改进AAO工艺在埃塞俄比亚布雷污水处理厂中的应用

付亚平

摘要：依托埃塞俄比亚布雷综合农业工业园（BIAIP）污水处理厂项目，提出了一种改进AAO污水处理工艺，应用于实际工程后，对完成试运营期的进出水进行连续150d水质监测。监测结果表明：所提出的改进AAO工艺，有效促进了磷的释放和强化反硝化作用，可快速去除溶解性有机物，使得污水处理后各指标得到大幅度降低，总氮浓度TN去除率平均值为88.1%，总磷浓度TP去除率平均值为87.7%，总悬浮物浓度TSS去除率平均值为96.8%，5日生化需氧量浓度BOD5去除率平均值为98.3%，化学需氧量浓度COD去除率平均值为92.2%。同时，改进AAO工艺能够有效地去除污水中的杂质，具有较高的去除率，且具有较好地适应污水的杂质浓度的剧烈变化和较好的抗冲击负荷能力。

关键词：改进AAO工艺；埃塞俄比亚；污水处理厂；杂质

0   引言

随着城市化进程的推进，污水处理已经成为一个日益重要的问题，埃塞俄比亚的布雷市作为该国的一个重要城市，也面临着这样的问题[1]。埃塞俄比亚的污水处理质量低下，不仅对当地居民的生活、工作和健康造成了影响，也对环境造成了严重的污染。

为了防止封闭水系统中的富营养化，并满足日益严格的污水排放标准，选择最佳的污水处理艺实现深度脱氮和除磷，对于水资源的高效利用和水生态的有效保护具有十分重要的意义[2-3]。基于AAO工艺在城市污水处理中的广泛应用，本文在原有的基础工艺上提出了一种改进AAO污水处理工艺，并通过现场水质监测的手段验证该工艺的有效性。

1   工程概况

布雷综合农业工业园区位于埃塞俄比亚布尔镇管辖下的阿姆哈拉国家区域州，该地毗邻连接亚的斯亚贝巴和巴希尔达尔的联邦公路，厂址距首都亚的斯亚贝巴约400km，距布雷镇4km，距拜尔达尔镇156km。

布雷综合农业工业园（BIAIP）由多种类型的食品加工和制造厂组成，园区占地260多公顷。由于布雷综合农业工业园每天会产生大量生活生产污水，为此必须建设污水处理厂，对生活生产污水进行处理。污水经处理达标后排放或作为中水水源进行回用，以保持周边环境不受污染。

拟建污水处理厂将在农业工业园内建设污水厂规划用地面积24028.7m2，一期规划12558.7m2，预留扩建用地11470m2。污水处理厂新建工程内容包括厂区内污水处理工艺构筑物、生产附属房屋的工艺管线、建筑、结构、给排水、暖通、电力、通信设计等，污水厂内建筑物包括综合楼、门卫、提升泵房、中水泵房、发电机房、风机房、污泥贮存间等。污水厂内构筑物包括格栅井、污水调节池、水解池、SBR进水池、SBR生化池、污水出水池、中水回用水池、污泥浓缩池、污泥调节池、污泥消化池等。

目前，工艺园区污水管网已经建成，并铺设至拟建污水处理厂大门外。设计废水日均流量为3000m3/d或125m3/h，设计废水最大小时流量为375m3/h。布雷综合农业工业园（BIAIP）污水处理厂的进出水指标要求如表1所示。

2   改进AAO工艺的污水处理工艺

2.1   格栅处理

改进AAO污水处理工艺流程如图1所示。处理时，来自综合农业产业园内不同处理单元的生产及生活污水排入污水处理厂，通过格栅去除较大的悬浮物、浮渣、纤维物质和固体颗粒物质，以确保后续处理机组和泵正常运行，减少后续处理的处理负荷，并防止管道和泵堵塞[4]。

格栅井尺寸为7.5m×2.4m×4.5m，进水泵房直径5.5m，高度7.6m，格柵井内设置手动粗格栅、机械细格栅和螺旋输送机各1台，进水泵房设置污水提升泵3台，两用一备，将污水提升至后续反应单元。

2.2   调节池处理

调节池的调节作用，减小了污水进水流量及水质不均匀对处理构筑物的影响，并将单位时间的处理水量降低。利用隔油除砂设备进一步将污水中的砂砾和含油物质滤除，减少污水生化处理负荷[5]。调节池共1格，为半地下式钢筋混凝土结构，结构尺寸为18.0m×16.0m×6.5m，调节池内设置搅拌器2台，潜水提升泵3台，一体化隔油除砂设备1套。

