豎向多級A/O（生態(tài)組合塘）工藝探討

黃兆惠林曦　李峰（.溫州市環(huán)境監(jiān)測中心站，浙江　溫州　5000；.溫州市環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)科學(xué)研究院，浙江　溫州　5000；.浙江省排污權(quán)交易中心，浙江　杭州　00）

豎向多級A/O（生態(tài)組合塘）工藝探討

黃兆惠1林曦2李峰3
（1.溫州市環(huán)境監(jiān)測中心站，浙江溫州325000；2.溫州市環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)科學(xué)研究院，浙江溫州325000；3.浙江省排污權(quán)交易中心，浙江杭州310012）

簡述了豎向多級A/O（生態(tài)組合塘）工藝處理機(jī)理及組成，通過應(yīng)用實(shí)例，介紹了污水處理效果和工藝特點(diǎn)，分析了底泥蓄積消化過程和工藝環(huán)保技術(shù)優(yōu)勢與短處，為建設(shè)生態(tài)型污水處理廠提供新的思路和借鑒。

豎向多級AO；生態(tài)組合塘；污水處理

隨著我國污水處理標(biāo)準(zhǔn)的提高以及工藝研究的深入，A/O工藝也在不斷發(fā)展，并衍生出多種變形工藝，其中豎向多級A/O處理工藝近年來因?yàn)槠湎到y(tǒng)化、資源化和生態(tài)化的特點(diǎn)而廣受關(guān)注。

1　豎向多級A/O處理工藝機(jī)理及組成

1.1處理機(jī)理

豎向多級A/O池（生態(tài)組合塘）是一個(gè)由生物（如：細(xì)菌、藻類、原生動(dòng)物、后生動(dòng)物、水生植物、高等水生動(dòng)物）及非生物（光照、風(fēng)、溫度、有機(jī)物、PH值、溶解氧、N及P營養(yǎng)元素等）部分構(gòu)成的人工生態(tài)系統(tǒng)。系統(tǒng)中的生物組成部分，是由多條食物鏈構(gòu)成組合塘中各種生物相互依存、相互制約的復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)。通過厭氧、缺氧、好氧、吸附、沉淀、氧化、吹脫等多種生化和物化過程，實(shí)現(xiàn)了有機(jī)污染物、N和P營養(yǎng)元素的降解和去除，而系統(tǒng)中的非生物部分則提供了保障生物系統(tǒng)有效運(yùn)行的外在條件。

1.2系統(tǒng)組成

豎向多級A/O池不同于傳統(tǒng)A/O池水平布置，其主體是一個(gè)水深大于6m的塘體，由污泥穩(wěn)定儲存區(qū)、厭氧區(qū)、缺氧區(qū)、好氧區(qū)等豎向（自下而上）疊加而成，及最終的深度處理區(qū)。在缺氧區(qū)、好氧區(qū)中，安裝由曝氣器、填料、混合液回流設(shè)施等組成的拼裝式生化組合裝置，在深度處理區(qū)布設(shè)了生物浮島。采用在污泥區(qū)上多點(diǎn)上向流布水，相當(dāng)于并排布置了多個(gè)豎向A2/ O。污水進(jìn)入反應(yīng)池后，向上依次流經(jīng)厭氧區(qū)、缺氧區(qū)，匯入缺氧、好氧區(qū)，通過多級缺氧與好氧重復(fù)操作來替代單級連續(xù)缺氧與好氧操作，并把所需處理的污水量按一定比例分別進(jìn)入各級缺氧段，充分利用原水中的有機(jī)碳源進(jìn)行反硝化，提高總氮去除率，使污水得到凈化，最后經(jīng)深度處理區(qū)沉淀、吸附處理后，排出豎向多級A/O池。

