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摘要：在城市污水处理中，脱氮除磷已经成为工艺选择的关键问题，本文对比分析了AAO与MBR工艺在处理城市污水的适用条件、处理效果和运行成本，同时系统分析了它们的优缺点，为今后工艺选择上提供参考。
关键词：AAO工艺；MBR工艺；城市污水
随着人类经济社会的发展，污废水量以每年18亿立方米的速度增加，全国地表水污染严重，七大水系水质总体为中度污染。随着科学技术的发展和环境保护的的要求，为了保护人类环境免遭污水的污染，对污水排放提出了更高的要求，城市污水中氮、磷的处理是水污染控制的一个重要问题，自20世纪70年代起，氮、磷污染就引起了世界各国的关注。目前已有各种新材料、新技术在污水处理领域得到了广泛应用，城市污水处理中具有除磷脱氮能力的工艺有了多种选择，如何选择处理工艺，需结合建设成本、运行成本来比较择优选择。
本论文在分析梳理AAO与MBR这两种极具有代表性工艺的原理、特点的础上，进一步比较这两种工艺的建设投资和运行成本，总结出这两种工艺的优缺点，提出各自比较适用的情况，对今后在污水处理厂工艺选择上提供合理的建议。
1 AAO工艺介绍
AA/O工艺是将厌/好氧除磷系统和缺氧/好氧脱氮系统相结合而成，是生物脱氮除磷的基础工艺，常规工艺在去除有机污染物的同时，具有一定脱氮除磷效果，可同时去除水中的BOD5、氮和磷。
图1 -AAO工艺流程示意图
污水与从沉淀池回流的污泥首先进入厌氧池，在此污泥中的聚磷菌利用原污水中的溶解态有机物进行厌氧释磷；然后与好氧末端回流的混合液一起进入缺氧池，在此污泥中的反硝化菌利用剩余的有机物和回流的硝酸盐进行反硝化作用脱氮；脱氮反应完成后，进入好氧池，在此污泥中的硝化菌进行硝化作用将废水中的氨氮转化为硝酸盐,同时聚磷菌进行好氧吸磷，剩余的有机物也在此被好氧细菌氧化，最后经沉淀池进行泥水分离，出水排放，沉淀的污泥部分返回厌氧池，部分以富磷剩余污泥排出。
AAO法的特点：
1）AAO法在去除有机碳污染物的同时，还能去除污水中的氮和磷，与普通活性污泥法二级处理后再进行深度处理相比，不仅投资少、运行费用低，而且没有大量的化学污泥，具有良好的环境效益。
2）在厌氧段，污水中的BOD5或COD有一定程度的下降，氨氮浓度由于细胞的合成也有一些降低，但硝酸盐氮没有变化，磷的含量却由于聚磷菌的释放而上升在缺氧段，污水中有机物被反硝化菌利用为碳源，因此BOD5或COD继续降低，磷和氨氮浓度变化较小，硝酸盐则因为反硝化作用被还原成N2，浓度大幅度下降在好氧段，有机物由于好氧降解会继续减少，磷和氨氮的浓度会因硝化和聚磷菌摄磷作用，以较快的速率下降，硝酸盐氮含量却因消化作用而上升。
3）AAO法是厌氧、缺氧、好氧交替运行，可以达到同时去除有机物、脱氮和除磷多重目的，而且这种运行条件使丝状菌不易生长繁殖，避免了常规活性污泥法经常出现的污泥膨胀问题。AAO工艺流程简单，总水力停留时间少于其他同样功能的工艺，并且不用外加碳源，厌氧和缺氧段只进行缓速搅拌，运行费用较低
AAO法的缺点：
受到泥龄、回流污泥中溶解氧和硝酸盐氮的限制，除磷效果不是十分理想，同时，由于脱氮效果取决于混合液回流比，而AAO法的回流比不宜过高（一般不超过200%），因此脱氮效果不能满足较高要求。
2 MBR工艺介绍
膜—生物反应器（MBR），是膜分离与生物处理技术组合而成的污水生物处理新工艺，这种反应器综合了膜处理技术和生物处理技术带来的优点，它利用膜分离设备将生化反应池中的活性污泥和大分子物质截留住，省掉二沉池，截留的活性污泥混合液中微生物絮体和较大分子有机物，停留在生物反应器内，使生物反应器内获得高生物浓度，并延长有机固体停留时间，因此，膜—生物反应器工艺通过膜分离技术大大强化了生物反应器的功能。另外，MBR占地面积小，几乎不排剩余污泥，具有较高的抗冲击能力。
图2 MBR工艺流程示意图
污水首先经过粗格栅、去除较大漂浮物和颗粒后，流入调节池调节水量、均化水质后通过污水提升泵进入兼氧池，利用缺氧微生物的降解将污水中较难分解的有机高分子污染物分解有机物小分子物质，MBR膜池低部的底部泥水混合物回流至缺氧池进行反硝化处理，其依靠原水中的含碳有机物，利用缺氧微生物的反硝化作用将氨氮转为为氮气。缺氧池内混合液自流至好氧膜池，利用好氧微生物的聚磷作用将磷从污水中分离出来，再经膜的过滤作用实现泥水混合物的固液分离，从而达到去除有机物、实现脱氮除磷的目的MBR膜的特点：
1）由于膜的高效分离作用，分离效果远好于传统沉淀池，经处理后的生活污水，浊度都很低，大部分细菌、病毒被截留
2）由于很长，生物反应器又起到了“污泥硝化池”的作用，从而显著减少污泥产量，剩余污泥产量低，污泥处理费用低
3）由于膜的截留作用防止了硝化细菌的流失，给生物反应器内的增殖缓慢的硝化细菌的保持高浓度创造了有利的条件，从而大大提高了硝化效率MBR膜的缺点：
投资大，膜组件的造价高，导致工程的投资比常规处理方法增加约30％－50％；高强度曝气，及为减轻膜污染需增大流速泥水分离的膜驱动压力大导致能耗高；膜组件一般使用寿命在5年左右，到期需更换，导致运行成本高
3 结论
AAO工艺适用出水水质要求不是特别高的地方，具有投资少，运行成本低、易于管理的特点。MBR工艺适用于出水水质要求特别高的项目，也适用于污水处理提标改造，因为MBR占地面积少也适用于用地面积紧张的项目。
在工程工艺设计选择上，除满足项目的进出水水质的要求，方案满足可行性外，还需注重应能强化去除工程重点控制的污染物指标的原则，考虑选用技术先进性、经济合理性、运行管理方便性的工艺。
论文作者:黄步峰
论文发表刊物:《基层建设》2018年第25期
论文发表时间:2018/9/18
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