摘要： 文章以某城镇污水处理厂的实际运行情况为例，研究低碳氮比条件下改良A2/O工艺处理城镇污水时的运行效果。运行结果表明，改良A2/O+活性砂率过滤工艺通过适当的工艺调控手段，将污泥浓度控制在4.5g/L左右，污泥龄控制在15d左右，通过投加10mg/L~40mg/L的乙酸和10mg/L~60mg/的硫酸铝来强化脱氮除磷的效果，能够使出水稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918－2002）一级A标准和广东省地方标准《水污染物排放限值》（DB44/26－2001）第二时段一级标准的较严值。
关键词： 改良型A2/O工艺 低碳氮比 城镇污水处理
广东省处于我国华南地区，属于东亚季风区，是我国水资源最丰富的地区之一，降水充沛。而广州作为省会城市，其城市建设和经济快速发展的同时，城市雨水污水管网系统的建设却相对滞后，雨污管道混接的情况比较突出，加之管道的结构性问题带来的地下水、河涌水渗入，使得城镇污水厂纳污管网收集的污水浓度偏低，其特点突出表现为COD和BOD5浓度低，氨氮、磷的浓度相对较高。在当前严峻的环保形势下，要求严控氮磷的排放，改良A2/O工艺因同时具备脱氮除磷效果，在污水厂中应用较为广泛。而低碳氮比的进水水质则给污水厂的脱氮除磷带来一定的挑战。本文以广州市某污水处理厂为工程实例介绍改良A2/O工艺在低碳氮比条件下的运行调控以及效果分析。
1.工程概况
1.1污水处理厂介绍
广州某污水处理厂设计规模为3万吨/天，2010年2月建成并投入调试运行。该厂出水作为生态景观用水排入河涌，因此设计时的出水排放标准要求较高，尾水排放执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918－2002）一级A标准和广东省地方标准《水污染物排放限值》（DB44/26－2001）第二时段一级标准的较严值。
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1.2工艺流程
该厂工艺流程图见图1，采用三级处理工艺：一级处理采用常规预处理工艺；二级处理采用改良型A2/O工艺；三级处理采用活性砂过滤工艺。
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污水经过一级预处理后，进入改良型A2/O生化池中，该工艺在传统的A2/O工艺的厌氧池前增加预脱硝池和选择池，以降低回流污泥中硝酸盐对厌氧放磷的影响，并抑制丝状菌生长，同时为了解决缺氧池反硝化碳源不足的问题，将进水按比例进入厌氧池和缺氧池中。为保证除磷效果，在活性砂滤池前投加化学除磷药剂，进一步降低出水SS的同时，强化除磷效果。产生的剩余污泥通过污泥干化设施将含水率将至40%以下后外运处置。
1.3改良A2/O工艺的设计参数
厂区共建设生化池二座，池体采用方形池，分为预缺氧池、厌氧池、缺氧池和好氧池四个功能区，每座反应池的总容积为 5725m3，其中预缺氧区312m3、厌氧区容积 625m3、缺氧区容积 1263m3、好氧区容积 3525m3，有效水深 H=6m。单座生化池设计流量为625m3/h，污泥负荷为0.182kgBOD5/kgMLSS·d，污泥浓度3.5g/L，污泥龄为10.8d，混合液回流比为200%，污泥回流比为100%，HRT=9.16h，其中预缺氧段停留时间为0.5h，厌氧段停留时间为1h，缺氧段停留时间约为2h，好氧区停留时间为5.66h。预缺氧段、厌氧段和缺氧段内装有潜水搅拌器和潜水推流器，好氧段内装曝气头供氧。生化池池面加盖除臭。主要设备见表2.
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2.工艺运行情况
该厂自投入调试运行以来，实际的进厂水质见表3.
