CN114604965B - 基于mbbr的aoa与aao双模式污水生化系统及运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于MBBR的AOA与AAO双模式污水生化系统及运行方法，涉及水处理技术领域。包括反应池，反应池包括厌氧区、主好氧区、选择区、主缺氧区、后缺氧区及后好氧区；反应池可形成两种运行模式单元，分别为AOA模式运行单元和AAO模式运行单元；当系统正常运行时，进水流经依次连接的厌氧区、主好氧区、选择区、主缺氧区、后缺氧区和后好氧区；当硝化不足时，进水流经依次连接的厌氧区、主缺氧区、主好氧区、选择区、后缺氧区和后好氧区。本发明解决了传统AOA工艺中氨氮和总氮去除的矛盾，运行效果与经济性的矛盾，通过对好氧池容比例进行限制，以最小的好氧池容即可实现稳定的AOA效果，可实现稳定、高效、经济脱氮。

Description

基于MBBR的AOA与AAO双模式污水生化系统及运行方法

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，具体涉及一种基于MBBR的AOA与AAO双模式污水生化系统及运行方法。

背景技术

随着国内污水排放标准的不断升级，污水处理行业对于污水处理生化系统脱氮除磷性能的要求不断提高。AAO工艺(Anaerobic-Anoxic-Oxic)，即厌氧-缺氧-好氧工艺，是一种常见的生物脱氮除磷工艺，可用于二级污水处理过程。传统的AAO工艺中，厌氧段实现厌氧生物释磷过程，缺氧段实现反硝化过程，在好氧段实现硝化过程和吸磷过程。然而在实际的运用过程中，首先，厌氧释磷过程所合成的PHA在缺氧段会被大量消耗，从而对好氧段聚磷菌的吸磷过程产生不利影响；其次，由于硝化液回流导致的碳源浪费现象严重，因此以AAO工艺运行的污水处理工艺多需要在缺氧区投加碳源，以此保证出水TN的达标；最后，受常规污水处理系统硝化效果更加脆弱影响，AAO工艺好氧和缺氧池池容比例多大于1，较大的好氧池容导致缺氧池HRT不足，反硝化效果不完全，进一步增加了碳源投加量。

AOA工艺利用较低的好氧/缺氧池容比，通过较小的好氧停留时间，一方面降低了内碳源在好氧池的消耗；另一方面也保证了足够的反硝化池容，在应对进水C/N不足时，缺氧池利用厌氧阶段合成的PHA，通过内源反硝化效果可保证较高的脱氮效率，通过反硝化除磷可保证较高的生物除磷率。申请号201010593502.1公开了一种用于污水处理的AOA连续流生物脱氮除磷工艺，由厌氧-好氧-缺氧串联而成，原进水分两部分进入厌氧和好氧池，使聚磷菌利用原进水中的碳源积累大量的胞内聚合物，使得后续的缺氧池中可实现外源反硝化和内碳源反硝化除磷，提高同步脱氮除磷效率。申请号201710269330.4公开了一种通过污泥双回流AOA工艺实现城市污水短程硝化的方法，系统依次分为厌氧段、好氧段和缺氧段。通过逐步加大进水氨氮负荷、长时间的厌/缺氧对NOB进行饥饿处理，实现城市污水短程硝化内源反硝化脱氮，达到深度脱氮除磷的目的。此外，该系统污泥龄控制在100～300d内，强化对于活性污泥内碳源的利用。但上述现有技术主要考虑AOA对于TN去除效果，围绕此展开，忽略了对于氨氮处理的稳定性的考虑。对于AOA中的硝化，仍未脱离传统的硝化理论，仍借助于硝化菌群进行氨氮的氧化，其设计应遵循传统工艺对于硝化池容的要求。如果好氧池容按照传统设计方法设计时，好氧池容较大，同时考虑AOA对于缺氧/好氧池容比例的限制，则会增大缺氧池容，系统整体占地上升，降低效率；如果先根据TN去除需求确定缺氧池容，再根据缺氧/好氧池容比例限制设计好氧池容，则好氧池容偏小，系统硝化不足，当进水达到设计进水负荷时出水氨氮不稳定或超标。另外，系统污泥龄过长，工程中会出现污泥老化、沉降性能下降等问题，造成处理效果恶化。综上，已有AOA方面的研究报道，关注对于TN的效果提升，关注内碳源的转移、利用、减损，但对于硝化的保障并未通盘考虑，实际工程运行存在氨氮不达标的隐患，本质上是对于主好氧区硝化池容的把握，需经过研究，进一步获得最优效果。