2.3   水解池处理

进入水解池后，利用水解池内的微生物对有机污染物进行分解，将大分子有机物分解成简单小分子，达到水解酸化的目的。降低废水的COD，提高废水的BOD与COD比值，提高可生化性，有利于后续反硝化碳源利用及好氧处理，池底污泥排入污泥浓缩池[6-8]。水解池分为2格，为半地下式钢筋混凝土结构，单格净尺寸为10.0m×8.0m×8.0m。水解池内设置排泥泵2台，布水器及补水分配系统2套。

2.4   缺氧前区和厌氧前区处理

基于传统的AAO工艺，本文提出其改进工艺为：进入SBR进水池之前，设置缺氧前区和厌氧前区，缺氧前区一方面起到缓冲的作用，同时也具有促进磷的释放和强化反硝化作用；在厌氧前区中污水的溶解性有机物能够被快速去除，从水解池流入的硝化液中硝酸盐和亚硝酸盐通过反硝化得到去除，同时厌氧区还能防止污泥产生膨胀的作用[9]。

2.5   SBR进水池处理

然后经SBR进水池，进入SBR生化池中。SBR进水池主要是提高SBR生化池的进水均匀性和调节流量的作用。SBR生化池中分为厌氧区、缺氧区和好氧区。沉淀污泥部分回流进入厌氧区，部分剩余污泥排入污泥浓缩池。SBR进水池共1格，为半地下式钢筋混凝土结构，结构尺寸为16.0m×6.0m×8.0m。SBR进水池内设置潜水提升泵4台。SBR生化池分为4格，为半地下式钢筋混凝土结构，单格尺寸为23.0m×11.0m×6.0m。

2.6   SBR出水池处理

处理后的上清液进入SBR出水池，通过加压泵加压经过过滤系统后进入中水回用水池，过滤设备主要用于对出水进一步过滤，消除出水中的杂质。采用NaClO消毒，加药间内设置NaClO发生装置、NaClO投加装置、两个溶盐罐和两个储药罐，用来溶解及储存药剂。SBR出水池为1座半地下式钢筋混凝土结构，尺寸为13.0m×8.0m×6.0m，SBR出水池内设置潜水提升泵3台。

2.7   污泥池处理

各池的污泥收集后，依次经过污泥浓缩池、污泥调节池、污泥消化池，进一步降低污泥的含水率，提高其稳定性后，污泥被泵入压滤机。污泥中的水被压滤形成硬饼，当压力达到1.2MPa时，冲压过程结束，污泥饼由压滤机排出[10]。污泥脱水系统包含叠螺脱水机，含进料泵、加药装置，处理完污泥含水率60%～65%。经过压滤脱水，产生的污泥饼贮存在污泥贮存间，定期外运。

污泥浓缩池为半地下式钢筋混凝土结构，直径8.0m，高度5.0m，污泥浓缩池内设置中心传动浓缩机1套。污泥调节池为半地下式钢筋混凝土结构，直径4.3m，高度5.4m，对污泥进行混凝和絮凝处理，以提高污泥脱水性能，污泥调节池内设置污泥搅拌器1台[11]。污泥消化池分为一座三格，为半地下式钢筋混凝土结构，工艺尺寸为23.0m×9.0m×5.0m。通过污泥好氧消化，使污泥中微生物处于内源呼吸阶段进行自身氧化，降解和稳定污泥中的有机物，污泥消化池内设置曝气系统3套。

除臭系统采用低温等离子+光氧化催化+活性炭一体化除臭系统，设备置于调节池池顶，收集调节池、水解池中散发的气体，处理完全后排放[12]。

3   改进AAO工艺的污水处理效果分析

为了研究AAO工艺的污水处理效果，对污水处理厂试运营结束后，在总进水管口与总排水管口进行取样，试验分析化学需氧量浓度COD、5日生化需氧量浓度BOD5、总悬浮物浓度TSS、总氮浓度Total N和总磷浓度TotalP5个指标的变化情况，取样监测时间为150d，结果如图2至图6所示。

3.1   进出水总氮浓度TN

从图2中可以看出，在监测时段内，进水总氮浓度TN呈现剧烈的变化，总氮浓度TN最大值为69.9%，最小值为30.4%，平均值为49.6%，标准差为11.2%。处理后的污水出水口总氮浓度TN得到大幅度降低，总氮浓度TN最大值为8.8%，小于总氮浓度TN出水10%的限值要求（如表1所示），最小值为2.1%，平均值为5.6%，标准值为1.9%。总氮去除率最大值为96.5%，最小值为73.7%，平均值为88.1%，标准值为4.9%。

