谭铨宪 叶伟宁 张海飞 何志

深圳市南方水务有限公司 鹅公岭污水处理厂 深圳 518111

摘要：在水处理过程中，工艺的选择往往关系到水处理的最终效果。基于目前水处理的工艺发展，改良的AAO工艺得到了广泛的应用，并取得了积极的应用效果。但是考虑到改良AAO工艺的特殊性并结合实际，只有在改良AAO工艺中建立同步硝化反硝化和反硝化除磷反应，才能达到提高工艺、出水效果及降低运行费用的目的。基于这一认识，我们应认真分析改良AAO、同步硝化反硝化和反硝化除磷工艺的特点，主要是想，根据工艺要求，重点做好同步硝化反硝化和反硝化除磷工艺的建立，保证改良AAO工艺优化后能够取得积极的应用效果。

关键词：改良AAO工艺；同步硝化反硝化工艺；反硝化除磷工艺

一、前言

在污水处理厂中，污水的处理效果是衡量污水处理厂整体效益的关键指标。然而，改良AAO已不能满足目前污水的碳源低、磷和氮负荷高的外部环境，通过对污水处理厂的工作过程进行分析后可知，根据污水处理厂的现实需要，考虑到污水处理厂进水水质特征和节能降耗需求的现状，只有积极应用改良AA/O工艺，并在此基础上建立SND和反硝化除磷工艺，才能保证污水处理厂的水处理效果满足实际需要，并达到预期目标。基于这一认识，我们应在改良AAO工艺运行建立优化控制的条件和策略引，并讨论其影响的因素，实现高效的脱氮除磷功能，提高污水处理效果。

二、SND和反硝化除磷工艺的原理和特点

根据传统生物脱氮理论，脱氮途径一般包括硝化和反硝化2个过程，而在时间或空间上造成交替缺氧和好氧环境的同一个反应器中进行，即同步硝化反硝化（SND）。

反硝化除磷是利用厌氧/缺氧交替环境来代替传统的厌氧/好氧环境来培养出一种以硝酸根作为最终电子受体的反硝化聚磷菌（DPB）为优势菌种，通过其代谢作用来同时完成过量吸磷和反硝化作用而达到脱氮除磷的双重目的。

SND和反硝化除磷相结合的特点是应用于城市污水处理时不但能克服碳源不足，处理相对来较高的氮和磷负荷；而且能节省曝气量，减少回流量和剩余污泥量，有节能降耗的效果。

三、在改良AAO工艺中建立SND和反硝化除磷工艺的主要需求

从当前污水处理厂的工况指标和处理出水效果需求来看，改良AAO工艺已经难以满足水处理需要，结合污水处理厂的污水处理实际，之所以要在改良AAO工艺中建立同步硝化反硝化工艺，其主要需求主要表现在以下几个方面：

1.AA/O工艺存在的主要问题

氮磷的去除较复杂，涉及释磷、吸磷及硝化和反硝化等多个生化反应过程。而且这些过程产生了不同程度的矛盾关系，如碳源、泥龄、硝酸盐、硝化和反硝化容量、释磷和吸磷容量等问题。这些矛盾的本质主要是多种功能细菌群共存于同一个污泥系统，各种细菌所要求的最适宜条件各不相同，系统不能同时满足不同细菌的最佳需求，必然造成功能菌群之间的竞争。功能菌群对环境、营养物质和生存空间的竞争就构成了AA/O工艺在實际应用中达到一级A排放标准存在一定的难度和局限。

2.污水处理厂中碳源不足、氮和磷的含量高，决定了在改良AAO工艺中建立SND和反硝化除磷工艺

从污水处理厂进水的现有检验指标来看，污水中碳源严重不足、氮和磷的含量非常高，提高了污水处理的难度。在针对污水中的氮和磷的处理过程中，改良AAO工艺取得了积极的应用效果。但是考虑到污水中氮和磷超标严重的情况，单纯采用改良AAO工艺已经难以满足污水处理要求。经过对水处理工艺进行研究后可知，在改良AAO工艺中建立SND和反硝化除工艺，是提高污水处理效果和降低水中氮和磷含量的有效措施。因此，原污水中营养比例严重失衡是推动在改良AAO工艺中建立SND和反硝化除磷工艺的重要因素。