申请号201610541851.6公开了一种城市生活污水连续流AOA深度脱氮除磷的装置与方法，通过在好氧格增加生物填料的方式强化系统硝化效果。申请号202110399525.7公开了一种城市生活污水AOA泥膜混合深度脱氮除磷系统，通过在好氧区和缺氧区投加填料，强化系统的硝化和内源反硝化效果。上述现有技术虽在好氧区投加了生物填料，想借助生物填料作用强化系统的硝化效果，但是，在悬浮载体运用上存在缺陷。生物反应池一旦设计完成，功能区域和池容则固定，即便投加了悬浮载体，由于好氧区池容不变，其所能承担的硝化负荷也是固定的。设计通常从最不利角度考虑，以实际进水可达到的最高基质、最大流量、最低温度作为参数进行设计硝化负荷的核算。因按冬季最不利时设计，此时能够满足系统的脱氮要求，但对于夏季，则出现了停留时间过长等问题，该条件下系统所需的硝化池容(好氧区池容)可能不足设计池容的一半，出现好氧区停留时间过长，易造成内碳源在好氧区过度损失，进而导致缺氧区内碳源不够用，出水TN效果变差。因此，对于AOA工艺，既要满足冬季最不利时稳定达标，需要按此工况条件下设计，也要考虑非最不利工况运行时，系统好氧停留时间不宜过大，防止内碳源损失，平衡稳定达标和经济运行。应针对污水厂实际进水存在波动、冬夏处理能力相差超过1倍等实际特性，开发实际硝化负荷能够随进水水质的波动而灵活调整的系统，以获得稳定的处理效果的同时，保证AOA效果的实现，强化TN去除效果。

综上所述，目前有关AOA工艺的相关现有技术，存在氨氮处理效果和总氮处理效果的矛盾、最不利时处理负荷和夏季高处理负荷的矛盾、好氧池容分配和缺氧池容分配的矛盾，只有解决上述矛盾，才能实现稳定、高效、经济脱氮。

发明内容

为了解决现有技术所存在的技术问题，本发明提出了一种基于MBBR的AOA与AAO双模式污水生化系统，其解决了传统AOA工艺中氨氮和总氮去除的矛盾，可实现稳定、高效、经济脱氮。

为了解决上述技术问题，本发明采用了以下技术方案：

一种基于MBBR的AOA与AAO双模式污水生化系统，包括反应池及连接管路，所述的反应池包括依次设置的厌氧区、主好氧区、选择区、主缺氧区、后缺氧区及后好氧区；

通过改变所述的连接管路的开关状态形成两种运行模式单元，分别为AOA模式运行单元和AAO模式运行单元；

当系统正常运行时，通过所述的AOA模式运行单元控制使系统按AOA模式运行，进水流经依次连接的厌氧区、主好氧区、选择区、主缺氧区、后缺氧区和后好氧区；

当硝化不足时，通过所述的AAO模式运行单元控制使系统按AAO模式运行，进水流经依次连接的厌氧区、主缺氧区、主好氧区、选择区、后缺氧区和后好氧区；

所述的主好氧区和选择区的池容之和为设计硝化池容的30～50％，主好氧区的池容为设计硝化池容的20～40％，后缺氧区与后好氧区池容均不超过反应池总池容的15％，主缺氧区池容大于后缺氧区，主缺氧区、后缺氧区和50％选择区池容之和为主好氧区和50％选择区池容之和的2倍以上；

所述的主好氧区投加有悬浮载体，悬浮载体的填充率≥30％，悬浮载体所承担的硝化负荷≥50％；

所述的选择区划分为若干个分隔区域，每个分隔区域可单独调整运行模式为好氧或缺氧；

在所述的选择区的最后一个分隔区域出水端设置有用于将选择区出水回流至主缺氧区的硝化液回流泵。

上述技术方案直接带来的有益技术效果为：

通过好氧区投加悬浮载体、设置运行模式可调的选择区、悬浮载体为硝化主体，可调节DO在不增加池容条件下大幅度增加负荷，实现对于好氧池容比例的限制，以最小的好氧池容获得稳定的AOA效果；通过提供双模式运行方法，可适应进水水质及温度的大幅波动，保证硝化效果的基础上，以最经济的方式强化总氮的去除，实现处理效果与经济的平衡。

作为本发明的一个优选方案，在所述的主好氧区的出水端设置有用于对悬浮载体进行专项培养的拦截筛网；所述的厌氧区和主好氧区的池容不同。

作为本发明的另一个优选方案，当系统选择AAO模式运行时，系统活性污泥污泥龄控制在30～40d，当系统选择AOA模式运行时，系统活性污泥的污泥龄控制在15～30d。

