，其废气处理能力为3 500 m³/h。

2.2 改良型AAO生物池

改良型AAO生物池是本次污水处理工程中的核心技术模块，考虑到传统的AAO技术对于碳源的要求较为苛刻，因此，在本次设计的改良型AAO生物池工艺中，采用一种新的碳源分配方式，在这种模式下，预缺氧池放置于厌氧池之前，而来自二沉池的回流污泥和10%～30%左右的原水先进入预缺氧段，然后微生物利用10%～30%进水中的有机物，去除所有的回流硝态氮，以解决硝态氮对厌氧池带来的不利影响，并保证厌氧池的稳定性。不仅如此，该工艺还有效避免了传统AAO工艺造成的除磷效果下降的问题。

在设计改良型AAO生物池的参数时，仍按照相关的规范和标准进行。具体来看，首先，使用隔墙将生物池分为两组，分隔后的每组尺寸均保持一致，长宽高分别为48.1 m、41.7 m、8.5 m，水温设计为10 ℃，污泥浓度设定为3.3×105 mg/L，总淤泥使用期限为13 d。在污水处理过程中，污水在不同环节的停留时间详见表2。

表2 在污水处理过程中各环节的停留时间

（3）同时，在污水处理的过程中，还应用了以下设备，具体情况详见表3。

表3 在污水处理过程中应用的其他设备

2.3 二沉池

在二沉池的设计中，采用“周边进水-周边出水”的模式进行设计，出水堰形状设置为三角齿形，经环形集水渠收集后，直接排入集配水井。本次工程项目中，共计设置4座内径为40 m的二沉池，表面负荷最大值为1.50 m³/（m2·h），沉淀时间设计为3.27 h。

2.4 高效沉淀池

考虑到本次污水处理工程可利用的空间较为有限，因此，污水在经过二沉池处理后，首先进入到高效沉淀池中，通过高效沉淀池中的絮凝剂和磁介质的共同作用，有效去除污水中存在的SS和TP两类物质。由于在此环节中应用了磁粉，因此絮凝的速度加快，且絮凝后产生的絮凝体也有了更大的密度[1-2]。具体来看，高效沉淀池主要分为以下几个区段。

2.4.1 快混区

此区间的主要作用是，向污水原水中投入PAC并快速进行混合，然后，PAC将在污水中发生水解，水解后可充分发挥其高电荷对水中胶体的电中和脱稳作用，从而使得污水中的微小颗粒发生团聚，最终去除水中的含磷污染物质。在快混区的设计中，设计尺寸为3.5 m×3.5 m，设计停留时间为2 min。

2.4.2 磁介质混合区

此区间的主要作用是，向快混区处理完成后的污水中投入磁介质，絮凝剂受到磁介质的作用，更容易形成矾花，且矾花的密度将得以显著提升。在磁介质区的设计中，设计尺寸为3.5 m×3.5 m，设计停留时间为2 min。

2.4.3 絮凝区

此区间的主要作用是，将PAM和污水进行快速搅拌混合，且在一系列物理化学作用下，絮凝剂将与污水中的部分污染物充分混合，逐渐凝聚为尺寸较大的絮状物，并以悬浮物质或胶体的形态与污水中的其他成分有效分割开来，此后通过常规的固液分离方式即可去除这些污染物。同时，为了进一步提高絮凝体的生成效率，从沉淀区底部回流的污泥也将被泵送到漩涡中，而作为循环污泥继续应用[3]。在此区间的设计中，设计尺寸为4.5 m×4.5 m，设计停留时间为3 min。

2.4.4 沉淀区

此区间仅用于常规的沉淀环节，该区域设计尺寸为14 m×14 m，设计表面负荷为18.23 m/h。

2.5 滤布滤池

在本次污水处理工程中，滤布滤池是进一步降低出水中SS的关键模块。此模块设计在高效沉淀池后部，尺寸为8.0 m×4.0 m×3.6 m，是通过使用PLC设备对反冲洗频率自动调节，以实现对不同水质和水量的污水进行高效处理。

2.6 紫外线消毒系统

当前，考虑到生活污水处理环节对粪菌这项指标的要求有所提高，因此，在滤布滤池环节后增设紫外消毒系统，该系统使用多个UV灯具对污水进行照射，以杀灭污水中存在的粪菌菌群。该消毒系统与传统的化学处理法相比，在环保方面更具优势，不会带来二次污染问题。

2.7 清水池

清水池的主要作用是，用于临时存储污水处理完成而又未能及时排出的中水。在本次污水处理工程中，清水池共设置2座，每座污水池的有效尺寸相同，均为60.0 m×30.0 m×5.0 m，调节比例设定为12.0%。

