天津市宁河区城市污水处理厂是国内第一个在同一厂内分别采用多模式AAO和多级AO工艺，且设计规模、进水条件完全相同的污水处理厂，在生物处理工艺方面具有十分重要的示范意义。在出水类Ⅳ类水标准不断推广的情况下，如何提升生物池处理效率，降低运行成本，是每一个工艺设计师所面临的问题。作者利用本项目得天独厚的实际条件，对设计参数和运行数据进行了详细总结，从运行效果看，多模式AAO工艺除磷效果占优，多级AO工艺脱氮效果占优，工程所积累的宝贵经验对污水厂工艺的发展和推广具有十分重要的促进作用。
第一作者简介：王舜和(1981-)，男，黑龙江哈尔滨人，硕士，天津市市政工程设计研究院高级工程师，从事污水处理工程设计工作，曾获天津市工程咨询一等奖2项，全国工程咨询二等奖2项，天津市优秀勘察设计一等奖2项，国家发明专利2项。
1 工程概况
天津市宁河区城市污水处理厂一、二期工程规模各为3万m3/日，项目总规模为6万m3/日。其中一期工程于2009年投产，采用厌氧+百乐克工艺，二期工程于2015年投产，采用多模式AAO工艺，出水标准为一级A。
2015年10月1日天津市《城镇污水处理厂污染物排放标准》(DB12 /599-2015)正式开始实施。根据该《标准》的规定，宁河区城市污水处理厂2018年1月1日起需按照A类出水标准运行。因此必须对污水厂进行工艺改造，其出水标准由国标一级A提升至天津市地标A标准。根据厂内运行情况及建设条件，本工程采用拆除一组百乐克生物池新建多级AO生物池，同时新建反硝化滤池和臭氧催化氧化池实现整体提标。新建的多级AO生物池首先实施建成，至今已运行一段时间。由于其与二期多模式AAO池设置在一个厂内，两者设计规模、进水水质完全相同，具有很好的对比意义。本文介绍了提标改造工程的设计内容，并对两种生物池设计参数及运行数据进行了优缺点对比。
2 工程设计方案
2.1 设计水质
本工程设计进出水主要指标如表1所示。
2.2 工艺技术路线
1、厂区现状工艺流程
在2014年，宁河区城市污水厂实施二期扩建及一期提标工程后，工艺流程如图1所示。其中预处理自粗格栅至曝气沉沙池为两期项目共用;一期工程建设的厌氧池+百乐克曝气池、二沉池、消毒池未做改动;二期工程新建一组多模式AAO生物池及周进周出二沉池，新建的6万m3/日规模的絮凝沉淀池和精密过滤机房为两期项目共用。本工程建成运行后已稳定达到一级A出水标准。
2、本次提标改造技术路线
根据天津市新标准要求，结合天津市其他项目建设经验，本次提标主要难点集中在COD、SS和TN的处理。分析现状工艺流程，精密过滤器为一体化机械设备，其过滤效果取决于内部筛网的孔隙，根据运行经验，该设备无法实现SS小于5mg/L的设计目标，为此需增加更为高效的过滤工艺，本工程推荐采用深床反硝化滤池工艺。而COD的进一步深度处理通常采用高级氧化工艺，本工程推荐采用的是臭氧催化氧化工艺。对于TN的处理，由于一期工程采用的百乐克工艺运行效果较差，在进水TN平均为30mg/L的情况下，出水TN在15mg/L以上。如果不对生物池系统进行改造，全部依赖深床反硝化滤池，则乙酸钠药剂成本增量较大，一旦控制不精确还可能造成出水COD上升，对运行管理造成较大风险。综合以上考虑，本次提标建议拆除一组百乐克生物池，释放出的用地用于建设一组多级AO生物池，提高生物系统的处理效率，缓解深度处理压力。改造后的工艺流程如图2所示。厂区平面图见图3。
3 生物池设计对比
改造前百乐克生物池共有2个系列，本次保留西侧系列，作为应急储存池，将东侧系列拆除，新建多级AO生物池。由于在工程实施过程中，西侧生物池仍要保证运行，新建多级AO生物池应尽量向东侧靠近并减少埋深，以降低施工影响，这也成为新建生物池尺寸的限制性因素。多级AO生物池和多模式AAO生物池主要设计参数对比如表2所示。
从设计对比看，多级AO停留时间小于多模式AAO，16.1h：19.1h，约比多模式AAO设计容积小16%，运行耗电多模式AAO较高约30kW，主要差异在混合液回流泵。
4 运行情况对比
多模式AAO工程建于2014年，经2015年-2017年运行以来，工艺运行稳定，而多级AO于2017年初刚刚调试试运行。从2017年1月至2017年9月，日均水量5.5万吨，峰值水量达到了7万吨，基本已满负荷运行。多级AO和多模式AAO进水水质和处理水量均相同，从出水效果看，两者效果相当，但实际出水参数细节有较大不同，具体运行情况见图4~11。具体数据见表3。
5 多级AO和多模式AAO工艺的对比结论
通过对污水厂现状一、二期工程生物处理运行情况及内回流试验效果进行对比分析，可以得出以下结论：
(1)多模式AAO有机物去除效率略高。有机物的去除需要好氧区充分的曝气，但是在多级AO工艺中为了保证A段的缺氧环境，在每个O段末端需要维持较低的溶解氧浓度，因此前两段的好氧区曝气往往不够充分，一定程度上削弱了对有机物的处理效果，但总体来说两者去除效果差距不大。
(2)两种工艺NH3-N去除效率无差异。
(3)多模式AAO除磷效率明显较高。由于多级AO工艺上没有设置独立的厌氧段，且污水经交替缺氧好氧后出水，从流程上没有为聚磷菌提供适宜的生存环境，使工艺的生物除磷效果不佳。从运行数据看，多模式AAO出水TP可比多级AO低0.3~1mg/L，除磷效果明显占优。
(4)多级AO脱氮效率明显较高。原因是多级AO分段进水的方式可以使污水中的碳源得到充分的利用，除末端An段外，其他混合液均参与了反硝化过程，因此反硝化效率更高。工程的实际运行情况与理论分析相同，从运行数据看，在未启用内回流的情况下，三级AO出水TN可比内回流比为250%的多模式AAO低1mg/L，当启用内回流泵后(回流比100%)，TN处理效率差距明显，可在原基础上再降低3~6mg/L，表明多级AO在TN的处理上优势十分显著。
(5)必须提到的是，由于施工用地面积受限，多级AO生物池设计容积相比多模式AAO工艺小约16%(20132m3:23894m3)，平均日停留时间16.1h:19.1h，厌缺氧池停留时间小约10%(5.3h:5.8h)，好氧池容差距明显，停留时间小约20%(10.8h:13.3h)。因此上述处理效果的对比不完全对等，但其中的规律性已经体现得十分明显，具有非常好的示范意义。
原标题：案例 | 多级AO与多模式AAO工艺孰优孰劣？终于有结论了！