进一步优选，上述的主好氧区、后好氧区、选择区均设置有曝气管路，所述的厌氧区、主缺氧区、后缺氧区、选择区内均设置有搅拌装置。

进一步优选，所述的悬浮载体的密度为0.94～0.97g/cm³，空隙率≥90％，填充率≤67％。

本发明的另一目的在于提供一种基于MBBR的AOA与AAO双模式污水生化系统的运行方法，包括以下步骤：

a、系统以AOA模式运行，主好氧区DO控制在2～4mg/L，选择区以缺氧模式运行；

b、若系统出水氨氮超过设计出水氨氮70％，则提高主好氧区DO至4～6mg/L；

若系统出水氨氮降至设计出水氨氮50％以下，则按步骤a运行；

若调整后3d系统出水氨氮仍超过设计出水氨氮70％，则按步骤c运行；

c、系统以AOA模式运行，选择区调整为好氧-缺氧模式运行，且选择区的好氧区池容占比不超过选择区总池容的50％；

若系统出水氨氮降至设计出水氨氮50％以下，逐步降低选择区好氧池容比例，直到选择区全部按缺氧模式运行；

若系统出水氨氮继续降至设计出水氨氮50％以下，则按步骤b运行；

若系统出水氨氮超过设计出水氨氮70％，则按步骤d运行；

d、系统以AAO模式运行，选择区以好氧模式运行；

若系统出水氨氮降至设计出水氨氮50％以下，则按步骤e运行；

e、系统以AAO模式运行，选择区调整为好氧-缺氧模式运行；

若系统出水氨氮降至设计出水氨氮50％以下，则逐步降低选择区的好氧池容比例，直到选择区的好氧区池容占比小于过选择区池容的50％；

若系统出水氨氮继续降至设计出水氨氮50％以下，则按步骤c运行。

进一步优选，选择区以缺氧模式运行时，开启选择区搅拌装置，关闭曝气管路；选择区以好氧-缺氧模式运行时，则开启好氧区曝气管路，关闭搅拌装置，开启缺氧区搅拌装置，关闭曝气管路；选择区以好氧模式运行时，则开启选择区曝气管路，关闭搅拌装置。

进一步优选，步骤a、b、c、d、e中每次判别以5d均值为判断周期，每次调整后以3d为判别周期。

本发明提出的一种基于MBBR的AOA与AAO双模式污水生化系统，其在设计时突破了传统设计理念，采用合理的悬浮载体投加、DO控制、选择区设置等方式，通过对主好氧池容比例进行限制，以最小的好氧池容即可实现稳定的AOA效果。

本发明提出的一种基于MBBR的AOA与AAO双模式污水生化方法，其具有以下有益技术效果：

(1)脱氮效果优，通过对于池容比例的限定、主要好氧区投加悬浮载体等综合手段，缩减了好氧池容50％以上，解决了传统AOA工艺中氨氮和总氮去除的矛盾，可同时获得更优的氮素去除效果，氨氮去除率≥97％，TN去除率≥80％，通过优化调整可实现出水氨氮≤1mg/L，出水TN≤5mg/L；

(2)脱氮效果稳定，通过提供双模式运行方法，保证了常规状态下的氨氮和总氮稳定高效去除，也为冲击或高负荷下氨氮的去除提供了保证；

(3)调控手段灵活，系统硝化以生物膜为主体，通过DO可实现处理负荷的增加，选择区可灵活选择好氧或缺氧运行模式、双模式切换等综合手段，系统可适应各种水质波动或变化；

(4)占地省，好氧区池容缩减50％以上，在不影响处理效果的前提下，较传统AAO和AOA工艺可节约占地20％以上。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步说明：

图1为本发明一种基于MBBR的AOA与AAO双模式污水生化系统的结构示意图；

图2为本发明实施例1不同主好氧区池容占比下各装置出水水质图；

图3、图4为主好氧区不同悬浮载体填充率下各装置出水水质图；

图5、图6为主好氧区不同DO下污水厂出水水质图；

图7、图8为选择区不同曝气区域占比下主缺氧区出水水质图；

图9、图10为污水厂进出水氨氮及TN变化图。

具体实施方式

本发明提出了一种基于MBBR的AOA与AAO双模式污水生化系统及运行方法，为了使本发明的优点、技术方案更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本发明做详细说明。

除非另有其他明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”等等将被理解为包括所陈述的部件或组成部分，而并未排除其他部件或其他组成部分。

