摘要：本研究通过采用AAO+MBR工艺处理污水，探讨了该工艺在去除氮类污染物方面的效果及影响因素。实验结果表明，在适宜的运行条件下，AAO+MBR工艺对氮类污染物有较高的去除效率，尤其在处理有机物和水量冲击时表现优异。然而，在冬季运行中，总氮去除效果可能受到一定限制。通过调整进水TN浓度、优化运行参数以及监测硝态氮循环，可以进一步提高系统的总氮去除率。

　　关键词：AAO工艺；MBR工艺；污水处理

　　随着我国流域水环境问题日益凸显，特别是水体富营养化等问题的加剧，污水处理厂出水标准升级任务显得尤为紧迫。对城市生活污水进行深度处理，是实现水环境可持续发展的必然趋势。膜生物反应器（MBR）是一种将膜分离与活性污泥工艺相结合的新工艺，具有高效、经济、环境友好的特点，近年来受到了广泛的关注。

　　MBR对污水中的SS、有机物均有较好的处理效果，但往往在好氧条件下运行，难以有效去除氮、磷等成分。将膜生物反应器与常规的生物脱氮除磷工艺有机地融合在一起，是目前的研究热点。目前，国内外对该技术的研究已取得一些进展，如AO-MBR、UCT-MBR、AAO-MBR等。AAO技术是一种高效的生物处理方法，它不仅能有效地去除水中的有机物，还能有效地去除水中的氮、磷。AAO＋MBR技术以其占地小、出水水质好、剩余污泥少等优势，替代了常规生物反应器中的二次沉淀和深度处理。

　　1工程概况

　　1.1工程规模

　　根据提供的信息，某污水处理厂三期工程处理规模扩建至1.0×104 m3/d，采用AAO+MBR处理工艺，出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）中的一级A标准。该工艺处理总规模为2.0×104 m3/d，占地1.5×104 m2的厂区。

　　某城市污水处理厂处理规模三期扩建为1.0×104 m3/d，经AAO+MBR处理后，出水水质可满足GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级A类标准。本项目拟采用二次开发的污水处理厂，处理规模为2.0×104 m3，占地面积1.8×104 m3。

　　1.2进出水水质及工艺流程

　　在该项目中，水质情况较好，污染负荷不高，TN质量浓度平均值为20 mg/L，BOD5/CODCr平均值约为0.59，生化性能良好，适合采用活性污泥法和生物膜法处理（表1）。由于现有用地面积有限且需要考虑三期预留，传统工艺无法满足提标扩建需求。因此，选择AAO+MBR工艺，该工艺具有操作简单，占地面积小等优点，同时具有较高的回流污泥浓度，有利于增加反应器的处理容量，减少设计池体积。虽然膜生物反应器的运营费用较高，但在本工程中，由于工程投资和占地面积小，AAO+MBR工艺被推荐使用。

　　在污水处理工艺中，AAO+MBR系统是一种高效的技术组合，确保出水达标排放。首先，原水经过粗格栅、细格栅、沉淀池和调节池等预处理环节去除杂质，进入AAO生物处理阶段。AAO工艺由厌氧、缺氧和好氧阶段组成，实现有机物和磷的去除。活性污泥通过回流保持微生物浓度，剩余污泥定期排放。接着，水经MBR膜过滤，去除悬浮物和溶解性物质，获得高质量的出水。膜清洗和维护确保系统稳定运行，出水消毒和监测保证水质达标。污水处理工艺流程见图1。

　　2方案及参数

　　继续优化和监控AAO+MBR系统工艺是十分必要的。通过控制生物处理参数、膜分离条件和污泥处理策略，实现系统最优化运行。利用自动化控制系统和数据分析技术监控工艺运行数据，及时解决问题，确保污水处理厂高效稳定运行。剩余污泥处理包括浓缩、脱水、干化、焚烧等步骤，以防止二次污染。通过后续对AAO+MBR工艺的细致管理和持续优化，以实现高效净化污水的目标。

　　在废水处理方面，将二期预处理设备粗格栅、细格栅、旋流沉砂池、进水泵房等保留与使用，将二期再循环的活性污泥池改为二沉池。三期将建设新的AAO-MBR反应器及与之相匹配的设备室，并对二期加氯接触池进行改建并投入运行。同时，保留污泥池、污泥脱水室、风室等设施，并增设深脱水室。

　　2.1提升泵房（改建）

　　提升泵房是用来将污水提升至设计水位高程，以便让污水通过重力流入后续处理设施。原有提升泵房采用了3台潜污泵，其中1台常开，另外1台在待水量增大时启动并通过变频控制调节，剩余一台作为备用。该集水区的设计流量为660 m3/h，其有效水深为2 m，日均流量1.0×104 m3，总变化系数1.6。本设计新增一台功率20 kW、流量240 m3/h的潜污泵，扬程为15 m。