2　豎向多級A/O與傳統(tǒng)A/O工藝對比

某污水處理廠建于2013年，采用豎向多級A/O處理工藝，規(guī)劃用地86畝，總設(shè)計(jì)處理能力8萬噸/日，總投資2.52億元，噸水造價(jià)3150元。已建一期（含二期、三期土建），投資1.76億元，一期設(shè)計(jì)處理能力1.8萬噸/日，設(shè)計(jì)出水水質(zhì)執(zhí)行GB18918-2002的一級A排放標(biāo)準(zhǔn)。目前實(shí)際處理量1.7萬噸/日（二期正在設(shè)備安裝），平均電耗0.21 Kwh/噸水，平均藥劑費(fèi)0.044元/噸水，進(jìn)出水水質(zhì)見表1。

表1　進(jìn)出水水質(zhì)　mg/l

從以上數(shù)據(jù)來看，噸水造價(jià)、占地面積、電耗及污水處理效果，豎向多級A/O處理工藝與傳統(tǒng)AO處理工藝略占優(yōu)勢。差異較大的是噸水藥劑費(fèi)，傳統(tǒng)A/O處理工藝藥劑費(fèi)約0.06～0.09元/噸水，前者明顯低于后者，其主要原因是節(jié)省了剩余生化污泥濃縮和脫水處理的費(fèi)用。

從2014年至2015年期間運(yùn)行情況來看，豎向多級A/O池出水總磷濃度通常在0.7～1.6mg/l之間，必須增加物化除磷工藝，才能確保出水一級A標(biāo)準(zhǔn)。豎向多級A/O池除磷效果低于傳統(tǒng)AO處理工藝的主要原因是沒有剩余污泥外排，生化除磷功能削弱。

從工藝流程來看，豎向多級A/O工藝無須進(jìn)行剩余生化污泥處理，減少污泥濃縮池、生化污泥脫水和干化設(shè)施建設(shè)，減少了投資和運(yùn)行費(fèi)用。另一方面，由于采用多級多點(diǎn)布水和安裝拼裝式生化組合裝置，相應(yīng)增加了建設(shè)和運(yùn)行費(fèi)用。

從總體廠貌來看，豎向多級A/O工藝主體構(gòu)筑物由于采用池塘構(gòu)造，水面浮植有美人蕉、海洋之心等水生植物，廠區(qū)內(nèi)猶如花園式的人工濕地，景觀明顯優(yōu)于傳統(tǒng)A/O工藝。

3　底泥消化與蓄積

3.1可生物降解底泥消化機(jī)理

豎向多級A/O池底泥主要有三個(gè)來源：進(jìn)水中懸浮物的沉降、無機(jī)污泥的沉降、生化污泥的沉降。按其組成可分為可生物降解部分和不可生物降解部分。

可生物降解部分通過厭氧分解過程轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2、CH4、小分子可溶性有機(jī)物以及生物殘?jiān)?。生物殘?jiān)到饩徛?，將累積于塘底緩慢降解，而其余物質(zhì)最終會通過各種途徑離開底泥層，進(jìn)人大氣或返溶于塘水體，重新參與塘內(nèi)的各種變化過程。

3.2不可生物降解部分底泥組成

塘中底泥的蓄積主要是不可生物降解部分的增加，其組成主要為污水廠進(jìn)水中的不可降解及惰性懸浮固體的沉積。從總體上看，塘中底泥蓄積總量隨運(yùn)行時(shí)間不斷增加，運(yùn)行時(shí)間足夠長之后，主要是不可生物降解部分的增加。這部分底泥需定期清理，一般15-25年清理一次。