在本文中，为了描述的方便，可以使用空间相对术语，诸如“下面”、“下方”、“下”、“上面”、“上方”、“上”等，来描述一个部件或特征与另一部件或特征在附图中的关系。应理解的是，空间相对术语旨在包含除了在图中所绘的方向之外物件在使用或操作中的不同方向。例如，如果在图中的物件被翻转，则被描述为在其他部件或特征“下方”或“下”的部件将取向在所述部件或特征的“上方”。因此，示范性术语“下方”可以包含下方和上方两个方向。部件也可以有其他取向(旋转90度或其他取向)且应对本文使用的空间相对术语作出相应的解释。

首先对本发明中所涉及的部分技术术语做详细解释。

AOA模式：厌氧(A)→主好氧区(O)→选择区(J)→主缺氧区(A)→后缺氧区→后好氧区。

AAO模式：厌氧(A)→主缺氧区(A)→主好氧区(O)→选择区(J)→后缺氧区→后好氧区。

设计硝化池容：根据《室外排水设计标准》中关于活性污泥法设计规程而设计的硝化池容，m³；

设计硝化负荷：针对活性污泥法，在设计硝化池容条件下，好氧区单位容积反应池每天氧化氨氮的质量，即为硝化负荷，kgN/m³/d；

填充率：即悬浮载体的体积与填充区域池容的比例，悬浮载体的体积为自然堆积下的总体积。

空隙率：悬浮载体与载体之间和载体自身中间空隙的体积与悬浮载体堆积体积之比。

下面对本发明技术构思的来源做以下说明：

AOA工艺，采用厌氧→好氧→缺氧的工艺流程，厌氧区利用活性污泥吸收进水所含有机物，合成PHA(内碳源)储存在细胞中，同时发生释磷现象；好氧区主要完成氨氮的硝化，缺氧区则利用活性污泥在厌氧段合成的内碳源进行反硝化脱氮和反硝化除磷，实现脱氮除磷一碳两用，提高原水碳源的利用率。所以，AOA工艺的核心就是好氧区的设置，池容必须要小，以此降低内碳源的损耗，如内碳源的好氧分解，聚磷菌的好氧吸磷，都会造成内碳源损失。而好氧池容变小，会影响其硝化效果，因此，对于好氧区池容的大小的核心问题是，如何实现硝化效果与降低内碳源损耗的平衡，把握氨氮处理和总氮处理的平衡；此外，实际进水水质随时变化，特别是进水基质过高时，此时采用AOA模式运行，硝化效果不如AAO工艺好，也需把握运行效果优质和运行经济性的平衡。

基于上述考虑，本申请对反应池进行重新设计。

第一，针对AOA模式运行，需尽可能增大缺氧区与好氧区池容比例，结合水质浓度差异与实际工程运行过程中最有利和最不利条件下，系统硝化能力会相差超过1倍以上等特性，以最有利条件下所需的硝化池容作为主好氧区池容(20～40％设计硝化池容)，满足该条件下仅靠主好氧区即可解决硝化问题；

第二，针对冬季等不利条件下硝化池容需提升，采取了三方面改进。首先，采用投加悬浮载体的方式，设置悬浮载体填充率≥30％，以此保证悬浮载体为硝化主体，在不增加硝化池容的基础上一定程度上解决硝化占地问题；设定悬浮载体填充率为67％以下，以此保证悬浮载体流化效果，空隙率＞90％，以此减少由于悬浮载体投加对于硝化池容的占用；主好氧区采用泥膜复合MBBR系统，其硝化负荷可达设计硝化负荷的70～90％；其次，研究并得出了DO控制对生物膜硝化性能的提升规律，可以通过提高DO进一步提高硝化效果，在不增加池容的基础上继续节省硝化池容；再次则是引入选择区(10-30％设计硝化池容)，采用缺氧或好氧动态灵活的控制方式，根据实际硝化效果实时调整硝化池容大小，在优先满足硝化效果的前提下，通过AOA运行模式达到硝化与脱氮的平衡；最后则是提供双模式运行，在硝化需求进一步提升时，转换为AAO运行模式，在保证硝化效果的基础上，根据研究得出的原水碳源利用率随污泥龄升高而上升的规律，通过适当增加系统污泥龄，在缺氧池容有限的基础上保证脱氮效果，以最经济的方式强化总氮的去除，实现效果与经济的平衡。以上改进点紧密相连，密不可分，通过悬浮载体的投加强化系统硝化效果；通过DO与悬浮载体生物膜硝化性能的规律，进一步强化悬浮载体硝化潜力；通过选择区的设置适时弥补生物膜硝化不足之处；通过双模式运行在保证处理效果的前提下，实现污水处理的节能降耗。

