多段+多级的污水AO处理工艺解读

多段+多级的污水A0处理工艺解读

目录

1.多段+多级的A0工艺概况.....................................................2

1.1.工艺流程..................................2

1.1.1.厌氧段...............................2

1.1.2.好氧段...............................2

1.2.工艺特点..................................................................3

1.3.应用场景.................................3

2.厌氧段污水脱氮除璘............................................................4

2.1.概述......................................4

2.2.脱氮原理.................................................................5

2.3.除磷原理.................................5

2.4.微牛物作用过程..........................................................S

2.5.工艺流程.................................6

2.6.应用领域.................................................................6

3.多段多级AO工艺特点..........................................................6

3.1.运行成本低................................................................6

3.2.占地面积小...............................6

3.3.管理强度低...............................................................6

3.4.脱氮除磷率高..............................7

3.5.抗冲击负荷能力强........................................................7

3.6.减少污泥膨胀.............................7

3.7.有利于实现短程硝化反硝化和同步消化反硝化...............................7

4.多级多级AO污水处理设备特点.................................................8

5.影响多段多级AO工艺处理效率的主要因素......................................9

5.1.温度......................................................................9

5.2.B0D5污泥负荷.............................9

5.3.污泥龄...................................................................10

5.4.反应器段数................................10

5.5.流量分配比...............................................................10

5.6.A/O容积比.................................10

5.7.污泥回流比...............................................................11

5.8.溶解氧控制................................11

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1.多段+多级的AO工艺概况

1.1.工艺流程

A0工艺，即厌氧好氧工艺法，由厌氧段①（A段）和好氧段②（0段）组成。

1.1.1.厌氧段

厌氧段污水处理的主要目的是通过搅拌使污泥悬浮，避免溶解氧（DO）的增

加，从而实现脱氮除磷。在厌氧段，污水中的有机物在厌氧细菌的作用下被分

解、代谢，产生沼气，同时减少污水中的有机物含量。这个过程有助于提高系

统的除磷效果，因为富含磷的剩余污泥与初沉生污泥分别处置，采用直接脱水

方式浓缩污泥，可以有效减少回流水中磷的含量。

厌氧处理过程中，通过搅拌使污泥悬浮是为了确保厌氧细菌能够充分接触

污水中的有机物，避免溶解氧的增加。溶解氧的存在会抑制厌氧细菌的活性，

从而影响处理效果。通过搅拌，可以保持污泥的悬浮状态，促进水解酸化阶段

的进行，使高分子有机物分解成小分子，进一步通过产氢产乙酸和产甲烷阶

段，最终转化为甲烷和二氧化碳，从而降低污水中的有机物含量。

在脱氮除磷方面，厌氧段的处理对于提高系统的除磷效果至关重要。通过

将富含磷的剩余污泥与初沉生污泥分别处置，并采用直接脱水方式浓缩污泥，

可以有效减少回流水中磷的含量。此外，避免采用好氧消化或厌氧消化法处置

污泥，也是保持出水氮磷稳定达标的重要措施。这些措施有助于确保出水总磷

浓度保持在规定范围内，从而提高污水处理的整体效果。

1.1.2.好氧段

好氧段通过曝气增加溶解氧，主要用于去除水中的有机物和进行硝化反

应。曝气是利用充气或机械搅动等方法增大水与气体接触，进行溶氧或散除水

中溶解性气体和挥发性物质的过程。通过曝气，可以使氧气溶入水中，提高溶

解氧浓度，从而促进需氧微生物降解有机物和进行硝化反应。

①Anaerobicperiod

®Aerobicsegment

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曝气的基本原理是通过搅动水体，形成水浪、水流、水幕等形式，促使水

