摘要：随着人们生活和卫生水平提高，生活污水排放量逐渐增多，环保部门对排放污水的指标要求日趋严格，因此各项费用随之增加，需要污水处理厂不断改进污水处理技术和进行更加精细化的管理以提高单位能耗的效率。本文重点分析了污水处理厂中应用最广泛的AAO处理工艺，并探究了在污水处理过程中存在的问题，实现AAO工艺节能降耗控制。综合考虑污水量负荷的影响，通过实时地调整控制条件以使AAO工艺取得较好的污水处理效果，并实现节能降耗。
关键词：生活污水；AAO工艺；节能降耗
0 引言
随着我国的人口不断增长，城市化和工业化建设逐渐推进，人们生活和卫生水平提高，导致城市污水产生量骤然增加，对生态环境造成了沉重的负担。同时对城市污水处理能力和处理效果也提出了更高的要求。为了尽可能降低污水对环境的影响，采用经济、高效的污水处理工艺已成为当今社会发展的迫切需要，AAO工艺作为一种成熟的工艺在处理城市污水中被广泛应用。为了发挥AAO工艺的比较优势，除了降低工艺系统的建设成本，还需要格外关注AAO工艺的节能降耗控制措施，从而获得更高的经济效益和社会效益。以下对城市生活污水处理中的AAO工艺节能降耗控制进行分析。
1 AAO工艺概述
AAO的英文全称是Anaerobic-Anoxic-Oxic。中文全称是厌氧-缺氧-好氧生物处理法，是污水处理厂中普遍采用的一种工艺。AAO工艺主要有厌氧反应池、缺氧反应池、好氧反应池和沉淀池这四大反应结构。采用AAO工艺进行城市污水的净化处理，使污水达到排放要求，同时进行污水处理中的节能降耗的有效控制，这对于降低处理成本，减少对环境造成破坏非常关键。
AAO工艺的主要问题是不能够保证污水处理全过程的高效、稳定进行，这在很大程度上受到进水水量和水质动态变化的影响。现在，为解决这一问题污水处理厂普遍采用稳态设计来对结构的尺寸和运行指标进行控制，并在设计中采用较大的安全设计系数来降低进水量变化对处理效果造成的影响。然而，这种处理方法也具有以下缺点：首先是建设成本相对较高；其次，控制系统处于高负荷工作状态，导致系统能耗偏高。
2 AAO工艺存在的问题
因为氮磷容易导致水体的富营养化，污水厂大都执行一级A排放标准，部分地区执行更为严格的地表水标准。应用AAO工艺需要同步实现污水脱氮除磷的目标，总磷很难通过生物处理达到标准要求，需要辅助进行化学除磷。生活用水存在明显的高峰和低谷，所以生活处理厂一般都受到污水处理负荷变化较大的问题。瞬时进水量的最大与最小值相差巨大。
由于进水量的变化较为明显，所以通常会采用较高的安全系数进行设计，因此国内AAO工艺的设计条件是满足相关要求的，而处理过程中可以在高负荷运行条件下取得很好的溶解氧控制效果，而在低负荷情况下，好氧反应区中溶解氧过多，同一区域的溶解氧浓度高的有9mg/L，低的仅0.2mg/L左右，溶解氧在同一反应池内的分布极不均匀，不能在固定的区域形成稳定的厌氧或缺氧状态，也就没法在一定区域形成优势菌群，从而使反应达不到应有的效果，造成污水处理整体效果不佳。
3 城市污水处理系统的控制
在城市污水处理厂中，现行的系统控制技术有两种较为根本的结构，即反馈控制和前馈控制。前者控制技术的基本原理是根据系统设定值与具体测量值的误差从而相应地进行控制变量的调整，以使两种数值趋于接近。后一种控制技术的基本原理是根据对控制变量进行相应的干扰来进行控制，以便可以弥补补偿干扰效应。实例显示，根据这两种控制策略能够实现较稳定地控制污水处理厂的运行过程，从而保障污水处理工艺的正常进行。由于前馈控制的过程相对简单，在具体处理过程中的应用非常普遍。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆相比于前馈控制，反馈控制需要根据系统输入参数而不是受控变量来判断，反馈控制在波动的影响之前而不是在偏差之后。输入的测量精度一般会低于受控变量的要求误差，所以反馈控制的控制能力一般较好。对干扰的超前测量使得控制措施能够及时开始，这防止由于控制效果的缓慢从而导致的临时控制故障以及由反馈控制中的控制范围的过度增加引起的能量消耗。
4 AAO工艺的节能措施
AAO工艺在生活污水的生物脱氮除磷处理过程中，其处理效果和污泥内外回流比，污泥龄，水力停留时间等有关，而污水处理过程中的能量消耗主要集中在污水的提升和好氧阶段曝气能耗，这部分能耗占污水处理厂能耗的60%以上。污水提升形成的能耗主要可以从提高提升泵、回流泵的效率着手，比如选用能效更高的设备品牌，选择更匹配的设备型号和及时更换磨损的叶轮等方法。曝气能耗则考虑提供合适的溶解氧环境和内回流比例，避免过度曝气和过高的回流比导致厌氧、缺氧环境的破坏；合理的选择鼓风机和氧转移率高曝气装置也能减少大量的能量消耗。
考虑到水量和水质的变化情况，需要全面地分析工艺配置特点、从而对工艺控制进行优化，使污水处理池中微生物达到最佳的状态，经过合理的曝气和回流，从而减少曝气量，实现了能源的节约，降低了能耗。
AAO工艺的可控变量主要包括污泥排放量、内外回流比、曝气量和分配方式。而污泥排放量一般起到调节活性污泥系统的污泥龄的作用，还能够使处理池的微生物浓度保持在一定的范围，需要调整的频率相对较低，污泥排放量也受具体污水处理性能的制约，因此不考虑其在反馈控制策略中的应用。然而，对于内外回流和曝气直接相互作用，并以每小时快速变化的入口负荷决定了活性污泥系统的处理效果，所以需要根据入口负荷对相应参数进行实时调整。
在AAO工艺中，外回流比、内回流比和溶解氧设定值是其中主要的三个控制变量，通过进水流量大小同步调整控制。由于在具体处理过程中氨氮浓度可以较为精确地测量，生活污水中总氮和氨氮比例变化较小，所以总氮负荷可参照进水氨氮值来折算。所以，在反馈控制中，控制自变量为COD负荷、氨氮负荷和氨氮浓度。
5 结语
综上所述，基于上文的分析，为实现有效节能降耗需要合理的选择更匹配更高效的设备，实现更精准的工艺控制。节能降耗的控制水平密切关系到整个污水处理的过程，以及污水处理所带产生的经济效益和社会效益的高低，对于建设资源节约型环境友好型社会非常重要和关键。通过不断地改善AAO工艺控制，提高节能降耗水平，处理好污水处理系统控制模式，从而实现污水的有效处理，减少污染物排放，同时增加经济效益。所以，行业中的从业人员需要把握污水处理工艺的特点，实现节能降耗的控制，不断推动污水处理技术的发展和进步，使污水处理更高效、更环保，这些不断优化的过程也将把目前的常用处理工艺提升到更高、更好的水平，为人类的生存打造良好的环境。
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论文作者:李文豹
论文发表刊物:《基层建设》2019年第13期
论文发表时间:2019/7/19
标签：污水处理论文; 工艺论文; 节能降耗论文; 污水论文; 污泥论文; 溶解氧论文; 负荷论文; 《基层建设》2019年第13期论文;