　　2.2膜格栅（建）

　　本项目拟在MBR中设置3个孔径1 mm的内部进流膜格栅，用于截留生活污水中的微细纤维，降低其对MBR过程中膜丝的不良影响，从而达到提高膜使用寿命的目的。为便于操作及维修，在膜式格栅渠的前后均设有闸门，便于检修。在操作时，将膜栅拦截下来的栅渣经斜槽送入螺旋压机压实，然后送入栅渣箱进行处理。另外，聚偏二氟乙烯中空纤维膜的公称直径为0.1μm，需要在膜面上加装适当的膜栅以保证系统的正常运行。此次使用的是一种内伸式膜栅，栅条间距为1 mm，过栅流速为0.8 m/s，栅前水深为1.3 m，确保了污水处理过程的高效稳定运行。土建及设备均按照规模建设，共设置了2台膜格栅，保证了系统运行的顺利进行。

　　2.3 AAO+MBR综合间

　　生化反应器是废水处理工艺中的关键环节，它被划分成多个区域，既能有效地去除水中的有机物，又能达到固液分离的目的。在AAO工艺中，厌氧、缺氧、好氧区共存，在厌氧区、缺氧区和好氧区的停留时间分别为10 h。污泥质量浓度6.5 g/L，污泥负荷0.1 kg BOD5/（kgMLSS·d），回流率200%，混合液回流率200%，供气量2 500 m3/h。

　　本研究设计了4条平行流动的廊道，每条廊道设置4条膜通道，设置3条膜组器，另设置1条膜组器供备用。该单元膜的面积为2 000 m2，其设计膜通量为15.68 L/h，水力停留时间1.5 h。膜处理工艺中，采用空气流速180 m3/min，设计污泥质量浓度为10 g/L。膜设备室内设有5台生产泵，水头12.1 m，动力7.5 kW；拥有2个清洗泵（1用1备），其流量120 m3/h，扬程13.5 m，动力6.5 kW；该系统共有3个清洗风扇（两用一备），其最大流量为34 m3/h，水头45.5 m，动力65 kW。

　　AAO段池尺寸为34.1 m×25.2 m×6.9 m，MBR膜池尺寸为34.1 m×14.55 m×13.25 m，MBR膜设备间尺寸为34.1 m×12.55 m×11.35 m。

　　2.4鼓风机房

　　在考虑距离居民区较近的污水处理厂设计中，曝气风机和膜吹扫风机被设置在专门的鼓风机房内，以减少噪音对周边环境的影响。为此，选择了空气悬浮风机，这种风机噪音较小。膜吹扫风机数量为2台，每台风压为43.2 kPa，风量为125 m3/min，功率为200 HP。2台曝气鼓风机，每台风压为80 kPa，风量为90 m3/min，功率为200 HP（149 kW）。风机利用变频控制技术，以提高系统的灵活性和效率。

　　2.5出水消毒间

　　出水消毒槽的面积为16.5 m×4.xx m×1.6 m，并配有100根紫外线管，可保证紫外线透过率≥65%。在灯管使用年限结束时，该杀菌装置可产生的紫外线辐射不少于20 000 Ws/cm2，以保证经过紫外线处理后的废水中的粪便大肠菌群数量不少于1 000。为了确保再生水回用过程中的杀菌作用，中水回用系统使用次氯酸钠对再生水回用系统进行了深度消毒。

　　3运行效果

　　根据生化系统运行参数和关键指标分析，系统的运行状况非常稳定且高效，各污染物去除效率见图2。MBR反应器溶解氧保持在4 mg/L，污泥质量浓度维持在10 g/L，回流比例合理设置，泥龄为25d。高回流比有助于保持各处理区域内的氧气和生物量平衡，促进有机物的降解。泥龄的合理设置确保了生物群落有足够的时间来有效处理底物。

　　3.1 COD、BOD5去除效率

　　全年运营数据显示，系统在处理CODCr指标方面表现显著。CODCr的进水值处于120.85～250.xx mg/L，CODCr出水值在24 mg/L以下，平均值为20.15 mg/L。对于BOD5指标，BOD5的进水值在41.56～145.87 mg/L，而BOD5的出水值维持在6.5 mg/L以下，平均值为4.32 mg/L。该系统的平均COD平均去除率为82.50%-93.xx%，年均去除率为87.40%；月平均BOD去除率最低达93.51%，年均去除率96.88%。

　　系统全年运营结果显示，有机物去除效率超过87%，但在春季初期温度较低、微生物活性下降的情况下，出水水质仍然远优于一级A标准要求。由于入水中BOD/COD的平均值在0.61左右，具有很好的生物降解性，所以对该过程的有机污染物的去除率很高。在保持高污泥浓度的情况下，通过生物膜对水体中溶解性大分子物质进行高效截留。有机物料在MBR中的接触时间比MBR中的要长，有机物的降解速度较快。

　　3.2脱氮效率

　　废水处理系统全年脱氮效果较好。总氮质量浓度为16.11~26.29 mg/L，出水总氮质量浓度维持在12.8 mg/L，平均值为9.76 mg/L。年平均去除率为54.25%，平均去除率为28.46%~62.18%。进水处氨氮质量浓度为8.57~17.43 mg/L，出水中氨氮质量浓度维持在4 mg/L以下，平均值为1.98 mg/L。月均去除率在76.28%~91.34%，年平均去除率为85.1%。