与空气融合，从而使空气中的氧气融入水中，提高水体的含氧量。增加水流速

度和曝气量可以加快氧气溶解到水中的速度，从而提高溶解氧浓度。此外，增

氧机的工作原理也是通过搅动水体形成对流，使表层溶解氧丰富的水下沉到水

体底部，同时将底层水借水的压力上浮，形成水体对流，增加“水■气”接触面

积，保证溶解氧的增加速度和强度。

在好氧段中，主要通过曝气增加溶解氧，去除水中的有机物和进行硝化反

应。曝气不仅可以提高微生物的呼吸活动，促进污水处理效果，还能促进需氧

微生物降解有机物。此外，增加好氧池中的微生物数量和水流速度也是提高处

理效果的重要措施。通过这些方法，可以有效地提高好氧段的处理效率和效果

O

1.2.工艺特点

1）流程简单：A0工艺流程简单，无需外加碳源与后曝气池，以原污水为

碳源，建设和运行费用较低。

2）脱氮除磷：厌氧段和好氧段的结合使得该工艺不仅能去除有机物，还能

有效脱氮除磷。

3）适用范围广：适用于处理高浓度有机废水及难降解废水，特别是在好氧

段前设置水解酸化段，可显著提高废水可生化性。

4）反硝化在前，硝化在后：设内循环，以原污水中的有机底物作为碳源，

反硝化反应充分，提高处理水水质。

5）灵活调整：当污水中氨氮含量较高但B0D5值较低时，可以采用外加碳

源的方法实现脱氮。

1.3.应用场景

A0工艺广泛应用于水处理领域，特别适用于处理高浓度有机废水及难降

解废水。由于其流程简单、建设和运行费用较低的特点，该工艺在工业废水处

理、城市污水处理等领域得到广泛应用。

多段多级A0工艺是使生物反应池形成多组缺氧池与好氧池交替的形式。

在缺氧反应池主要由聚磷菌利用少量碳源释放体内的磷且其以硝酸盐为电子受

体做无氧呼吸，产生的能量进行吸磷，而污泥回流液中的硝酸盐被反硝化菌还

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原脱氮，池内以搅拌器混合并维持缺氧环境。在好氧段吸磷并使有机氮氨化，