由此表明，改进AAO工艺能够有效地去除污水中的氮元素，并且具有较好地适应污水的杂质浓度的剧烈变化，具有较好的抗冲击负荷能力。

3.2   进出水总磷浓度TP

从图3中可以看出，在监测时段内，进水总磷浓度TP呈现剧烈的变化，总磷浓度TP最大值为12.9%，最小值为2.1%，平均值为7.8%，标准差为3.2%。处理后的污水出水口总磷浓度TP得到大幅度降低，总磷浓度TP最大值为1.5%，小于总磷浓度TP出水2%的限值要求，最小值为0.1%，平均值为0.8%，标准值为0.4%。总磷去除率最大值为97.8%，最小值为68.8%，平均值为87.7%，标准值为6.7%。

由此表明，改进AAO工艺能够有效地去除污水中的磷元素，并且具有较好地适应污水的杂质浓度的剧烈变化，具有较好的抗冲击负荷能力。

3.3   进出水总悬浮度浓度TSS

從图4中可以看出，在监测时段内，进水总悬浮物浓度TSS呈现剧烈的变化，总悬浮物浓度TSS最大值为697.1%，最小值为455.4%，平均值为580.8%，标准差为7.4%。处理后的污水出水口总悬浮物浓度TSS得到大幅度降低，总悬浮物浓度TSS最大值为24.7%，小于总悬浮物浓度TSS出水30%的限值要求，最小值为10.0%，平均值为17.8%，标准值为4.2%。总悬浮物浓度TSS去除率最大值为98.4%，最小值为94.9%，平均值为96.8%，标准值为0.8%。

由此表明，改进AAO工艺能够有效地去除污水中的悬浮物，具有较高的去除率，并且具有较好地适应污水的杂质浓度的剧烈变化，具有较好的抗冲击负荷能力。

3.4   进出水5日生化需氧量浓度BOD5

从图5中可以看出，在监测时段内，进水5日生化需氧量浓度BOD5呈现剧烈的变化，5日生化需氧量浓度BOD5最大值为779.6%，最小值为501.8%，平均值为643.6%，标准差为82.0%。处理后的污水出水口5日生化需氧量浓度BOD5得到大幅度降低，5日生化需氧量浓度BOD5最大值为14.9%，小于5日生化需氧量浓度BOD5出水20%的限值要求，最小值为5.0%，平均值为10.3%，标准值为2.9%。5日生化需氧量浓度BOD5去除率最大值为99.2%，最小值为97.1%，平均值为98.3%，标准值为0.5%。

由此表明，改进AAO工艺能够有效地去除污水中的杂质，具有较高的去除率，并且具有较好地适应污水的杂质浓度的剧烈变化，具有较好的抗冲击负荷能力。

3.5   进出水化学需氧量浓度COD

从图6中可以看出，在监测时段内，进水化学需氧量浓度COD呈现剧烈的变化，化学需氧量浓度COD最大值为1481.1%，最小值为301.6%，平均值为909.3%，标准差为361.9%。处理后的污水出水口化学需氧量浓度COD得到大幅度降低，化学需氧量浓度COD最大值为89.8%，小于化学需氧量浓度COD出水100%的限值要求，最小值为22.5%，平均值为60.2%，标准值为16.7%。化学需氧量浓度COD去除率最大值为97.5%，最小值为80.6%，平均值为92.2%，标准值为3.6%。

由此表明，改进AAO工艺能够有效地去除污水中的杂质，具有较高的去除率，并且具有较好地适应污水的杂质浓度的剧烈变化，具有较好的抗冲击负荷能力。

4   结束语

本文以埃塞俄比亚布雷综合农业工业园（BIAIP）污水处理厂为研究对象，提出了一种改进AAO污水处理工艺，应用于实际工程后对完成试运营期的进出水进行连续150d水质监测，得到以下几个结论：

基于传统的AAO工艺，提出其改进工艺为：进入SBR进水次之前，设置缺氧前区和厌氧前区，缺氧前区一方面起到缓冲的作用，同时也具有促进磷的释放和强化反硝化作用；在厌氧前区中污水的溶解性有机物能够快速被去除，从水解池流入的硝化液中硝酸盐和亚硝酸盐通过反硝化得到去除，同时厌氧区还能防止污泥产生膨胀的作用。

污水处理后各指标得到大幅度降低，总氮浓度TN去除率平均值为88.1%，总磷浓度TP去除率平均值为87.7%，总悬浮物浓度TSS去除率平均值为96.8%，5日生化需氧量浓度BOD5去除率平均值为98.3%，化学需氧量浓度COD去除率平均值为92.2%。

由此表明，改进AAO工艺能够有效地去除污水中的杂质，具有较高的去除率，且具有较好地适应污水的杂质浓度的剧烈变化，具有较好的抗冲击负荷能力。

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