　　在污水处理系统中，膜工艺在适宜条件下能够有效降低COD/ρ（TN）比值，促进自养反硝化菌的生长和反硝化作用。然而，如果进水中的总氮含量偏低，即使出水达到排放标准，TN的去除率可能不会很高。例如，若进水TN浓度较低，处理后的出水TN浓度仅略有下降，导致TN的去除率不高。在本项目生物反应器中，维持高活性污泥浓度可以延长污泥龄，促使氮被硝化转化为硝态氮，而氨氮的降解率也会较高。反硝化作用一般发生在厌氧条件下，除保证厌氧环境，适宜的温度，充足的有机质，适合的pH之外，还需硝酸盐的参与。反硝化过程中，由MBR池、好氧池两个槽依次返回，但如果存在部分硝态氮未经反硝化直接排放，可能会使得TN去除率不高。因此，调整进水TN浓度、优化运行参数、监测硝态氮的循环情况，并考虑改进工艺等方面的措施有助于提高TN的去除率，进而提高系统的污水处理效率。

　　3.3磷去除效率

　　水厂全年TP进出水质的变化趋势为：入水总磷质量浓度为1.68~3.12 mg/L，3月到5月的调整阶段出水总磷质量浓度高于0.50 mg/L，其余月份均在0.40 mg/L以内。总磷的平均去除率为xx.53%~93.61%，年均去除率为86.68%。生物除磷要求污泥龄短，MBR系统污泥龄大，污泥排泥效率低。为保证出水总磷达标，需向膜池中投放絮凝剂的方法，采用化学除磷、生物除磷相结合的方法。本工艺中加入PAC进行化学除磷。

　　3.4 SS去除效率

　　由于膜组件的堵塞及膜结构的破坏，导致水体中悬沙质量浓度在xx~163 mg/L之间，初期出水中悬浮物质量浓度超过10 mg/L，最高达到12.58 mg/L。通过对该工艺的改造，出水中SS质量浓度稳定在5 mg/L以内，月平均去除率84.55%~98%，年均去除率93.5%。MBR技术采用聚偏二氟乙烯中空纤维膜，具有较高的过滤精度，能有效地去除细菌、致病菌，无需二沉池可达标出水。

　　4分析与讨论

　　AAO+MBR是一种结合了生物接触氧化（AAO）和膜生物反应器（MBR）的污水处理工艺，对COD、总磷和氨氮等污染物具有较高的去除效率。通常情况下，AAO+MBR工艺能够实现对这些污染物的去除率达到95%以上。AAO+MBR工艺结合了生物接触氧化和膜生物反应器的优点，生物接触氧化能够有效降解有机物，而膜生物反应器有效过滤固体颗粒和微生物，同时提高悬浮物的去除效率。这种组合优势使得AAO+MBR工艺在处理有机物和水量冲击时更加稳定和高效。

　　在冬季，总氮去除率通常难以达到理想水平，仅为60％左右。这主要由于进行反硝化反应的反硝化细菌在温度低于16℃时，细菌活性会受到抑制，从而影响了总氮的有效去除效果。

　　在污水处理系统中，维持适宜的污泥浓度对于提高微生物的浓度至关重要，能够有效地促进污水中有机物的去除效率。一般来说，污泥质量浓度在6 0009 000 mg/L的范围内被认为最有利于有机物的去除，可将出水中的总氮质量浓度降至0.3 mg/L以下。这主要是由于适宜的污泥浓度可以有效地减少回流水中的溶氧对反硝化反硝化的抑制，同时还可以起到强化硝化反硝化的作用。但是，当污泥质量浓度大于10 000 mg/L时，可能导致出水中总磷含量升高，需要引起重视和控制。

　　因此，在运行污水处理系统时，需要注意维持污泥浓度在适宜范围内，以确保微生物活性和反应效率。同时，定期监测和调整污泥浓度，以避免过高或过低对系统运行的不利影响。通过合理管理污泥浓度，有效提高污水处理系统的性能，实现更高效的有机物去除和氮磷污染物控制。

　　采用300 L的0.3%次氯酸钠，将其加热到35℃后，逆向注射到丝体内，浸渍1 h，膜压差可减小50%-80%。膜压差的增加速率与污泥状态及温度有关，在冬季，由于膜压差过大，当污泥浓度过低，有机物的去除效果不好时，膜压差快速增大。

　　经处理后，出水水质符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）中的一级A标准。由于系统规模较小，且膜丝吹扫风机连续运行，导致电耗稍高，未来在应用阶段设计时需进行节能优化。综上所述，该工艺在分散式小型污水处理场合的应用是可行的。

　　5结论

　　AAO+MBR工艺作为一种先进的污水处理方法，具有高效去除氮类污染物的潜力。然而，在实际应用中，需要注意冬季运行时的总氮去除效果可能受限的问题，针对不同季节的特点应该进行优化调整。同时，维持适宜的污泥浓度、合理清洗膜丝、节能优化设计等操作也是提高系统效率和氮类污染物去除率的关键。未来的研究可以进一步探讨AAO+MBR工艺在不同氮类污染物处理方面的优化策略，以提高系统的整体性能和稳定性。

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