同时进行硝化作用以及降解BOD、COD,而充分反应后的混合液与下段进水一

起进入下一段的缺氧反应池，其余各段污水处理流程同首段。由进水管分段流

入每一级的缺氧段的污水既降低了前级出水的DO、pH对后级缺氧处理的干扰

又为反硝化菌提供了足够的碳源。该工艺只需设污泥回流不必设硝化液回流，

污泥由二沉池回流至第一段。反应池出水流入二沉池，然后在其中进行固液分

离，上层清液由二沉池出水管排出流入下一个污水处理单元。剩余污泥分为2

个部分进行处理，一部分剩余污泥排入污泥浓缩池，另一部分通过剩余污泥回

流管进入多段多级A0反应池的开始端来维持反应池中的微生物量。从鼓风机

房接出的曝气管由曝气盘向各级A0池中的好氧池进行曝气，让其保持一定的

溶解氧浓度，如所示。

2.厌氧段污水脱氮除磷

2.1.概述

厌氧段污水脱氮除磷的核心原理是通过特定的微生物作用，将污水中的氮

和磷转化为无害形式或去除。

厌氧段污水脱氮除磷的核心原理是通过特定的微生物作用，将污水中的氮

和磷转化为无害形式或去除。

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在厌氧条件下

1）通过反硝化作用将硝酸盐转化为氮气，实现脱氮；

2）通过聚磷菌的释放和吸收磷，实现除磷。

2.2.脱氮原理

1）氨化反应：含氮有机化合物在微生物的作用下首先分解转化为氨态氮

（NH4+或NH3）0

2）硝化反应：在好氧条件下，氨氮被硝化细菌氧化成亚硝酸盐，再进一步

氧化成硝酸盐。

3）反硝化反应：在缺氧条件下，反硝化菌将哨酸盐转化为氮气（N2）,从

而从污水中去除氮。

是通过反硝化细菌在缺氧条件下，将硝酸盐还原为氮气。这个过程包括几

个步骤；

1）首先，氨化作用将有机氮转化为氨氮；

2）然后，硝化作用将氨氮氧化为硝酸盐；

3）最后，反硝化作用将硝酸盐还原为氮气，从而去除污水中的氮。

2.3.除磷原理

则是通过聚磷菌在厌氧条件下释放磷酸盐，并在好氧条件下过量摄取磷酸

盐，从而实现除磷。在厌氧段，聚磷菌将细胞内的聚磷水解为正磷酸盐并吸收

有机物，形成储能物质PHB；在好氧段，聚磷菌分解PHB并过量摄取磷酸

盐，形成多聚磷酸盐存储在细胞内，通过排放剩余污泥实现除磷。

1）生物吸附：在好氧条件下，磷酸盐被微生物吸附在细菌表面，形成颗粒

状的生物胞体。

2）沉淀：这些颗粒随污水进入沉淀池，通过沉淀作用去除磷酸盐，从而实

现磷的去除。

2.4.微生物作用过程

脱氮：主要涉及硝化细菌和反硝化细菌。硝化细菌将氨氮转化为硝酸盐，

反硝化细菌将硝酸盐转化为氮气。

除磷：主要涉及聚磷菌。在厌氧条件下，聚磷菌将细胞内聚磷水解为正酸

盐，吸收易降解的有机物：在好氧条件下.聚磷菌氧化代谢内贮物质•过量摄

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取磷酸盐，并通过沉淀去除。

2.5.工艺流程

厌氧阶段：有机物质被厌氧微生物分解产生氨氮。

好氧阶段：氨氮被氧化成亚硝酸盐和硝酸盐，磷酸盐被微生物吸附形成颗

粒状生物胞体。

沉淀阶段：生物胞体和磷酸盐在沉淀池中沉淀去除。

2.6.应用领域

生物法脱氮除磷因其操作简单、效果稳定等优点，被广泛应用于污水处理

领域。

3.多段多级A。工艺特点

多段多级A0工艺具有运行成本低、占地面积小、管理强度低、脱氮除磷

率高和抗冲击负荷能力强等特点。

3.1.运行成本低

由于多级A0工艺缺氧好氧交替排列，好氧池的混合液直接进入下一级A0

工艺的缺氧池，不必使用硝化液回流（内回流）设施，与A20工艺相比，这样能

够减小很多电耗，可以在一定程度上降低运行成本。

同时由于多段进水的优势，可对有机碳源进行充分利用，节省投加碳源的

成本。

3.2.占地面积小

该工艺中反应池的MLSS（混合液悬浮固体浓度）明显要比其他工艺高，因此

单位池容可处理的污水负荷较大，在处理污水量相同的情况下，多段多级A0

工艺可以缩小建筑面积，节省建设费用。如果在污水厂改造中，由于原有工艺

的占地面积比较大，给远期建设预留的场地相对较小，那么就非常适合采用该

工艺。

3.3.管理强度低

该工艺由于设计上采用在各段中以等量营养源对应等量生物量，所以各段

的污泥负荷基本相同，因此在运行中可采用统一标准化的方式对各段进行管

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理。例如各段好氧池需要的需氧量相同，可以采用同样的曝气设备，并维持相

