探讨AAO工艺在处理城市污水节能降耗的控制技术

摘要：随着城市化脚步的不断加快，各个城市的污水排放也倍增了不少，而污水的排放不仅会影响人们的生活，也会直接影响城市的整洁。对污水的处理就显得尤为重要，本文主要根据笔者自身的工作经验提出了建立AAO工艺离散化前馈控制策略的方法，进行了生物反应过程应对进水负荷和控制条件变化的缓冲特性分析。在此基础上，在前馈控制策略中综合考虑了进水负荷的影响，计算了进水负荷动态变化条件下的控制条件，提高了前馈控制的准确性，最终在AAO工艺上实现了出水达标排放和运行能耗降低的目标。

关键词：AAO工艺；城市污水；节能降耗；控制

0城市污水处理厂的发展

自从改革开放以来，我国的城市化的脚步不断加快，城市的人口也随之逐年的增加，工业也不断加入进来，生活的污水的排放量自然是成倍的增长。近年来，为了及时完善的处理好城市的污水，减轻水环境的压力，我国在城市污水处理厂方面取得了迅速发展。据统计，截至10年底，全国已建成2157座污水处理厂，在建污水处理厂有1949座。当然在保证城市污水处理“量”的过程中，城市污水处理的“质”也随之面临着不断地新的挑战。随着城市人口的集中及工农业的发展，水体的富营养化问题日益严重，人们对污水处理提出了更高的要求。怎样才能够更经济更有效地从污水中去除造成水体富营养化的两种主要元素氮和磷，成为污水处理研究的热点。许多污水处理厂为了满足新的排放标准，将面临着现有处理工艺的改造、运行方式的改变和出水水质的改善等问题。

近些年来，由于经济基础的不断地进步，科学技术也在不断地进步当中，现如今AnaerObic-AnOxic-Oxic　（AAO）工艺已是我国城市污水处理工艺中最为常见的一种污水脱氮除磷工艺，其处理出水的达标排放和运行过程的节能降耗对于保护我国地表水环境具有重要的意义。由于受到进水负荷波动等因素的影响，AAO工艺通常较难保持稳定高效的污染物去除能力。目前已建的污水处理厂一般都是通过稳态设计方法确定构筑物尺寸和运行参数，设计中使用较大的安全系数来克服进水的动态变化，保证系统运行过程的安全。这一方面增加了处理系统的建造成本，另一方面也使得处理工艺绝大部分时间内运行在非满负荷条件下，导致系统的运行能耗的升高。

一、城市污水处理系统的控制

二、　AAO工艺运行中的问题

AAO工艺的目标就是达到脱氮除磷的效果，即在保证COD和SS　去除效果的前提下脱氮除磷，脱氮和除磷相比，脱氮优先，其次是除磷，因为脱氮很难用化学方法完成，而除磷比较容易用化学方法实现，当碳源不足时，一般可以用加药的方法除磷。目前国内运行的污水处理厂普遍存在入水负荷变化较大的问题，最高瞬时进水量和最低瞬时进水量相差2-4　倍，运行中瞬时负荷变化比较剧烈。

针对入水的大幅度动态变化，一般均会采用较大的安全设计系数，所以国内的A2/O工艺的设计条件一般是够用的，而运行过程中的主要问题是当高负荷时能够达到满足反应器运行效果良好的溶解氧条件，而在低负荷时就会使好氧反应器内的溶解氧过高，同一区域的高溶解氧浓度可以达到7-8mg/L，低溶解氧浓度只有0.2-0.3mg/L，同时同一反应器内部的分布也很不均匀，并且可以通过回流而影响到厌氧和缺氧区的溶解氧浓度，厌氧段达不到厌氧状态，缺氧段有的也达不到缺氧状态，破坏反应条件，导致工艺脱氮除磷效果不好。

三、　AAO工艺的控制策略

AAO　工艺过程中，生物除磷脱氮工艺处理污水效果与DO、内回流比r、外回流比R、泥龄SRT、污水温度及PH　值等有关，其中回流和好氧段曝气能耗是污水厂耗能主要的组成，在保证出水水质的条件下，针对入水水量和水质的动态变化，综合考虑工艺构型特点、各处理单元性能、硬件设备功效，优化工艺运行过程，提高工艺运行的精确性，使反应池内生态环境达到最优状态，通过精确的曝气和回流，降低需氧量并减少回流，在出水达标的情况下，提高运行效率，以达到节能减耗的目的。

AAO　工艺主要的可控制变量有排泥量、外回流比、内回流比、曝气量及分配方式。其中，排泥量常用于调整活性污泥系统的污泥龄，或维持一定的反应区污泥浓度，需要调整的频率比较低，且排泥量也受到实际污水处理厂污泥处置能力的限制，所以在前馈控制策略中不作考虑。而外回流、内回流以及曝气却直接和以小时为单位快速变化着的进水负荷相互作用，共同决定了活性污泥系统的动态处理效果，因此它们的设定值需要跟随进水负荷动态调整。

对于AAO　工艺中的三个主要控制变量：外回流量、内回流比以及溶解氧设定值，都可以根据进水负荷进行控制。考虑到在生产实际中氨氮浓度易于测量，且对于同一污水处理厂进水氨氮占总氮的比例较为稳定，可以用进水的氨氮负荷来表征总氮负荷。因此，在前馈控制中，使用进水COD负荷、氨氮负荷及COD　与氨氮浓度的比值（C/N）作为监测自变量，根据其不同的数值水平调节A2/O　工艺的各项运行参数。

四、控制策略的应用

采用基于进水负荷的前馈—反馈控制系统，运用上述控制策略对具有脱氮除磷功能的AAO工艺进行运行控制，在保证出水水质达到排放标准的前提下可以实现节能降耗的目标。

五、结束语

综合以上所述，本文在提出了建立AAO工艺离散化前馈控制策略的方法的同时，进行了生物反应过程应对进水负荷和控制条件变化的缓冲特性分析。在此基础上，在前馈控制策略中综合考虑了进水负荷的影响，计算了进水负荷动态变化条件下的控制条件，提高了前馈控制的准确性，最终在AAO工艺上实现了出水达标排放和运行能耗降低的研究目标。