目前，我國汙水處理廠采用的脫氮除磷技術大多都是生物法，像什麽(me) AO工藝、AAO工藝、氧化溝工藝、AB工藝、SBR工藝等....
這些工藝聽著不算新，看著也挺簡單，但要想真弄懂它們(men) 各自的優(you) 缺點，對比出孰好孰壞，還是要下一番功夫的。
為(wei) 此我翻閱了大量文獻資料，但一通學習(xi) 後發現，同行們(men) 的對比分析大多都集中在AAO和SBR、氧化溝工藝上，很少有人拿AO和AAO工藝做比較。
於(yu) 是，為(wei) 了探究AO和AAO的特點，徹底搞清楚它們(men) 各自對汙水中COD、NH3-N、TN、TP的去除率，以及溫度、進水C/N比、進水C/P比對兩(liang) 種工藝脫氮除磷的影響，我拜訪了沂源汙水處理廠的李廠長。
李廠長那是真沒把我當外人，直接拿出了沂源汙水處理廠2019年（AO工藝）和2021年（AAO工藝）兩(liang) 年每天的進水、出水各項指標計算月均值，給我做起了如下對比分析——
01
AAO、AO去除性能對比分析
1、AAO、AO工藝：COD去除性能對比
汙水處理工藝對有機物的去除能力是表征工藝效能的主要指標之一，COD的大小直接反映汙水中有機物含量的多少。
用DPS數據處理係統分別對兩(liang) 種工藝進出水COD濃度、COD去除率，進行差異顯著性檢驗，結果顯示：兩(liang) 種工藝進水COD無顯著差異，出水COD、去除率差異顯著，AAO工藝對COD的去除明顯好於(yu) AO工藝。
原因在於(yu) AO工藝中，缺氧段的反硝化反應可以消耗掉汙水中的一部分有機物，但大部分有機物是通過好氧降解去除的，而辛淩汙水廠一期工程AO工藝好氧段水力停留時間短，曝氣池容積小，曝氣量不夠，導致有機物去除效果不好。
而AAO工藝中，大部分有機物在厭氧段被聚磷菌轉化為(wei) PHB儲(chu) 存在細胞中，部分有機物在缺氧段通過反硝化反應去除，廢水進入好氧段時，COD濃度已基本接近排放標準，在好氧段會(hui) 得到進一步降解。
有研究表明，AAO工藝厭氧段的COD去除率最高可達到80%以上，而缺氧段的去除率平均低於(yu) 10%。
2、AAO、AO工藝：脫氮性能對比
近年來，隨著環境水體(ti) 水質的富營養(yang) 化程度不斷加劇和汙水排放標準的不斷提高，尋找一種有效的脫氮工藝已成為(wei) 當前汙水處理廠設計中的重要問題之一。AAO工藝和AO工藝都具有生物脫氮功能，且兩(liang) 種工藝脫氮原理相同，都為(wei) 反硝化脫氮。
通過對兩(liang) 種工藝進出水TN濃度、TN去除率，進行差異顯著性實驗，結果表明：兩(liang) 種工藝進水TN無顯著差異，出水TN、去除率差異顯著，AAO工藝對TN的去除明顯好於(yu) AO工藝。
在反硝化脫氮工藝中，硝態氮是出水總氮中的主要物質，硝態氮在缺氧段的去除率可以高於(yu) 90%。有研究指出，控製缺氧區出水硝酸鹽濃度為(wei) 1mg/L～2mg/L，可最大程度提高TN去除率，並能充分利用COD提高缺氧區反硝化能力。好氧區混合液中含有大量硝態氮，通過內(nei) 循環回流到缺氧區，在缺氧區進行反硝化反應。
辛淩汙水廠AO工藝缺氧段HRT太短，僅(jin) 為(wei) 1.8h，少於(yu) AAO工藝的3.46h，且內(nei) 回流比為(wei) 50%～100%，小於(yu) AAO工藝的150%～250%，導致脫氮功能不及AAO。並且AO工藝脫氮效果不及AAO工藝穩定，受外界因素（溫度、C/N比等）影響大。
3、AAO、AO工藝：除磷性能對比
水中磷含量超標，同樣也會(hui) 導致微生物大量繁殖，浮遊生物生長旺盛，出現富營養(yang) 化狀態。反硝化除磷技術的出現是對傳(chuan) 統生物除磷理論的一種突破，不僅(jin) 可以解決(jue) 傳(chuan) 統工藝中存在的矛盾問題，還有利於(yu) 實現汙水的可持續處理。
通過對兩(liang) 種工藝進出水TP濃度、TP去除率，進行差異顯著性實驗，結果表明：兩(liang) 種工藝進水TP無顯著差異，出水TP、去除率差異顯著，AAO工藝對TP的去除明顯好於(yu) AO工藝。
原因在於(yu) 辛淩汙水廠一期工程AO工藝沒有設置厭氧釋磷段，而在生物除磷過程中，聚磷菌隻有在厭氧段進行充分的放磷，才能保證在缺氧段、好氧段有良好的吸磷效果，此工藝對磷的去除僅(jin) 僅(jin) 是通過微生物的同化作用。
