AOA工艺原理

AOA工艺原理

一、巴顿甫工艺比AOA优秀原因分析：

  介绍一下巴顿甫工艺：

巴顿甫工艺（Bardenpho process）是由南非工程师詹姆斯·巴纳德（James Barnard）发明的。

他在1976年为了强化传统AAO工艺的脱氮效果，开发了该工艺。20世纪70年代末，首座采用巴顿甫工艺的污水处理厂在南非约翰内斯堡建成并投入运行。

AOA工艺的优点：充分利用在厌氧区摄入的内碳源，在缺氧区进行反硝化脱氮，总氮去除率高；工艺取消了内回流，有一定程度实现污泥减量和节能。

AOA工艺的缺点：一是出水氨氮波动大问题。好氧区要实现硝化，又要实现减少内碳源的消耗；进水水质的波动，要求好氧区的停留时间是实时变化的，对自动化或者说智慧化要求程度高，如果仪表检测数据反馈稍稍滞后，就会导致出水氨氮波动大。二是出水总磷波动大。好氧区SRT短而缺氧区长，缺氧区很容易就变成厌氧状态，聚磷菌释磷导致出水总磷波动大。三是碱度回收问题。理论上，好氧区每毫克氨氮氧化成硝态氮需消耗7.14毫克碱度；缺氧区反硝化时，还原1毫克硝态氮成氮气，理论上可回收3.57毫克碱度；去除1毫克五日生化需氧量可以产生0.3毫克碱度（AOA设计在缺氧区去除）。合计可以回收3.87毫克碱度，回收率为54.2%。
问题来了，AOA 工艺的后置缺氧区，导致缺氧区回收的碱度无法进入好氧区来补充消耗的碱度，导致碱度降低而影响到硝化反应。为了解决这个问题，AOA 工艺必须提高污泥外回流比，比如：达到150%，否则就需要额外投加碱度。如果单纯为了回流污泥来维持系统的生物量，50～75%的污泥回流比已经足够，这是AAO工艺的设计要求。

巴顿甫工艺能解决的问题：一解决AAO总氮去除率不高的问题：理论总氮去除率实现了100%巴顿甫工艺是AAO工艺升级的版本，具备AAO工艺的所有优点，也解决了AAO工艺的缺点。AAO工艺的问题在于总氮去除率有上限，常规的回流比300%，总氮最大去除率为75%。AAO工艺是好氧区SRT长，而缺氧区SRT短，因此氨氮很低，一般都能实现小于0.5mg/L，这是优点。AAO工艺缺氧区前置的目的，其实就是为了充分利用污水的碳源进行反硝化脱氮，减少碳源在好氧区的损耗；并不是AOA工艺描述那样，污水碳源转为微生物的内碳源后，在后续的缺氧区全部用于反硝化脱氮。这里忽略了一个重大的事实，就是转为内碳源后，微生物必须经过好氧区，尽管已经严格控制了好氧区的SRT，但是不可避免导致部分内碳源被消耗，故AAO 工艺用于反硝化脱氮的碳源利用率比AOA 工艺高。那为什么AAO工艺的总氮去除率比AOA工艺低呢？这是因为AAO工艺的本质决定的，也就是说工艺路线的缺陷确定的，内回流比一般设置为300%。而AOA工艺，内回流比可以无限大，理论总氮去除率可以达到100%，这就是AOA工艺的卖点。回到巴顿甫工艺路线，在AAO工艺后，增加了缺氧区（A）和好氧区（O），变成了五段AAO工艺。它解决了AAO工艺的总氮理论去除率不太高的缺陷，综合了AOA工艺的总氮理论去除率100%的优点，故巴顿甫工艺理论总氮去除率实现了100%。二是解决了好氧区氨氮波动问题。为了减少内碳源在好氧区的损耗，AOA工艺的好氧区SRT必须短；但是硝化必须完成，导致AOA工艺好氧区控制难度大。巴顿甫工艺因为有后续的第五段好氧区兜底，确保了氨氮硝化完成。氨氮是耗氧的物质，进入环境水体后，容易导致水体缺氧；而硝态氮不是耗氧的物质，因此氨氮的硝化必要性大于硝态氮反硝化。巴顿甫工艺好氧区的冗余度高，氨氮的去除率一般稳定做到小于0.5mg/L。三解决了出水总磷问题。这里的总磷指的是生物除磷，化学除磷不讨论。AOA工艺缺氧区SRT很长，控制缺氧状态很难，缺氧区很容易变成厌氧状态导致聚磷菌释磷的问题，故AOA出水总磷波动比较大。巴顿甫工艺解决了此问题，巴顿甫第四段缺氧区同样会出现厌氧状态导致聚磷菌释磷问题，后续的第五段好氧区，聚磷菌再次过量吸磷，生物除磷的功能完成。

特别强调的是（非常重要）：如果第四段的缺氧区，聚磷菌释磷，而没有足够的碳源摄入的话，聚磷菌在后续的好氧区无法过量吸磷，总磷出水后果与AOA工艺一模一样存在波动，因此必须在第四段投加碳源，以避免聚磷菌出现无效释磷的情况。这是管理的问题。四是巴顿甫工艺调控的范围更大、适应性更强。进水水质浓度是波动的，旱季和雨季的控制模式完全不同。如果进水总氮、氨氮浓度低，巴顿甫工艺可以关闭内回流，利用进水量大来降低好氧区的SRT，直接按照AOA（暂停内回流，巴顿甫工艺第一和第二段合并为厌氧区；第四和第五段「停止曝气」合并为缺氧区）模式运行；也可以按照AAO的模式运营，在第三段的好氧区末端设置超越管，超越第四和第五段，直接进入二沉池。
巴顿甫工艺用于城镇污水处理厂最合适的，能满足理论上的极限脱氮，又能保持生物除磷，赋予了在管理上更多的调控手段，可以根据进水水质变化转换为AAO工艺或者AOA工艺运行，降低运营成本；对于出水悬浮物的优化，则需要依赖于深度处理；为了提高出水稳定达标率，污水厂应该保持一定冗余度，而不是刚刚好。缺点是：看起来构筑物多了，其实那是设计者臆想的理由罢了。

综上所述：AAO工艺改造为AOA工艺，只不过把脱氮除磷的平衡态转为强化脱氮的状态罢了，未来要求强化除磷，还要进行一次改造，有点头疼医头脚痛医脚的味道。