同的溶解氧浓度。而且由于采用相同的管理方式便于及时发现某段出现的问题

并进行解决。

3.4.脱氮除磷率高

多段进水在按比例分配好每一段的碳源的同时，也使反应池内混合液悬浮

固体浓度得到提高e而污泥的回流及水力停留时间的延长让好氧段产生的硝态

氮可反复反硝化脱氮，提高了脱氮的效率。厌氧环境中聚磷菌把磷排出体外，

在好氧环境中超量摄取磷，因此厌氧、好氧轮换进行反应，也大大地提高了磷

的去除效率。而反硝化菌和聚磷菌在串联交替的缺氧好氧环境也可以更好地生

长繁殖。

3.5.抗冲击负荷能力强

多段进水相对于单一进水能够分配污水负荷，降低了由于各种原因导致的

进水污染物浓度变化对系统的冲击，加强了系统的稳定性与抗冲击负荷能力。

3.6.减少污泥膨胀

污水处理厂运行中通常发生污泥膨胀绝大多数为丝状菌污泥膨胀。多段多

级A0工艺缺氧好氧环境交替存在，使其生态环境有利于菌胶团生长，应用生

物竞争的机制抑制丝状菌的过度生长和繁殖，将丝状菌浓度控制在合理范围

内，从而减少丝状菌污泥膨胀。

3.7.有利于实现短程硝化反硝化和同步消化反硝化

多段多级A0工艺由于生物池内硝化和反硝化交替运行，pH值一般能维持

在较高值(7.4〜8.3)。较高的pH值使亚硝酸盐累积率达到很高，有利于实现短

程硝化反硝化。另外，多段多级A0工艺在同一E寸间内有多个区域同时发生硝

化和反硝化反应，这非常接近于同步硝化反硝化，其特征基本相似同步硝化反

硝化。

该工艺只需设污泥回流不必设硝化液回流，污泥由二沉池回流至第一段。

反应池出水流入二沉池，然后在其中进行固液分离，上层清液由二沉池出水管

排出流入下一个污水史理单元。剩余污泥分为2个部分进行处理，一部分剩

余污泥排入污泥浓缩池，另一部分通过剩余污泥回流管进入多段多级A0反应

池的开始端来维持反应池中的微生物量。从鼓风机房接出的曝气管由曝气盘向

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各级AO池中的好氧池进行曝气，让其保持一定的溶解氧浓度。