而AAO工藝的除磷主要由聚磷菌來完成。一般來說，聚磷菌在缺氧段、好氧段攝取的磷量比在厭氧段釋放的磷量要多。有研究表明，AAO工藝平均吸磷量和平均放磷量的比例為(wei) 1.28，且缺氧段的吸磷量高於(yu) 好氧段的吸磷量。
4、AAO、AO工藝：去除性能對比總結
綜上，對有機物、氮、磷的去除AAO工藝都要明顯好於(yu) AO工藝，尤其是除磷，由於(yu) AO工藝無厭氧段，隻能通過微生物的同化作用去除一小部分的磷，所以對磷的去除有要求的不要選擇此種工藝或者增加化學除磷。
02
溫度對AAO、AO脫氮除磷的影響
1、溫度對兩(liang) 種工藝COD去除的影響
溫度對AAO工藝COD的去除影響不大，即使溫度低於(yu) 5攝氏度，COD的去除率也可以達到85%以上，這說明溫度對聚磷菌轉化有機物的影響不大。
而AO工藝對COD的去除，往往會(hui) 隨著溫度升高，在5-15攝氏度之間有個(ge) 降低，隨後又升高。這可能是由於(yu) 氣候處於(yu) 冷暖交替時，係統內(nei) 菌群數量及其結構會(hui) 發生變化，係統內(nei) 優(you) 勢種群逐步由喜好一種溫度的菌群向喜好另一種溫度的菌群演替，從(cong) 而影響對有機物的處理能力。
2、溫度對兩(liang) 種工藝脫氮的影響
毋庸置疑，溫度對兩(liang) 種工藝脫氮的影響都比較明顯——兩(liang) 種工藝都是隨著溫度的上升，TN去除率有明顯的提高。特別是AO工藝，當溫度高於(yu) 15攝氏度時，TN去除率幾乎呈線性增長。
那麽(me) 為(wei) 什麽(me) ，溫度升高可以增強兩(liang) 種工藝的脫氮性能？一方麵是因為(wei) 溫度的升高有利於(yu) 活性汙泥微生物的生長繁殖，提高同化氮元素的效率；另一方麵是因為(wei) 溫度升高也增強了係統中硝化菌與(yu) 反硝化菌的代謝活力，使係統反硝化脫氮能力增強。
一般認為(wei) ，硝化細菌最適宜的生長溫度為(wei) 25-30攝氏度。當溫度小於(yu) 15攝氏度時硝化速度明顯下降，硝化細菌活性也大幅降低。當溫度低於(yu) 5攝氏度時，硝化細菌的生命活動幾乎停止。
值得一提的是，有時即使低溫狀態下（低於(yu) 5度），兩(liang) 係統的TN去除率也不會(hui) 低於(yu) 40%，這就說明低溫時兩(liang) 係統主要依靠活性汙泥中微生物的同化作用來脫氮。
3、溫度對兩(liang) 種工藝除磷的影響
從(cong) 實際狀況來看，溫度升高AAO工藝對磷的去除率相應提高，尤其是溫度高於(yu) 20攝氏度後，TP去除率趨於(yu) 穩定。
這是因為(wei) 生物除磷的關(guan) 鍵是依靠聚磷菌的除磷活性，而溫度增高，有利於(yu) 增加聚磷菌的活性，提高磷的去除率。
而AO工藝對磷的去除隨溫度變化的規律性不強，無明顯相關(guan) 性。這是因為(wei) AO工藝無厭氧段，不存在聚磷菌存活的條件，對磷的去除僅(jin) 僅(jin) 依靠微生物的同化作用，所以溫度對此工藝微生物的同化作用影響不大。
03
進水C/N比對AAO、AO脫氮除磷的影響
1、進水C/N比對兩(liang) 種工藝COD去除的影響
對於(yu) AAO工藝來說，無論C/N比值如何，COD的去除率基本保持穩定。
有資料表明，大部分COD在厭氧區被聚磷菌利用合成為(wei) 胞內(nei) 儲(chu) 存物PHA，平均利用率在75%-85%之間，大約10%的COD進入缺氧區，幾乎沒有剩餘(yu) 的易生物降解有機物進入好氧區，因此該工藝可以實現進水碳源的充分利用，受有機物負荷衝(chong) 擊影響小。
而C/N比對AO工藝COD的去除有一定的影響。通過辛淩汙水廠數據來看，C/N比大於(yu) 10後，隨著C/N比增大，COD去除率有小幅度地降低，有機物負荷對係統產(chan) 生了衝(chong) 擊。
2、進水C/N比對兩(liang) 種工藝脫氮的影響
A/O工藝隨C/N比增大，TN去除率幾乎成線性下降，有機物濃度對硝化過程產(chan) 生率嚴(yan) 重影響。
