中国工程院院士彭永臻：分段进水A2/O深度脱氮除磷工艺

中国工程院院士彭永臻：分段进水A2/O深度脱氮除磷工艺

2016年4月13-15日，由中国国际贸易促进委员会建筑业分会主办、中国盐城环保科技城、《水工业市场》承办的“第十一届水处理行业热点技术论坛”杂志、焦点水网在江苏盐城成功举办，会议内容精彩。 《水工业行情》将陆续编撰嘉宾演讲，供读者欣赏。 本文为中国工程院院士、北京工业大学环境学科首席教授彭永真在论坛上的演讲内容（节选）。

彭永振 中国工程院院士、北京工业大学环境学科首席教授

1、生物脱氮除磷是一种经济有效的方法

环境污染和水体富营养化的加剧，迫使越来越多的国家和地区制定严格的氮磷排放标准，这也使得污水脱氮除磷技术成为污水处理领域的热点和难点问题。 除磷方面，可采用生物除磷和化学除磷； 就反硝化而言，生物反硝化是目前最经济有效的方法。 混凝沉淀不能去除NH4+和NO3-，微滤、超滤、纳滤膜不能去除NH4+和NO3-。 对于城市污水处理来说，总氮达标是关键和难点，生物脱氮是唯一的方法。

2、传统A/O脱氮除磷工艺存在的问题

几种废水生物脱氮除磷工艺的比较如图1所示。传统的A/O脱氮除磷工艺存在两个问题（图2）：一是出水总氮浓度（含NH4+、 NOX--N)与回流液总氮相同； 二是出水总氮浓度（TN）高。

图1 几种废水生物脱氮除磷工艺对比

图2 传统A/O脱氮除磷工艺

3、分级进水A2/O工艺原理与技术

分级水A2/O深度脱氮除磷工艺流程图如图3所示。分级水A2/O深度反硝化除磷工艺特点：无需硝化液内回流，只需污泥反流； 无需外加碳源即可满足A级排放标准，特别是TN标准； 仅在需要深度脱氮除磷时才需要外部碳源。

2016年4月13-15日，由中国国际贸易促进委员会建筑业分会主办、中国盐城环保科技城、《水工业市场》承办的“第十一届水处理行业热点技术论坛”杂志、焦点水网在江苏盐城成功举办，会议内容精彩。 《水工业行情》将陆续编撰嘉宾演讲，供读者欣赏。 本文为中国工程院院士、北京工业大学环境学科首席教授彭永真在论坛上的演讲内容（节选）。

彭永振 中国工程院院士、北京工业大学环境学科首席教授

1、生物脱氮除磷是一种经济有效的方法

环境污染和水体富营养化问题的加剧，迫使越来越多的国家和地区制定严格的氮磷排放标准，这也使得污水脱氮除磷技术成为污水处理领域的热点和难点问题。 除磷方面，可采用生物除磷和化学除磷； 就反硝化而言，生物反硝化是目前最经济有效的方法。 混凝沉淀不能去除NH4+和NO3-，微滤、超滤、纳滤膜不能去除NH4+和NO3-。 对于城市污水处理来说，总氮达标是关键和难点，生物脱氮是唯一的方法。

2、传统A/O脱氮除磷工艺存在的问题

几种废水生物脱氮除磷工艺的比较如图1所示。传统的A/O脱氮除磷工艺存在两个问题（图2）：一是出水总氮浓度（含NH4+、 NOX--N)与回流液总氮相同； 二是出水总氮浓度（TN）高。

图1 几种废水生物脱氮除磷工艺对比

图2 传统A/O脱氮除磷工艺

3、分级进水A2/O工艺原理与技术

分级水A2/O深度脱氮除磷工艺流程图如图3所示。分级水A2/O深度反硝化除磷工艺特点：无需硝化液内回流，只需污泥反流； 无需外加碳源即可满足A级排放标准，特别是TN标准； 仅在需要深度脱氮除磷时才需要外部碳源。

分级进水A2/O工艺的优点是：脱氮除磷率高； 最大限度地利用原水碳源； 抗冲击载荷，减少二沉池的固体载荷； 防止丝状细菌污泥的膨胀； 对原污水处理厂进行简单改造。

图3 分级进水A2/O深度脱氮除磷工艺

在北京高碑店污水处理厂进行了试点。

1.实验研究与过程控制

试验装置主反应器有效容积为340 L。

竖流二沉池容积为88L，采用中心进水、外围三角堰出水。

进水水质见表1，去除率见表2。

表1 北京高碑店污水处理厂进水

表2 去除率

2 水体分段脱氮除磷工艺类型及技术特点

分级进水反硝化除磷工艺的工艺方法包括：四级A/O分级进水反硝化除磷工艺、A2/O分级进水工艺和改进的UCT分级进水深度脱氮除磷工艺。 技术特点主要体现在以下三个方面：