如图1所示，本发明提出了一种基于MBBR的AOA与AAO双模式污水生化系统，包括反应池及连接管路，反应池包括依次设置的厌氧区、主好氧区、选择区、主缺氧区、后缺氧区及后好氧区；反应池优选为矩形，这样方便对各个区进行划分。根据划分好的区，通过连接管路连接不同的区，控制相关连接管路的开关状态可以得到两种运行模式单元，分别为AOA模式运行单元和AAO模式运行单元；

当系统正常运行时，通过AOA模式运行单元控制使系统按AOA模式运行，进水流经依次连接的厌氧区、主好氧区、选择区、主缺氧区、后缺氧区和后好氧区；相当于，AOA模式运行单元包括顺次连接的厌氧区、主好氧区、选择区、主缺氧区、后缺氧区和后好氧区，相邻的区之间保持连通，对于相邻区之间的过水口文中不做详细冗述，本领域技术人员借鉴现有技术即可实现。

当硝化不足时，通过AAO模式运行单元控制使系统按AAO模式运行，进水流经依次连接的厌氧区、主缺氧区、主好氧区、选择区、后缺氧区和后好氧区；相当于，AAO模式运行单元中，厌氧区不直接与好氧区连接，而是通过连接管路连接至主缺氧区，主缺氧区通过连接管路连接主好氧区，主好氧区连接选择区，选择区连接后缺氧区，后缺氧区连接后好氧区，具体的在连接管路上也可以设置泵和阀门，方便控制水流。

上述的选择区划分为若干个分隔区域，每个分隔区域可单独调整运行模式为好氧或缺氧，如选择区可划分为两个、三个或四个区域，每个区域内均设置有曝气管路和搅拌装置，若选择区以缺氧模式运行时，则开启选择区搅拌装置，关闭曝气管路；若选择区以好氧-缺氧模式运行时，则开启好氧区曝气管路，关闭搅拌装置，开启缺氧区搅拌装置，关闭曝气管路；若选择区以好氧模式运行时，则开启选择区曝气管路，关闭搅拌装置。

曝气管路和搅拌装置的具体结构本领域技术人员借鉴现有技术即可实现。

主好氧区和选择区的池容之和为设计硝化池容的30～50％，主好氧区的池容为设计硝化池容的20～40％，后缺氧区与后好氧区池容均不超过反应池总池容的15％，主缺氧区、后缺氧区和50％选择区池容之和为主好氧区池容和50％选择区池容之和的2倍以上；主好氧区、后好氧区均设置有曝气管路，厌氧区、主缺氧区、后缺氧区均设置有搅拌装置；厌氧区和主好氧区的池容不同。通过对上述的各个区的池容进行限定，可以在不影响处理效果的前提下，最大限度的节约占地。

优选在主好氧区投加有悬浮载体，悬浮载体的填充率≥30％，悬浮载体所承担的硝化负荷>50％；在主好氧区的出水端设置有用于对悬浮载体进行专项培养的拦截筛网，以确保对悬浮载体的拦截，防止其冲出。对悬浮载体的填充率的限定是通过试验验证得到，参见下述实施例。

对比例1：

某两组污水处理一体化装置，编号1-2，生化段均为基于MBBR的AOA与AAO双模式污水生化系统，装置总有效池容均为24.702m³，设计日处理量37.5m³/d，两组装置厌氧区、主好氧区、选择区、主缺氧区、后缺氧区、后好氧区有效池容均分别为1.563m³、6.119m³、2.175m³、12.500m³，1.563m³、0.782m³，主缺氧区、后缺氧区和50％选择区池容之和为主好氧区和50％选择区池容之和的2.08倍。在好氧区均按照填充率40％投加悬浮载体。两组系统分别采用AOA和AAO模式运行，选择区以好氧方式运行，好氧区DO控制在2.5～3.0mg/L，实际进出水水质如表1所示。

表1 AOA及AAO模式下实际进出水水质

运行结果显示，在满足系统硝化负荷足够的基础上，在进水水质及各功能区池容相同的前提下，采用AOA工艺运行可以达到更高的TN去除效果，而采用AAO工艺虽然氨氮去除效果较AOA略好，但出水TN明显更高，存在超标风险。AOA工艺对于原水碳源利用率更好，在保证硝化效果的基础上，TN去除效果更优，而AAO工艺相同条件下出水氨氮更低，但出水TN较AOA工艺更高。可见，当系统硝化效果稳定时，优先选用AOA工艺运行，当系统硝化效果受限时，则优选AAO工艺。