這是因為(wei) 硝化細菌是自養(yang) 型細菌，有機物濃度不是它的生長限製因素，有機物濃度過高會(hui) 使增殖速度快的異養(yang) 型細菌迅速繁殖，優(you) 先利用了水中的氧，自養(yang) 型細菌得不到優(you) 勢，活性受到抑製，影響了硝化反應的進行。
而在AAO工藝中，有實驗數據表明，當進水C/N比從(cong) 5增加到9時，TN去除率穩步上升，C/N比為(wei) 8.9時，TN去除率高達83.2%，然而當C/N比從(cong) 9增加到14時，TN的去除率不升反降。
在某一區間增長，TN去除率也隨之穩步上升，但當C/N比增長至某一數值，且TN去除率達到最高後，TN的去除率隨C/N比增長而下降。
主要原因與(yu) AO工藝相同，C/N比增加導致自養(yang) 菌在係統中的數量越來越少，硝化效率降低，從(cong) 而總氮去除率降低。有資料顯示，在沒有儲(chu) 存內(nei) 碳源的情況下，實現完全反硝化的最小理論C/N比為(wei) 2.86，但實際所需值遠遠大於(yu) 此數。
3、進水C/N比對兩(liang) 種工藝除磷的影響
C/N比對AAO工藝除磷效果影響較大，實驗數據表明，當進水C/N比從(cong) 5增加到9時，TP去除率逐步增加。
這主要是因為(wei) 進水C/N比低時進水碳源不足，而回流汙泥中含有大量硝酸鹽，硝酸鹽消耗了大量COD，從(cong) 而導致厭氧區放磷不充分，係統除磷率降低。
而當進水C/N比從(cong) 9增加到14時，總磷的去除率下降，尤其是C/N比大於(yu) 11時總磷去除率幾乎成線性下降。
這是因為(wei) 在相對較高的有機負荷時，進水中的有機物並不能在厭氧段被聚磷菌完全利用，而剩餘(yu) 的過量有機物會(hui) 促進聚糖菌的生長，從(cong) 而導致活性汙泥中聚磷菌所占比例降低，影響除磷效果。
進水C/N比對AO工藝除磷效果的影響不大，主要是因為(wei) AO工藝對磷的去除僅(jin) 僅(jin) 是通過微生物的同化作用，而C/N比對同化作用影響不大。
04
進水C/P比對AAO、AO脫氮除磷的影響
1、進水C/P比對兩(liang) 種工藝COD去除的影響
實驗數據表明，AO工藝對COD的去除率隨C/P比變化的規律性不強，無明顯相關(guan) 性，可見C/P比不是影響AO工藝有機物去除效果的主要因素。
而對於(yu) AAO工藝來說，無論進水C/P比如何變化，其對COD的去除率都高於(yu) 85%。
相關(guan) 研究指出，高於(yu) 79%的COD在厭氧區被消耗，用於(yu) 合成細胞內(nei) 部儲(chu) 存物PHA，而在缺氧區6%-11%的COD用於(yu) 細胞生長和反硝化消耗，在好氧區幾乎沒有出現COD的消耗，因為(wei) 細胞死亡後，細胞壁等難降解物質又進入混合液中，使COD增大。
2、進水C/P比對兩(liang) 種工藝脫氮的影響
C/P比對AO工藝脫氮效果的影響無明顯規律，TN去除率上下波動幅度比較大。這可能是由於(yu) 除C/P比之外的其他因素對AO工藝脫氮的影響勝於(yu) C/P比。
C/P比對AAO工藝脫氮效果影響不明顯，盡管C/P比變化幅度較大，但TN去除率卻相對穩定。
這主要是因為(wei) 一般汙水C/P比比較高，過量的COD進入缺氧區會(hui) 抑製磷的吸收，而在缺氧區C/N比總是高於(yu) 實際需求的最小值，反硝化菌會(hui) 利用過量的外碳源迅速進行反硝化，不影響TN的去除。
3、進水C/P比對兩(liang) 種工藝除磷的影響
在AAO工藝中，當C/P比低於(yu) 80時，磷的去除率上下波動明顯。當C/P比高於(yu) 80時，磷的去除率穩定在85%以上，出水磷濃度小於(yu) 0.5mg/L，係統對磷的去除率基本不再受其他因素影響，說明在AAO係統中進水C/P比高於(yu) 80時，就可以實現穩定高效的出水水質。
這是由於(yu) 高C/P比時，進水提供的碳源高於(yu) 厭氧區釋放磷所需的碳源量，因此磷的去除率較高。當C/P較低時，受COD的限製，聚磷菌吸磷能力下降，導致除磷效率低。
對於(yu) AO工藝來說，C/P比對其除磷效果的影響無明顯規律，這說明C/P比對微生物同化作用的影響不大。
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