3.污水处理厂节能降耗任务的现实需求

在污水处理厂的水处理过程中，基于节能降耗的必然需求，要想满足节能降耗需要，就要从污水处理工艺入手，确保污水处理工艺能够在实效性上满足需要。根据这一需求，结合当前污水处理的先进工艺和成熟的处理经验，改良AAO工艺具有广泛的应用前景。除此之外，在改良AA/O工艺中建立SND和反硝化除磷工艺，也是对AA/O工艺的重要补充。

四、实现SND和DNPAOs相结合的途径

由于硝化菌的好氧特性和反硝化聚磷菌的聚磷特性，很可能在好氧区和缺氧区中实现SND和反硝化除磷。

1.利用好氧活性污泥絮体中的缺氧区来实现。

2.利用缺氧池功能环境来实现。

3.利用好氧池安装的曝气装置本身就不可能完全地均匀曝气而出现的局部缺氧/好氧交替的环境实现。

要实现以上目的及高效的同步硝化反硝化和反硝化除磷效果，必需创造以下条件：

1.维持低溶解氧浓度。

2.进水应有足够的碳源，并在流动过程中尽量减少碳源被氧化。

3.好氧池内应维持较大尺度的活性污泥。

五、建立SND和反硝化除磷工艺的具体过程分析

下面以鹅公岭污水处理厂工程为实例浅析建立SND和反硝化除磷工艺的过程及讨论。

1.鹅公岭污水处理厂主要概况

污水处理厂于2011年投产，设计处理规模5万m3/日，采用改良AA/O工艺，出水浓度执行一级A标准。

生化池分成两组，每组进水依次经预缺氧区、厌氧区、缺氧区、好氧区；混合液回流至缺氧区，污泥回流至预缺氧区。厌氧区和缺氧区有ORP仪，好氧区末端有DO仪和MLSS仪在线监测。好氧区分为4格室，每格有7个空气阀门以控制供氧大小，两组池各有一个空气总阀门。

主要设备参数：提升泵Q=1400m3/h，3用一备；电磁悬浮鼓风机Q=6000m3/h，P=190KW，2台。

污水特征：进水浓度COD偏低，BOD/COD<0.4；磷和氮含量偏高，TP经常超出设计标准1～2倍，偶尔超出2～3倍，冬天浓度高尤为明显。

2.SND和反硝化除磷工艺相结合的建立

根据往年经验，该厂好氧末端DO浓度控制在2～3mg/L时，出水氮的主要产物是硝酸盐，氨氮和亚硝酸盐氮浓度都接近于0。因此，为实现目的，建立过程分二个运行阶段Ⅰ和Ⅱ，相应DO浓度分别为1.2±0.2mg/L和0.6±0.2mg/L。

为避免低DO浓度运行造成出水氨氮浓度超标，基于工艺和水质正常时的运行经验，对1#和2#生化池分别进行阶段Ⅰ和阶段Ⅱ试运行。2014年6月开始，调节生物池上的空气阀门，将1#好氧区1和2格室的DO浓度控制在2～3mg/L，3和4格室的DO浓度控制在1.2±0.2mg/L；将2#好氧区1和2格室的DO浓度控制在1.5～2.0mg/L，3和4格室的DO浓度控制在0.6±0.2mg/L。在试运行中定期从生化池的缺氧区和好氧区的不同棋格室收集水样，对COD、氨氮、（亚）硝酸盐氮、总氮、总磷、磷酸盐、好氧池前中端DO进行定期监测，而对PH、ORP、MLSS和池末端DO每天在线监测。

经过2个污泥龄周期的调整和运行，整理监测数据分析：A、当好氧池末端DO浓度控制到1.2±0.2mg/L时，好氧池出水氨氮浓度上升，但幅度微小，硝酸盐浓度降低，回流至缺氧区的硝酸盐浓度也随之降低，但是氨氮浓度在缺氧区出现大幅度下降，说明出现了SND现象；缺氧池前后端磷浓度下降，说明出现了吸磷现象。B、当好氧池末端DO浓度控制到0.6±0.2mg/L时，出水亚硝酸盐浓度上升，那么回流至缺氧区的硝酸盐浓度较低，缺氧吸磷时缺乏电子受体，导致缺氧区磷的去除率下降，虽然氨氮浓度下降梯度变小，硝化速率下降，但是出水总氮去除率增加了，反硝化速率有所上升，SND程度上升。至此，在实际工程的改良AA/O中已成功初步建立SND和反硝化除磷。取得明显效果后，两组生化池末端DO浓度均控制在0.6±0.2mg/L。