实施例1：

某四组污水处理装置，编号1-4，生化段均为基于MBBR的AOA与AAO双模式污水生化系统，设计日处理量80m³/d，生化池总池容为47.51m³，其中，各装置不同功能区池容如表3所示，主好氧区和选择区池容之和为11.2m³，且主好氧区池容占设计硝化池容比例分别为10％、20％、40％、60％，主好氧区均按照填充率40％投加悬浮载体。各装置采用相同进水，且此时进水浓度为一年最低，系统处于最有利条件下，因此以AOA模式运行，且选择区以缺氧模式运行，主好氧区运行DO均控制在2.5～3.0mg/L，实际进水水质如表2所示，系统出水执行一级A标准。

表2各装置实际进水水质

表3生化池各功能区池容

各装置运行效果图2所示，装置1由于主好氧区太小，硝化效果无法保证，出水氨氮超标；而装置2和装置3正常运行时，仅开启主好氧区曝气即可满足出水氨氮与TN的达标。装置4由于主好氧区过大，正常运行时虽能保证硝化效果，但是也造成了活性污泥内碳源的过度损耗，导致了出水TN的超标。综合系统的投资费用与运行结果，主好氧区池容应为设计硝化池容的20～40％较为合适，此时，主好氧区投加悬浮载体，在实际停留时间仅为2-4h的基础上，出水氨氮及TN即可稳定达标。

实施例2：

某四组污水处理装置，编号A、B、C、D，生化段均为基于MBBR的AOA与AAO双模式污水生化系统，设计日处理量30m³/d，出水执行一级A标准。生化池总池容为15.525m³，其中，各装置不同功能区池容如表4所示，主好氧区和选择区池容之和为4.5m³，主缺氧区、后缺氧区和50％选择区池容之和为主好氧区和50％选择区池容之和的3.55倍。A-D装置主好氧区分别按照填充率10％、20％、30％、40％投加悬浮载体。各装置采用相同进水，以AOA模式运行，主好氧区运行DO均控制在5.0～6.0mg/L。实际进出水水质分别如表5、图3和图4所示。

表4装置A-D各功能区池容(m³)

表5污水厂实际进水水质

当主好氧区悬浮载体填充率为10％和20％时，高DO下系统硝化效果并无法得到充分保障，但当悬浮载体填充率提升至30％和40％后，在高DO下，系统硝化效果提升幅度已完全可以保证出水水质达标，且由于硝化效果的提升主要来自于悬浮载体生物膜，对活性污泥中内碳源的损耗未造成影响，导致了各系统出水TN主要与出水氨氮相关性较大，填充率30％和40％的悬浮载体，出水TN也可以稳定达标。可见，对于主好氧区投加悬浮载体，为充分体现悬浮载体对硝化效果的提升作用，以及便于通过高DO控制其硝化效果，主好氧区悬浮载体填充率应保证在≥30％，此时的悬浮载体可以承担主要的硝化效果，从而在不影响活性污泥碳损的条件下保证出水氨氮和TN的达标。

实施例3：

某污水处理厂，生化段采用AAO系统，设计日处理量80000m³/d，出水执行一级A标准。污水厂设计进出水水质如表6所示。生化池总池容为55000m³，各功能区池容如表7所示，其中，好氧区池容按照设计进出水水质设置，并按照填充率40％投加悬浮载体。在高温季节进水基质与水温变化不大的基础上，运行时调整系统活性污泥的污泥龄均值分别为20d、30d、40d、50d，系统进出水水质如表8所示。

表6污水厂设计进出水水质

表7污水厂生化池各功能区池容

当系统泥龄为20d时，系统排泥量较大，系统污泥浓度偏低，内碳源存储不足，造成出水TN超标，当泥龄为30～40d时，出水氨氮和TN均较为稳定，且明显优于设计出水标准。而当泥龄进一步升至50d后，随着排泥量的减少，系统污泥浓度过高，可能存在水解现象，导致了系统的碳氮去除效果反而较泥龄为20～30d时更差，且表观上可见污泥上浮，难以沉降。因此，综合系统脱氮效果与污泥龄的关系，AOA工艺系统的最佳污泥龄易控制在30～40d，此时，活性污泥对于原水中COD吸收彻底，合成的内碳源丰富，保证了TN去除效果。