（1）分级进水反硝化除磷工艺类型，无需添加外加碳源即可处理城市污水，出水达到A类排放标准，特别是出水TN标准。

(2)易于实现深度脱氮除磷。 只需在分级进水工艺的曝气池中添加少量碳源和混凝沉淀剂，即可实现深度脱氮除磷，出水TN≤5mg/L，TP≤0.3mg/L。

(3)简单易行，有利于推广应用。 它既可用于新建污水处理厂，也可用于旧厂的升级改造。 曝气池增设隔板； 它成为一个分段进水口。 它还可以消除硝化溶液回流的需要。 最重要的是：不需要额外的处理设施。

4、A2/O-BAF同步脱氮除磷工艺及技术

一、研究背景及意义

目前，低碳氮比污水越来越普遍，传统脱氮除磷工艺的问题更加突出。 AAO的主要矛盾是碳源缺乏造成的，低碳氮比污水在我国十分普遍。 城市污水处理厂面临着污水脱氮除磷碳源短缺的问题。 传统的A2O反硝化除磷工艺存在难以克服的缺点：生物脱氮的前提是完成充分的硝化，需要较长的泥龄； 生物除磷的前提是剩余污泥较多，要求泥龄短； 仅通过运行控制，脱氮除磷无法同时达到最佳效果。

2、AAO-BAF工艺简介及深度脱氮除磷实验研究

AAO-BAF工艺流程图如图4所示。深度脱氮除磷实验研究：技术参数见表3，稳定运行时污染物去除率见图5； 稳定运行时一个典型循环内污染物变化如图6所示。

图4 AAO-BAF工艺流程图

表3 A2O与BAF联合工艺技术参数

图5 稳定运行时污染物去除率

图6 稳定运行时典型循环污染物变化图

进水TN=76.8 mg/L，平均TN去除率为81.2%

进水TP=5.4 mg/L，平均TP去除率为90.3%

平均出水量为：TN≤13.2mg/L，TP≤0.23mg/L

A2O-BAF工艺低温COD去除规律：负荷为0.//d，平均COD去除率为86.2%。

PAO在厌氧段的释磷过程和缺氧段的反硝化过程消耗了大部分可生物降解的有机物。 厌氧段和缺氧段出水COD值分别为91.77 mg/L和48.08 mg/L。

好氧段COD无明显变化，但BAF的COD去除率仅为2.52%。

AAO-BAF低温（14-15℃）深度脱氮除磷性能：缺氧吸磷率91%，好氧吸磷率9%； 低碳氮比条件下的反硝化除磷是最佳除磷工艺的主要方式。

3、A2O-BAF工艺的优点

(1)硝化除磷在不同泥龄的两个系统中进行，回流污泥中硝态氮的缺失可以使厌氧磷释放更加完全，达到同时高效脱氮除磷的目的。

(2)该过程为反硝化除磷细菌提供了适宜的环境。 反硝化除磷将是除磷的主要形式，可节省碳源，更有利于低C/N污水的处理。

(3)反硝化除磷工艺去除大量有机物，好氧段停留时间仅为1.8小时。 加上BAF停留时间2.5小时，总好氧曝气时间仅为4.3小时。

(4)由于大部分有机物和悬浮物在A2O中被去除，有利于BAF的硝化作用，可以延长BAF的反洗时间。

(5)进入二沉池的混合液中硝态氮很少，二沉池内无污泥上浮现象。

5、分段进水A2/O达到A级升级改造案例——青岛城阳污水处理厂改造

传统A2/O工艺存在的问题：（1）硝化不完全； (2)冬季气温较低时，出水NH4+-N难以控制在5mg/L以下； (3)反硝化不完全； (4)TN去除率低，平均仅为27%； (5)除磷效果差； （6）出水总磷较高，平均为1.9mg/L； (7)进水有机碳源未得到充分利用； (8)大量DO进入缺氧池，破坏缺氧环境，造成反硝化效率低下。 (9)混合效果差，搅拌机功率太小，缺氧区有明显的泥水分离界面； (10)好氧池与缺氧池之间的隔墙水道截面过大，造成返混。

三级进水A2/O工艺改造如图7所示，改造后出水达到A级排放标准。 升级后特点及优点： 不增加额外结构，总水力停留时间不增加； 一般情况下，无需添加外部碳源即可达到A级标准； 强化缺氧反硝化过程，减少好氧时间。 TN去除率提高； 悬浮填料的添加增加了生物量和硝化细菌，强化硝化过程； 并减少曝气时间和功耗。 这是迄今为止唯一被中国环境保护产业协会评为城镇污水处理达到A级标准的示范项目。 国家环保产品质量监督检验中心检验报告见表4。

图7 三级进水A2/O工艺改造流程图