3 该污水处理工程中采取的节能降耗措施

3.1 应用变频系统

为了实现相关各类电气设备的节能降耗，在本次污水处理工程设计中，应用变频调速系统对现有的电气系统予以优化。具体来看，在本次优化工作中，主要采用G120系列变频器实现变频调速驱动的有关功能。因为该变频器具有数字化和智能化的功能，可以对生产线各个机构的运行参数进行灵活设置，实现了稳定低速运行。同时，该变频器也具备“软启动”和“软制动”的特点，在相关设备启动和停止时，可有效避免因电流突变而引起的机械冲击等情况，延长了相关机构的使用寿命。不仅如此，该变频器还内置了电抗器这一部件，其能够有效抑制浪涌电压和浪涌电流，可将谐波带来的干扰危害降到最低，还可以降低变频器和其他设备之间可能产生的干扰。

3.2 基于水质水量等因素实现节能降耗

为实现“AAO+深度处理工艺”的节能降耗，可从水质水量的角度入手，而采取“分级处理”的模式方法也是一种行之有效的策略。为此，在本次污水处理工程中，技术人员在进水符合动态变化的情况下，把进水总负荷分为高、中、低三个层次来进行控制，并按照进水量的不同，分别对应高、中、低三个层次区间。

除了对进水总负荷进行分级控制外，技术人员还要针对以下几方面的参数均进行分级控制管理：（1）内回流量：该指标主要是针对COD和氨氮的控制，考虑到实际情况，分为中和低两个层级。其中，中层级的内回流比为200%，低层级的内回流比为150%。（2）好氧前段和好氧中段：这两个区间主要关联到氨氮负荷的控制，其中，前段的氨氮负荷分别为高和低两个层次，高层次的数值为1 mg/L，低层次的数值则控制为0 mg/L；好氧中段的氨氮负荷同样分为高和低两个层次，高层次对应数值为3 mg/L，低层次对应数值为2 mg/L。（3）对COD负荷进行界定时，可将其分为高、中、低三个层次，其中，高级别对应0.24 kgCOD/（kgMLSS×d）及以上，中级别对应0.16～0.24 kgCOD/（kgMLSS×d），而0.16 kgCOD/（kgMLSS×d）以下则为低级别。（4）对于C/N的控制，数值在8以上定义为高级别，数值在5.4～8范围内定义为中级别，数值低于5.4则定义为低级别。

在实际工作中，技术人员引入相关的化学传感器设备，对进水的COD负荷、氨氮负荷、C、N值等均实现了较为精准的测定，并根据测定值所对应的等级，使用PLC自动化控制模块中预设的程序，对各个污水处理环节的运行工况参数予以调试调整，以确保各个运行工况参数始终位于最合理区间。由此，在整个污水处理的过程中，各项工艺均保持了稳定性，减小了整个工艺系统运行效率的影响，污水处理的能耗也得到了大幅度地降低。

4 该污水处理工程投入应用后的效果分析

4.1 污水处理效果分析

在各环节设计和布置完成后，该生活污水处理工程开始投入运行，在运行的第一个周期，由工程技术人员对各项指标进行检验，检验后得到的实际进出水水质情况的具体数值，详见表4。

从表4中的数据不难看出，该生活污水处理工程的运行情况良好，且对于污水中各个主要污染物的处理情况都达到了设计预期效果。

表4 污水处理工程运行后的实际进出水水质

4.2 经济方面的分析

通过对相关资料进行汇总后得出，在本次生活污水处理工程的建设中，项目工程费用总计约为4.32亿元，包括进出厂管道、基础处理和桩基等多个环节的工程作业。而在该生活污水处理工程投入实际使用后，考虑到运行电费、药剂费、人工成本、污泥处置、设备维护修理等多个方面的费用后进行综合计算，计算结果表明，单位经营成本为1.15 元/m³，单位总成本为1.98 元/m³。因此，与以往的污水处理工程相比，该项目工程在经营成本和总成本上降低了10%左右，证明该生活污水处理工程更具有经济性。

5 结语

从整体情况来看，在本次研究的城镇生活污水处理工程项目中，所应用的“AAO+深度处理工艺”的组合应用，相比于以往的技术模式，有着更为优异的功能和更加突出的经济性，且各项指标均达到了出水标准要求，运行费用也较为合理，能够为后续的污水处理工程建设提供更多的参考经验。当然，在今后的工作中仍需要在已有的基础上不断进行优化创新，以确保污水处理技术进一步提高。