表8不同泥龄下污水厂生化段进出水水质

实施例4：

某污水处理装置，生化段为基于MBBR的AOA与AAO双模式污水生化系统，设计日处理量75m³/d，系统出水执行一级A标准。系统生化池总池容为39.06m³，各功能区池容如表9所示，主缺氧区、后缺氧区和50％选择区池容之和为主好氧区和50％选择区池容之和的2.04倍。其中，主好氧区池容按照设计硝化池容的20％设置，且按照填充率50％投加悬浮载体。系统以AOA模式运行，运行不同阶段内进水氨氮浓度分别为25.35、36.77、49.52、61.22、73.25mg/L，主好氧区运行DO分别按照1、2、4、6、8mg/L运行。实际进出水水质如图5、图6所示。

表9污水厂生化池各功能区池容

当主好氧区DO为1mg/L时，系统硝化效果较差，造成了出水氨氮的超标，将DO逐渐提升至6mg/L后，系统出水氨氮逐渐降低，且均优于设计出水标准，同时，系统出水TN逐渐升高，但未超设计值。当系统DO进一步升至8mg/L后，系统出水氨氮未出现进一步降低，且由于主好氧区发生了活性污泥内碳源损失，导致了出水TN的超标。可见，系统主好氧区投加悬浮载体组成泥膜复合MBBR系统，导致其硝化效果受DO影响较大。主好氧区正常条件下，在进水基质充足的基础上，运行DO从1mg/L逐渐提升至2mg/L、4mg/L、6mg/L、8mg/L，可分别提高硝化负荷约76.60％、148.65％、207.45％、216.96％，可见，当DO超过6mg/L后，硝化负荷提高幅度已基本不再增大。因此若为提高硝化效果，主好氧区运行DO最高不超过6mg/L。若继续提升DO，硝化效果不仅无法改善，还会使活性污泥内碳源损失过度，造成出水TN超标。

实施例5：

实施例3中的污水厂，运行效果如0所示，该污水厂在低温季节(10-次年2月，进水水温均值16℃)进水氨氮均值为37.21mg/L，接近设计值，此条件下出水指标均明显优于设计值。而高温季节(4-8月，进水水温均值27℃)进水氨氮均值为22.34mg/L，不足设计值的60％，此时基质低，而微生物受高温影响活性更好，导致了好氧区内碳源损失较多，缺氧区可用于反硝化的内碳源偏低，进而造成出水TN明显高于低温季节。可见，AOA工艺，既要满足低温最不利条件下稳定达标，也要考虑非最不利工况运行时，系统好氧停留时间不宜过大。基于此，实际运行时，若能根据进水水质和微生物活性灵活调整好氧区与缺氧区停留时间，则可长期保证出水水质的高效、稳定达标。

表10污水厂不同季节实际进出水水质

实施例6：

实施例4中的污水处理装置，以AAO模式运行，主缺氧区控制DO为5.0-6.0mg/L，开启选择区曝气，且选择区曝气区域占选择区池容比例分别为30％、40％、50％、60％，选择区曝气区域控制DO为2.0-3.0mg/L，系统实际进水水质如表11所示，主好氧区出水水质如图7、图8所示。

表11污水厂实际进水水质

当选择区曝气开启区域占比达到60％时，由于实际好氧区停留时间过长，造成活性污泥内碳源损失较为严重，进而导致了出水TN的超标，需在后缺氧通过投加外投碳源进行去除。另外，在该池容比例下，切换至AAO模式后，系统TN去除效果差异不大的前提下，硝化效果得到提升。可见，当选择区曝气开启区域超过50％时，采用AOA模式处理效果已不再具有优势，因此，AOA模式运行时，应保证选择区曝气开启区域不超过50％，以达到硝化效果与内碳源损失的平衡。

实施例7：

某污水处理厂，生化段均为基于MBBR的AOA与AAO双模式污水生化系统，设计日处理量37500m³/d，设计进出水水质如表12所示。生化池总池容为19345m³，各功能池容如表13所示，其中，主好氧区和选择区的池容之和按照设计硝化池容的50％设置，主缺氧区、后缺氧区和50％选择区池容之和为主好氧区和50％选择区池容之和的2.03倍。在第一好氧区按照填充率40％投加悬浮载体。

表12污水厂设计进出水水质

表13生化池各功能区池容

该污水厂针对进水水质变化，按照表14所示，灵活调整生化系统运行方式为AOA或AAO模式，充分发挥了不同运行模式的优势，如图9、图10所示，运行期间，出水全指标稳定优于设计标准。

表14生化池运行及调整记录

综上所述，本发明基于MBBR的AOA与AAO双模式污水生化系统，其脱氮效果优、脱氮效果稳定、调控手段灵活且节约了占地面积。

本发明中未述及的部分采用或借鉴已有技术即可实现。

需要进一步说明的是，本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明的精神所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (7)