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从表3中可以看出，实际年平均进水BOD远低于设计值180mg/L，进水TN则在逐步上升，BOD/TN的比值除了第一年的比值高一些，之后的年份其比值均远低于文献研究中提到的大于4~6的要求【1-2】，碳源严重不足。运行至今，通过适当的工艺调整，该厂出水指标稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918－2002）一级A标准和广东省地方标准《水污染物排放限值》（DB44/26－2001）第二时段一级标准的较严值。
2.1脱氮效果分析
由于雨季时受外水进入纳污管道的影响，进水TN相对较低，出水TN达到15mg/L以下的难度不大。随着雨污分流，村居截污等工作的大力推进，近两年旱季时，进水TN上升至30mg/L以上，出水TN随之升高，处理难度增加。以下选取近两年的进出水数据进行分析。
图2以及图3分别为该厂进出水氨氮和TN以及其去除率的变化曲线。
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图3 进出水TN及TN去除率变化曲线
从图2可以看出，出水氨氮非常的稳定，去除率平均值保持在98%以上，该工艺对于氨氮有着非常好的去除效果。从图3可以看出TN的去除率平均值在70%以上，最低的去除率也在60%以上。从数据中可以看出，该工艺对于TN也有着良好且稳定的去除效果，保证出水TN在15mg/L以下。此段时间进水的BOD5/TN的平均值为2.67，最大值为4.34，最小值仅为1.95，严重低于BOD5/TN值4~6的要求，为保证出水TN稳定达标，增加了碳源投加系统，补充碳源到生化池系统中，保证脱氮效果。采用乙酸作为碳源投加，投加量在10mg/L到40mg/L之间，脱氮效果明显。
2.2除磷效果分析
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图4 进出水TP及TP去除率变化曲线
从图4中可以看出，旱季时的进水总磷值接近设计值，平均值约为3.5mg/L，去除率较高，平均值为94%以上，生化除磷因与反硝化脱氮竞争碳源，使得生物除磷效果不佳，通过投加硫酸铝辅助化学除磷，投加量在10mg/L~60mg/L之间，根据出水总磷的变化及时调整药剂的投加量，效果显著，出水稳定达到0.5mg/L以下的排放要求。
3.存在问题
从该厂的实际运行来看，旱季时进水水量较少，约为设计规模的一半负荷。当旱季时进水浓度较高，由于未满负荷运行，进水在生化池中停留时间较长，在进水碳氮比偏低的情况下，通过反应时间的延长，添加一定量的碳源，即取得了较好的脱氮效果。在雨季时，由于合流制的影响，进厂水量激增，同时浓度下降幅度较大，在满负荷运行的情况下，进水氮磷的浓度偏低，对于碳源的需求减少，通过投加少量的碳源，也能保证生化池的脱氮处理效果。
该厂的运行控制难点在于如何在旱季进水水量少时，调控好生产线的运行，保证生产线能达到脱氮除磷的最佳状态。旱季时，该厂每天的处理量约为设计规模的一半左右，但存在一个瞬时水量波动幅度较大的问题，即用水高峰期，瞬时水量可达到设计规模的80%左右，必须两条生产线同时运行才能满足水量负荷的处理要求，但是到了用水低谷时，进厂瞬时水量只有设计负荷的30%左右，单条生产线运行即能满足处理需求。对于改良A2/O工艺来说，在一天内因水量的波动幅度大，频繁的调节运行状态，对生产线冲击较大，出水水质不稳定，对总磷的处理效果影响尤其大，需要投加较大量的硫酸铝进行辅助化学除磷。而当投药量过大时，铝离子在活性污泥中的累积也会导致活性污泥活性下降，从而导致生化池的整体处理效果变差。在生产实践中进行摸索后发现，可通过调整硫酸铝的投加方式来减少除磷药剂对污泥活性的影响，将投加点调整为生化池曝气出水端和活性砂滤池进水端两个点投加，根据出水总磷的上涨幅度调整两个投加点的投加量，取得了较好的处理效果，出水总磷值稳定达标。此外，为保证进水TN较高而COD相对较低时的处理效果，生化池污泥浓度基本保持在4.5g/L左右，污泥龄控制在15d左右，从实际生产数据来看，对除磷效果影响不大，且取得了良好的脱氮效果。
4.结语
该厂的实际生产运行表明，低碳氮比条件下，改良A2/O+活性砂率过滤工艺通过适当的工艺调控手段，投加10mg/L~40mg/L的乙酸和10mg/L~60mg/的硫酸铝，能够使出水水质稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918－2002）一级A标准和广东省地方标准《水污染物排放限值》（DB44/26－2001）第二时段一级标准的较严值的要求。
参考文献：
【1】郭海娟，马放，沈耀良. C/N 比对反硝化除磷效果的影响[J].中国给水排水，2005，25（3）：367~371.
【2】周爱姣，陶涛，张太平，张勇. A-A2/O工艺处理低碳源城市污水的除磷脱氮效果[J].环境科学与技术，2008, 31(12) ：151-152