3.运行结果及讨论

成功建立了SND和反硝化除磷工艺后，经过2个月的试运行，取得了良好的工艺、出水和节能效果。

1）磷和氮的去除效果得到明显的提升。缺氧除磷量占总除磷量的80%以上，平均生物去除率达到95%以上，总氮去除率达到83%，这与王晓莲等研究报道基本一致。同时，减少了化学辅助除磷药剂在进水总磷严重超过设计值的情况下的投加量。

2）碳源得到有效利用。SND的出现使得出水硝酸盐浓度降低，减少了污泥回流至预缺氧区的硝酸盐浓度，从而减小了COD的初始消耗；低DO浓度运行，亚硝酸盐氮出现并累积，回流至缺氧区时直接被还原，跳过了 转为 这个环节，节省了碳源。

3）污泥的沉降性能明显提升。污泥浓度有所上升，但是SV30和SVI出现明显下降，分别由原来60～70和100～110降至20～30和60～70，二沉池池面由微混浊和漂泥变得非常清澈，污泥的沉降性能明显提高。

4）良好的节能效果。改良AA/O工艺DO一般控制在2mg/L左右，优化工艺后DO控制在0.6mg/L左右。若进水水质浓度在正常范围内，供氧量由4500m3/h降到3000m3/h，可节省供氧量33%。

4.实践的经验总结

由于SND和反硝化除磷工艺的工程运用尚不够完善，笔者结合学者研究和实践经验进行了简单的总结。

1）低DO浓度控制是最关键的一环。厌氧区和缺氧区的DO浓度应保持在0.2mg/L以下，只有保证严格的DO浓度，使缺氧硝化和反硝化反应、厌氧释磷与缺氧吸磷处于平衡状态，才能取得高效的脱氮除磷。所以说，操作人员需要很好地控制DO。需要注意的是，长期低DO浓度运行，可引起污泥膨胀；适当提高好氧池前端的DO，可有效解决这个问题。

2）配合ORP参数进行指导。实际运行中，我们还结合厌氧区的ORP参数辅助调整，若ORP在-200mv～-300mv，我们发现总磷的去除率极高，达95%以上。

3）适当提高污泥浓度，延长污泥龄。高浓度的污泥混合液有利于污泥絮凝，更可能存在一个缺氧区，形成有利于反硝化的微环境，过分地充氧，必然是气泡的剧烈扰动，活性污泥颗粒很难长大。污泥龄延长，污泥易于在系统内絮凝。

4）维持充足的碳源。系统内功能菌群的特性及电子受体的存在形式和COD有密切的关系。本文介绍建立的工艺虽然在一定程度上克服了碳源的不足，但若进水COD浓度过低，无论如何调整工艺将无法让出水水质达到理想的效果。

5）合适的混合液回流比。混合液回流量过低，向缺氧区提供不了足够的硝酸盐，而缺氧吸磷需要以硝酸根作为电子受体。回流量过高，大部分污泥不能完整地经历厌氧释磷、缺氧吸磷和好氧吸磷反应过程。

整体来说，各个条件之间的关联性非常强，要想使建立的系统处于优化并长期稳定的状态，了解微生物变化及组成才是控制生物脱氮除磷、同步硝化反硝化脱氮、反硝化除磷系统运行的关键。遗憾的是，由于条件的限制及水量水质浓度波动的外部环境，笔者未能更深入地进行实践。

六、结论

实践证明，通过对系统DO浓度的有效控制在改良AA/O工艺中建立稳定SND和反硝化除磷性能是可行的。当进水浓度在设计值内或超出其范围不大且碳源充足的情况下，DO控制在0.6±0.2mg/L时，出水优于一级A标准。

