摘 要：东莞市市区污水处理厂三期工程采用多模式A2O水下曝气氧化沟处理工艺，可以通过调整进水点位置、各进水点水量分配、内回流位置等而适应进水浓度的变化以及满足对出水总磷及总氮的不同要求。根据该厂近年的进水水质以及处理效果现况，探讨最为合理的运行模式。
关键词：多模式A2O ，脱氮 ，除磷
东莞市市区污水处理厂目前已经完成三期工程的建设(三期工程正在调试)，一期、二期、三期工程规模分别为10万吨/日、10万吨/日、20万吨/日。一、二期处理工艺分别为AO工艺、倒置A2O工艺。针对该厂常年进水浓度偏低以及总磷、总氮去除率较低的实际情况，并充分考虑日后进水浓度的逐渐提高以及对出水水质要求的不断提高，三期工程采用多模式A2O工艺，可以根据进水浓度的变化以及对出水水质的不同要求，通过污水和混合液的合理布点，实现AO工艺常规A2O工艺以及倒置A2O工艺等不同模式间的调整，实现不同的运行工况。
1.常年进水浓度以及处理效果现况
该厂最近五年的进水浓度以及主要出水指标如表1所示。
表 1 进水浓度以及主要出水指标
注：以上单位均为mg/l。
从上表可知，最近五年，该厂进水浓度偏低，COD、BOD5、NH3-H以及SS去除率及出水指标较好，但受进水浓度偏低影响，总磷及总氮去除率较低。
2.多模式A2O水下曝气氧化沟工艺运行探讨
2.1 工艺简介
工艺流程图如图1所示。
图1 工艺流程图
生物池平面布置图如图2所示。
图2 生物池平面布置图
图2所示为三期工程其中一组(三期工程共两个系列，每个系列分两组，每组规模为5万吨/天)，生物池由3个池体构成，1#池和2#池为非曝气池，通过工艺调整，分别可以实现厌氧池或缺氧池功能，3#池为固定曝气池。生物池共有两个进水点，两个内回流点，一个外回流点以及一个出水点，通过叠梁闸控制两个进水点的比例分配，通过电动阀控制内回流点的位置。
生物池主要设计参数如下：1#池容积为16666.67m3,水力停留时间为2h，设计污泥龄为2.1d；2#池容积为24417.88m3, 水力停留时间为2.93h，设计污泥龄为3.1d；3#池容积为64492.49m3, 水力停留时间为7.74h，设计污泥龄为8.2d。生物池污泥浓度为3500mg/l，污泥负荷为0.065 kgBOD5/kgMLSS。外回流比为33～100%，内回流比为150%。
2.2工艺运行方式的探讨
2.2.1 按AO模式运行
当进水总磷及总氮较低，对生物除磷及脱氮要求不高时，可以采用AO模式运行。如图3。
图3 AO模式工艺流程示意图
此时，停止内回流，通过调节进水叠梁闸的位置，使污水全部进入1#池，即能实现AO运行模式。在1#池，污水及回流污泥进行充分混合，从回流污泥带进的大量的硝酸盐在1#池及2#池进行反硝化，实现一定的生物脱氮效果。由于1#池及2#池均存在大量的硝酸盐，对聚磷菌的活动产生抑制作用，需要在硝酸盐全部完成反硝化以及剩余有足够的碳源的情况下，聚磷菌才能完成磷的有效释放，达到生物除磷的效果。该模式运行控制简单，对BOD5及COD有良好的去除效果，但由于没有内回流，总氮的去除效果有限，以及外回流带进的大量硝酸盐对聚磷菌活动的抑制作用，限制了生物除磷的效果。
2.2.2 按传统A2O模式运行
当对出水总氮要求较高时，可以采用传统A2O模式运行，如图4。
图4 传统A2O模式工艺流程示意图
此时，通过调节进水叠梁闸的位置，使污水全部进入厌氧区(污水全部进入进水点1)，与回流污泥混合。在厌氧区回流污泥中的磷可以进行充分的释放，同时进水中的BOD为聚磷菌提供足够的营养物质，为污水中的磷的去除提供力有利的环境，保证了厌氧区的处理效果。另外，在厌氧菌作用下难降解有机物可转化为易降解有机物，即使污水中COD向BOD转化，提高污水的可生化性。
污水经过厌氧后，进入缺氧区，此时内回流泵房的内回流点2开启、内回流点1关闭，内回流硝化混合液混合进入缺氧区(混合液全部进入内回流点2)。由于厌氧作用，污水中易降解有机物增多，为缺氧区反硝化细菌提供更多的碳源，有利于反硝化过程的进行，此时，可以达到较好的反硝化效果，提高了生物脱氮的效率。
污水经过缺氧区后进入好氧区，在好氧区完成有机物的去除和发生有机氮的氨化、氨氮的硝化过程。
在该模式运行时，由于回流污泥中还有较多的NO3-N，会对磷的释放产生一定的抑制作用，所以在该模式运行时，虽然可以得到较好的脱氮效果，但生物除磷的效果会受到影响，需要以化学除磷作为补充措施，以保证达标。
2.2.3 按倒置A2O模式运行
当进水中TP较高或对除磷工艺要求较高，为节省化学除磷加药量，降低运行成本时，可以采用倒置A2O模式运行，如图5。
图5 倒置A2O模式工艺流程示意图
此时，通过调节内回流污泥的回流位置，关闭内回流点2，打内回流点1，将好氧硝化液回流到生物池首端，从而将1#池转化为缺氧模式，并且通过调节进水渠道叠梁闸，可以实现向2#池后端进水，从而将其转换为厌氧模式。另外还可以通过调节进水渠道叠梁闸位置实现缺氧区、厌氧区不同的进水比例，可以实现50％+50％、40％+60％、30％+70％、20％+80％、10％+90％的不同比例。部分污水首先进入1#池，同回流污泥、回流好氧硝化液混合，对回流污泥、回流好氧硝化液中的NO3-N进行去除，通过反硝化作用将水中NO3-N转化为N2，完成生物脱氮的过程。
随后经过反硝化后的污水进入2#池，同部分进水进行混合，完成磷的释放。同时，由于回流污泥经过了缺氧区才进入厌氧区，从而在缺氧区内将NO3-N大量消耗，避免了NO3-N对聚磷菌的影响，更有利于聚磷菌的生长，有利于微生物形成更强的吸磷动力。
另外由于所有的回流污泥和回流混合液全部经过完整的厌氧释磷与好氧吸磷过程，具有“群体效应”，同时聚磷菌经过厌氧释磷后直接进入生化效率较高的好氧环境，其在厌氧状态下形成的吸磷动力可以得到充分利用，提高了处理系统的除磷能力。
该模式增强了对磷的去除效果，同时也在一定程度上保证了对氮的去除，但在运行调试中需要根据运行情况进行调整。
3.结论
东莞市市区污水处理厂进水浓度偏低，按照《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B出水要求，三期工程按照AO模式运行基本能保证出水达标。如果按照一级A出水要求，按照传统A2O模式运行，强化生物脱氮效果，同时配合化学除磷，基本能满足达标排放的要求。而随着截污管网的不断完善，东莞市市区污水处理厂进水浓度将不断提高，届时，采用倒置A2O模式运行，能达到充分发挥生物除磷及脱氮的功能，减少投药量的目的。
参考文献：
[1] 张锡辉 刘勇弟译. 废水生物处理. 化学工业出版社 2003.
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