1.一种基于MBBR的AOA与AAO双模式污水生化系统的运行方法，其特征在于，其所采用的污水生化系统包括反应池及连接管路，所述的反应池包括依次设置的厌氧区、主好氧区、选择区、主缺氧区、后缺氧区及后好氧区；

通过改变所述的连接管路的开关状态形成两种运行模式单元，分别为AOA模式运行单元和AAO模式运行单元；

通过所述的AOA模式运行单元控制使污水生化系统按AOA模式运行，进水流经依次连接的厌氧区、主好氧区、选择区、主缺氧区、后缺氧区和后好氧区；

通过所述的AAO模式运行单元控制使污水生化系统按AAO模式运行，进水流经依次连接的厌氧区、主缺氧区、主好氧区、选择区、后缺氧区和后好氧区；

所述的主好氧区和选择区的池容之和为设计硝化池容的30～50%，主好氧区的池容为设计硝化池容的20～40%，后缺氧区与后好氧区池容均不超过反应池总池容的15%，主缺氧区池容大于后缺氧区，主缺氧区、后缺氧区和50%选择区池容之和为主好氧区和50%选择区池容之和的2倍以上；

所述的主好氧区投加有悬浮载体，悬浮载体的填充率≥30%，悬浮载体所承担的硝化负荷≥50%；

所述的选择区划分为若干个分隔区域，每个分隔区域可单独调整运行模式为好氧或缺氧；

在所述的选择区的最后一个分隔区域出水端设置有用于将选择区出水回流至主缺氧区的硝化液回流泵；

所述的运行方法包括以下步骤：

a、污水生化系统以AOA模式运行，主好氧区DO控制在2～4mg/L，选择区以缺氧模式运行；

b、若污水生化系统出水氨氮超过设计出水氨氮70%，则提高主好氧区DO至4～6mg/L；

若污水生化系统出水氨氮降至设计出水氨氮50%以下，则按步骤a运行；

若调整后污水生化系统出水氨氮仍超过设计出水氨氮70%，则按步骤c运行；

c、污水生化系统以AOA模式运行，选择区调整为好氧-缺氧模式运行，且选择区的好氧区池容占比不超过选择区总池容的50%；

若污水生化系统出水氨氮降至设计出水氨氮50%以下，逐步降低选择区好氧池容比例，直到选择区全部按缺氧模式运行；

若污水生化系统出水氨氮继续降至设计出水氨氮50%以下，则按步骤b运行；

若污水生化系统出水氨氮超过设计出水氨氮70%，则按步骤d运行；

d、污水生化系统以AAO模式运行，选择区以好氧模式运行；

若污水生化系统出水氨氮降至设计出水氨氮50%以下，则按步骤e运行；

e、污水生化系统以AAO模式运行，选择区调整为好氧-缺氧模式运行；

若污水生化系统出水氨氮降至设计出水氨氮50%以下，则逐步降低选择区的好氧池容比例，直到选择区的好氧区池容占比小于过选择区池容的50%；

若污水生化系统出水氨氮继续降至设计出水氨氮50%以下，则按步骤c运行。

2.根据权利要求1所述的一种基于MBBR的AOA与AAO双模式污水生化系统的运行方法，其特征在于：在所述的主好氧区的出水端设置有拦截筛网；所述的厌氧区和主好氧区的池容不同。

3.根据权利要求1所述的一种基于MBBR的AOA与AAO双模式污水生化系统的运行方法，其特征在于：当污水生化系统选择AAO模式运行时，污水生化系统的活性污泥的污泥龄控制在30～40d，当污水生化系统选择AOA模式运行时，污水生化系统的活性污泥的污泥龄控制在15～30d。

4.根据权利要求1所述的一种基于MBBR的AOA与AAO双模式污水生化系统的运行方法，其特征在于：所述的主好氧区、后好氧区和选择区均设置有曝气管路，所述的厌氧区、主缺氧区、后缺氧区和选择区内均设置有搅拌装置。

5.根据权利要求1所述的一种基于MBBR的AOA与AAO双模式污水生化系统的运行方法，其特征在于：所述的悬浮载体的密度为0.94～0.97g/cm³，空隙率≥90%，填充率≤67%。

6.根据权利要求1所述的一种基于MBBR的AOA与AAO双模式污水生化系统的运行方法，其特征在于：步骤a、b、c、d、e中每次判别以5d均值为判断周期，每次调整后以3d为判别周期。

7.根据权利要求1所述的一种基于MBBR的AOA与AAO双模式污水生化系统的运行方法在污水处理领域中的应用。

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