在改良AA/O工艺上建立SND和反硝化除磷，其優势表现在：在不改变现在反应容器的前提下，提高处理负荷；有效利用碳源，现有工艺结构条件下提高磷和氮的去除率；低DO浓度运行，节省供氧能耗；减少内回流泵的能耗。

通过试运行和本文的浅析可知，在污水处理厂中，在改良AAO工艺中建立SND和DNPAOs是提高污水处理质量的必然选择。之所以这样认为，主要是因为同步硝化反硝化因为具有能耗低、物耗低、反应器容积小、操作灵活、具有较高的脱氮除磷效果等诸多优点，受到人们的关注。目前，国内外学者对同步硝化反硝化研究尚处于实验室阶段，对其作用机理及动力学模型正在做进一步的研究工作，对SND和反硝化除磷技术进行深入研究，为其在实际的设计及运行中提供理论依据和技术参数，是摆在水处理工作者面前的重任。因此，我们应认真分析改良AAO工艺中建立SND和DNPAOs的必要性，并提高其构建的质量。

参考文献：

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[2]王洪臣等著.5F-AA/O--脱氮除磷工艺的实践与探索.北京：中国建筑工业出版社，2009

[3]周少奇，周吉林；生物脱氮新技术研究进展[J]；环境污染治理技术与设备；2012年06期

[4]曹雪梅，彭永臻，王淑莹.缺氧区、好氧区容积比对AA/O工艺反硝化除磷的影响.中国给水排水，2007，23（3）：27-30

[5]周康群，刘晖，孙彦富，周遗品，刘洁萍.AA/O工艺缺氧池中反硝化聚磷菌的比例、特性研究及菌株鉴定.环境污染与防治，2007，29（6）：437-442

[6]聂福胜，罗万申.深圳市南山污水处理厂除磷脱氮工艺设计.中国给水排水，2002，18（8）：53-55

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（一）室内消火栓的设置范围

（1）高层建筑的主体及裙房内；（2）消防电梯前室或与防烟楼梯间的合用前室内，方便消防队员尽快利用消火栓向火灾发起进攻和开辟通道；（3）避难层内设置用于人员自救保护；（4）屋顶或直升飞机停机坪处，用于检查消火栓压力和防止火灾蔓延至顶层及保护人员的作用；（5）室内消火栓箱内应设消防卷盘，用于非消防专业人员扑救初起火灾。

（二）室内消火栓设置的技术要求

（1）消火栓充实水柱需经水力计算，且不小于13 m，以避免浓烟高热对灭火工作的影响，又能保证消防队员正常使用；（2）消火栓间距在高层内不大于30 m，在裙房内不大于50 m，保证两股充实水柱同时到达同层内任何部位；（3）采用分区给水系统，有串联供水和并联供水两种方式，当消火栓栓口处的出水压力大于0.5 MPa 时，应设减压装置；（4）屋顶水箱。为了保证初起火灾时消防用水量和消防水压的要求，超高层建筑屋顶水箱设置高度应满足最不利点消火栓静水压力0.15 MPa。不能满足时，应设气压水罐或稳压泵等增压设施。如是并联给水方式，其分区消防水箱的容量应与高位消防水箱的容量相同，发生火灾时，消防水泵供给的消防用水应进入高位水箱，而串联给水方式中是允许的；（5）水泵接合器。在消防车供水压力范围内的各个分区均需分别设置水泵接合器。

总之，防火一定要从设计、维护方面双管齐下，从设计源头做好防火要求，从维护方面时刻做到科学的预防和管理。广大设计人员需要通过对高层建筑的深入了解和对防火知识的全面掌握，才能从设计方面将建筑的防火安全性能发挥到极致，同时与管理和消防协调配合，做到预防为主，将先进的建筑防火技术有效的运用到高层建筑的防火设计环节中，将很大程度上遏制火灾事故的发生，充分保障國家利益和人民群众的生命、财产安全。

参考文献：

[1]刘劲松.论高层建筑防火工程中的设计[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2010（9）.

[2]丁 承.高层建筑防火设计浅析[J].价值工程，2011（21）.

[3]高层宾馆火灾情况下电梯应急疏散可行性研究[R].上海市特检院和上海市消防研究所，2009.