4.多级多级A0污水处理设备特点

多段多级A0工艺具有运行成本低、占地面积小、管理强度低、脱氮除磷

率高和抗冲击负荷能力强等特点。

1运行成本低

由于多级A0工艺缺氧好氧交替排列，好氧池的混合液直接进入下一级

A0工艺的缺氧池，不必使用硝化液回流（内回流）设施，与A20工艺相比，这

样能够减小很多电耗，可以在一定程度上降低运行成本。

同时由于多段进水的优势，可对有机碳源进行充分利用，节省投加碳源的

成本。

2占地面积小

该工艺中反应池的MLSS（混合液悬浮固体浓度）明显要比其他工艺高，因

此单位池容可处理的污水负荷较大，在处理污水量相同的情况下，多段多级

A0工艺可以缩小建筑面积，节省建设费用。如果在污水厂改造中，由于原有

工艺的占地面积比较大，给远期建设预留的场地相对较小，那么就非常适合采

用该工艺。

3、管理强度低

该工艺由于设计上采用在各段中以等量营养源对应等量生物量，所以各段

的污泥负荷基本相同，因此在运行中可采用统一标准化的方式对各段进行管

理。例如各段好氧池需要的需氧量相同，可以采用同样的曝气设备，并维持相

同的溶解氧浓度。而且由于采用相同的管理方式便于及时发现某段出现的问题

并进行解决。

4、脱氮除磷率高

多段进水在按比例分配好每一段的碳源的同时，也使反应池内混合液悬浮

固体浓度得到提高。而污泥的回流及水力停留时间的延长让好氧段产生的硝态

氮可反复反硝化脱氮，提高了脱氮的效率。厌氧环境中聚磷菌把磷排出体外，

在好氧环境中超量摄取磷，因此厌氧、好氧轮换进行反应，也大大地提高了磷

的去除效率。而反硝化菌和聚磷菌在串联交替的缺氧好氧环境也可以更好地生

长繁殖。

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5、抗冲击负荷能力强

多段进水相对于单一进水能够分配污水负荷，降低了由于各种原因导致的

进水污染物浓度变化对系统的冲击，加强了系统的稳定性与抗冲击负荷能力。

5.影响多段多级A0工艺处理效率的主要因素

5.1.温度

硝化菌与反硝化菌等微生物对温度变化敏感，在我国北方漫长寒冷的冬

季，平均水温在4c〜15c的情况下，其活性受到严重影响。根据污水处理厂

在低温环境下的运行经验，水温降低会导致有机物、氮磷去除效果受到较大影

响，污泥沉降性能变差，液面产生大量泡沫并伴瓶结冰，出水水质受到影响。

有实验数据表明，在水温为10℃的情况下

(l)COD的去除效果良好，出水COD平均去除率可稳定达到87.6%。出水

水质可稳定达标；

(2)运行期内，前期的氨氮去除效果较差，后期的出水中，NH3-N平均去

除率达到97.1%,稳定达标；

(3)前期因硝化效果不理想出水总氮较高。中后期出水TN的平均处理效率

达到67.2%,脱氮率远高于同条件下传统活性污泥法的脱氮率；

(4)前期的低温的抑制作用，导致磷的平均去除率很低。后期聚磷菌等微生

物适应了低温环境，高磷污泥的规律排放为除磷提供了保证，出水TP的去除

效率达到94.3%,稳定达标。

如果在冬季水温确实很低或者进水总氮维持在较高浓度的情况下，可使段

内回流全部开启以达到出水总氮的规定标准。与此同时.，可在最末级出水端采

用投加药剂的方法进一步确保出水总氮稳定达标。而在水温较高的夏季或者进

水总氮维持在较高浓度的情况下，可使段内回流全部关闭。这样可使生物除磷

效果达到最佳。既保证了出水总氮达标，又减少了除磷药剂的投加量，达到经

济运行的目的。

5.2.BOD5污泥负荷

研究显示BOD5污泥负荷对多段多级A0工艺稳定良好地处理有机污染物

不构成影响：当其在0.02d-1〜0.15d-1时，磷去除率与BOD5污泥负荷成正相

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关，而TN的去除率在其为0.05d-1-0.10d-1时最佳。

5.3.污泥龄

脱氮和除磷对泥龄的要求是相反的，脱氮要求较长的污泥龄，除磷却要求

较短的污泥龄，同时需要脱氮除磷的生物处理系统中，最小泥龄须优先考虑硝

化菌而非反硝化除磷菌，在常温下聚磷菌的最小泥龄小于硝化菌的最小泥龄，

但可将两者的最小泥龄视为相同，按照设计规范污泥龄应取10〜20d,通常建

议污泥龄取12〜16d。

5.4.反应器段数

生物池级数对污水处理系统的稳定性、脱氮效率有着非常重要的作用。生

物池级数越多，生物池混合液越趋近于完全混合，与传统生物处理工艺相匕，

在相同生物池容积和二沉池固体负荷情况下，多段多级AO工艺的处理水量会

逐渐增加，但当级数大于5时，其工艺体现的性能优势将不再明显，综合考虑

处理效果，经济合理性和操作运行管理，工程设计和应用中以3〜5级为宜。

5.5.流量分配比

生物池各级进水量分配比例应考虑各级缺氧区进水量能够提供上一级好氧

区的硝酸盐完全反硝化所需的碳源，第一级进水量应满足释磷反应和将内回流

污泥中硝酸盐反硝化所需的碳源，最后一级进水流量应尽可能小，以保证出水

总氮达标，根据进水水质、出水水质、水温及进水量进行流量分配，一般可采

用等负荷流量法和流量分配系数法，负荷流量法：生物池各级悬浮固体浓度

(MLSS)呈递减分部，为保证硝化反应效果，进水流量一般应呈现递减分部。流

量分配系数法：可以充分利用原污水中的碳源，可提高生物池脱氮效率，并使

最后一段进水量最少，也可根据实验或参考类似工程进行流量分配。

5.6.A/O容积比

缺氧区和好氧区的容积比对除磷影响不大，对硝化和反硝化效果影响很

大。对可生化性较好的污水，A/O容积比采用较小值，对可生化性较差的污

水，A/O容积比采用较大值，污水温度较低，A/O容积比采用较小值，污水温

度高，A/O容积比采用采用较大值。缺氧区好氧区容积比一般为1:1.5〜12。

有研究表明，在满足硝化和去除有机物要求的前提下，缺氧区和好氧区的

容积比为1:1.6时，能让生物池各段更好地处理污水，使有机氮尽