竖向多级A/O（生态组合塘）工艺探讨

黄兆惠林曦　李峰（.温州市环境监测中心站，浙江　温州　5000；.温州市环境保护设计科学研究院，浙江　温州　5000；.浙江省排污权交易中心，浙江　杭州　00）

竖向多级A/O（生态组合塘）工艺探讨

黄兆惠1林曦2李峰3
（1.温州市环境监测中心站，浙江温州325000；2.温州市环境保护设计科学研究院，浙江温州325000；3.浙江省排污权交易中心，浙江杭州310012）

简述了竖向多级A/O（生态组合塘）工艺处理机理及组成，通过应用实例，介绍了污水处理效果和工艺特点，分析了底泥蓄积消化过程和工艺环保技术优势与短处，为建设生态型污水处理厂提供新的思路和借鉴。

竖向多级AO；生态组合塘；污水处理

随着我国污水处理标准的提高以及工艺研究的深入，A/O工艺也在不断发展，并衍生出多种变形工艺，其中竖向多级A/O处理工艺近年来因为其系统化、资源化和生态化的特点而广受关注。

1　竖向多级A/O处理工艺机理及组成

1.1处理机理

竖向多级A/O池（生态组合塘）是一个由生物（如：细菌、藻类、原生动物、后生动物、水生植物、高等水生动物）及非生物（光照、风、温度、有机物、PH值、溶解氧、N及P营养元素等）部分构成的人工生态系统。系统中的生物组成部分，是由多条食物链构成组合塘中各种生物相互依存、相互制约的复杂的生态系统。通过厌氧、缺氧、好氧、吸附、沉淀、氧化、吹脱等多种生化和物化过程，实现了有机污染物、N和P营养元素的降解和去除，而系统中的非生物部分则提供了保障生物系统有效运行的外在条件。

1.2系统组成

竖向多级A/O池不同于传统A/O池水平布置，其主体是一个水深大于6m的塘体，由污泥稳定储存区、厌氧区、缺氧区、好氧区等竖向（自下而上）叠加而成，及最终的深度处理区。在缺氧区、好氧区中，安装由曝气器、填料、混合液回流设施等组成的拼装式生化组合装置，在深度处理区布设了生物浮岛。采用在污泥区上多点上向流布水，相当于并排布置了多个竖向A2/ O。污水进入反应池后，向上依次流经厌氧区、缺氧区，汇入缺氧、好氧区，通过多级缺氧与好氧重复操作来替代单级连续缺氧与好氧操作，并把所需处理的污水量按一定比例分别进入各级缺氧段，充分利用原水中的有机碳源进行反硝化，提高总氮去除率，使污水得到净化，最后经深度处理区沉淀、吸附处理后，排出竖向多级A/O池。

2　竖向多级A/O与传统A/O工艺对比

某污水处理厂建于2013年，采用竖向多级A/O处理工艺，规划用地86亩，总设计处理能力8万吨/日，总投资2.52亿元，吨水造价3150元。已建一期（含二期、三期土建），投资1.76亿元，一期设计处理能力1.8万吨/日，设计出水水质执行GB18918-2002的一级A排放标准。目前实际处理量1.7万吨/日（二期正在设备安装），平均电耗0.21 Kwh/吨水，平均药剂费0.044元/吨水，进出水水质见表1。

表1　进出水水质　mg/l

从以上数据来看，吨水造价、占地面积、电耗及污水处理效果，竖向多级A/O处理工艺与传统AO处理工艺略占优势。差异较大的是吨水药剂费，传统A/O处理工艺药剂费约0.06～0.09元/吨水，前者明显低于后者，其主要原因是节省了剩余生化污泥浓缩和脱水处理的费用。

从2014年至2015年期间运行情况来看，竖向多级A/O池出水总磷浓度通常在0.7～1.6mg/l之间，必须增加物化除磷工艺，才能确保出水一级A标准。竖向多级A/O池除磷效果低于传统AO处理工艺的主要原因是没有剩余污泥外排，生化除磷功能削弱。

从工艺流程来看，竖向多级A/O工艺无须进行剩余生化污泥处理，减少污泥浓缩池、生化污泥脱水和干化设施建设，减少了投资和运行费用。另一方面，由于采用多级多点布水和安装拼装式生化组合装置，相应增加了建设和运行费用。