3.3底泥蓄積實(shí)例分析

北京市某污水處理廠豎向多級A/O池（生態(tài)組合塘）水深10.8m，運(yùn)行5年后，通過實(shí)測發(fā)現(xiàn)，塘底豎向形成了兩個(gè)明顯的污泥層分區(qū)：密實(shí)區(qū)和松散區(qū)。密實(shí)區(qū)平均厚度0.17m，平均含水率、有機(jī)質(zhì)含量、容重分別為30.7%、5.1%、1.65T/m3；松散區(qū)平均厚度0.511m，平均含水率、有機(jī)質(zhì)含量、容重分別為91.5%、31.5%、1.03T/m3。密實(shí)區(qū)污泥層厚度逐年增加，松散區(qū)污泥層厚度基本恒定。豎向多級A/O池（生態(tài)組合塘）污泥區(qū)高度1.5m，按目前污泥蓄積速度推算，該廠污泥清理年限為29年，泥層厚度0.99m。

4　豎向多級A/O（生態(tài)組合塘）工藝技術(shù)特點(diǎn)

與傳統(tǒng)A/O處理工藝相比，豎向多級A/O處理工藝具有如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）處理過程異味大幅度減少。一般污水處理廠臭味主要來自于格柵攔截雜物、剩余污泥、厭氧池。豎向多級A/O池通過上層水封作用，降低了塘底厭氧污泥產(chǎn)生的異味，除臭成本大幅度降低。

（2）污泥產(chǎn)量很少，且已穩(wěn)定化和無機(jī)化，污泥一般15-25年清理一次，避免了傳統(tǒng)污水處理廠處置污泥過程中產(chǎn)生二次污泥，較好地解決了制約污水處理過程中落實(shí)污泥減量化、無害化、穩(wěn)定化的難點(diǎn)問題。

（3）無須污泥、混合液回流操作，無須生化污泥處理，運(yùn)行操作簡單，對操作者要求較低，污水處理廠定員少，運(yùn)行成本低。

（4）池體內(nèi)設(shè)有填料，具有活性污泥法和膜法處理兩種功能，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、處理效果好的特點(diǎn)。

（5）通過浮力板的浮力實(shí)現(xiàn)生化單元上浮，不存在傳統(tǒng)生化單元填料的固定問題，安裝和檢修方便。

（6）實(shí)現(xiàn)了污水污泥處理和構(gòu)筑景觀的有機(jī)結(jié)合。豎向多級A/O池面可見部分為水生植物，池表面為生化處理后的清水，時(shí)?？梢婏w禽停駐或飛翔在池面，廠區(qū)猶如水生態(tài)公園，可以與自然生態(tài)景觀媲美，改變了傳統(tǒng)污水處理廠黑色或棕色污水池面、臭氣飄逸的現(xiàn)象，使污水處理廠融入到了城市園林中，環(huán)境效果得到了凸顯，從而使周邊土地升值。

但同時(shí)，豎向多級A/O處理工藝的應(yīng)用也受到如下一些限制：

（1）無剩余污泥外排，生化除磷能力降低，因此末端必須設(shè)置藥劑除磷設(shè)施。

（2）土池結(jié)構(gòu)不適合地下水位高的地區(qū)；

（3）豎向多級A/O池采用多級多點(diǎn)布水裝置，增加運(yùn)行維護(hù)難度，提高技術(shù)要求。

因此，在選擇豎向多級A/O處理工藝時(shí)一定要注意因地制宜，揚(yáng)長避短。

5　結(jié)語

豎向多級A/O工藝不僅具有傳統(tǒng)AO工藝在投資、運(yùn)行管理、運(yùn)行費(fèi)用和運(yùn)行穩(wěn)定性等方面的優(yōu)勢，而且具有無須建設(shè)常規(guī)污水處理廠的剩余生化污泥濃縮、脫水等處置設(shè)施、無厭氧池臭氣排放的優(yōu)點(diǎn)，既可營造生態(tài)景觀、改善生態(tài)環(huán)境，又可融入到城市綠化中，使周邊地價(jià)增值，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和廣闊的應(yīng)用前景。

［1］蔣展鵬，楊宏偉.環(huán)境工程學(xué)，高等教育出版社，2013.3.

［2］張志杰.環(huán)境工程手冊-水污染防治卷，高等教育出版社，1996.10.