从总体厂貌来看，竖向多级A/O工艺主体构筑物由于采用池塘构造，水面浮植有美人蕉、海洋之心等水生植物，厂区内犹如花园式的人工湿地，景观明显优于传统A/O工艺。

3　底泥消化与蓄积

3.1可生物降解底泥消化机理

竖向多级A/O池底泥主要有三个来源：进水中悬浮物的沉降、无机污泥的沉降、生化污泥的沉降。按其组成可分为可生物降解部分和不可生物降解部分。

可生物降解部分通过厌氧分解过程转变为CO2、CH4、小分子可溶性有机物以及生物残渣。生物残渣降解缓慢，将累积于塘底缓慢降解，而其余物质最终会通过各种途径离开底泥层，进人大气或返溶于塘水体，重新参与塘内的各种变化过程。

3.2不可生物降解部分底泥组成

塘中底泥的蓄积主要是不可生物降解部分的增加，其组成主要为污水厂进水中的不可降解及惰性悬浮固体的沉积。从总体上看，塘中底泥蓄积总量随运行时间不断增加，运行时间足够长之后，主要是不可生物降解部分的增加。这部分底泥需定期清理，一般15-25年清理一次。

3.3底泥蓄积实例分析

北京市某污水处理厂竖向多级A/O池（生态组合塘）水深10.8m，运行5年后，通过实测发现，塘底竖向形成了两个明显的污泥层分区：密实区和松散区。密实区平均厚度0.17m，平均含水率、有机质含量、容重分别为30.7%、5.1%、1.65T/m3；松散区平均厚度0.511m，平均含水率、有机质含量、容重分别为91.5%、31.5%、1.03T/m3。密实区污泥层厚度逐年增加，松散区污泥层厚度基本恒定。竖向多级A/O池（生态组合塘）污泥区高度1.5m，按目前污泥蓄积速度推算，该厂污泥清理年限为29年，泥层厚度0.99m。

4　竖向多级A/O（生态组合塘）工艺技术特点

与传统A/O处理工艺相比，竖向多级A/O处理工艺具有如下优点：

（1）处理过程异味大幅度减少。一般污水处理厂臭味主要来自于格栅拦截杂物、剩余污泥、厌氧池。竖向多级A/O池通过上层水封作用，降低了塘底厌氧污泥产生的异味，除臭成本大幅度降低。

（2）污泥产量很少，且已稳定化和无机化，污泥一般15-25年清理一次，避免了传统污水处理厂处置污泥过程中产生二次污泥，较好地解决了制约污水处理过程中落实污泥减量化、无害化、稳定化的难点问题。

（3）无须污泥、混合液回流操作，无须生化污泥处理，运行操作简单，对操作者要求较低，污水处理厂定员少，运行成本低。

（4）池体内设有填料，具有活性污泥法和膜法处理两种功能，抗冲击负荷能力强、处理效果好的特点。

（5）通过浮力板的浮力实现生化单元上浮，不存在传统生化单元填料的固定问题，安装和检修方便。

（6）实现了污水污泥处理和构筑景观的有机结合。竖向多级A/O池面可见部分为水生植物，池表面为生化处理后的清水，时常可见飞禽停驻或飞翔在池面，厂区犹如水生态公园，可以与自然生态景观媲美，改变了传统污水处理厂黑色或棕色污水池面、臭气飘逸的现象，使污水处理厂融入到了城市园林中，环境效果得到了凸显，从而使周边土地升值。

但同时，竖向多级A/O处理工艺的应用也受到如下一些限制：

（1）无剩余污泥外排，生化除磷能力降低，因此末端必须设置药剂除磷设施。

（2）土池结构不适合地下水位高的地区；

（3）竖向多级A/O池采用多级多点布水装置，增加运行维护难度，提高技术要求。

因此，在选择竖向多级A/O处理工艺时一定要注意因地制宜，扬长避短。

5　结语

竖向多级A/O工艺不仅具有传统AO工艺在投资、运行管理、运行费用和运行稳定性等方面的优势，而且具有无须建设常规污水处理厂的剩余生化污泥浓缩、脱水等处置设施、无厌氧池臭气排放的优点，既可营造生态景观、改善生态环境，又可融入到城市绿化中，使周边地价增值，具有较好的经济效益、环境效益和广阔的应用前景。

［1］蒋展鹏，杨宏伟.环境工程学，高等教育出版社，2013.3.

［2］张志杰.环境工程手册-水污染防治卷，高等教育出版社，1996.10.