AOA(厌氧-好氧-缺氧)工艺通过重构传统生物脱氮除磷流程,解决了低C/N比污水深度脱氮难、能耗高、外加碳源依赖性强等行业痛点,已成为当前市政污水厂“节能、降耗、提质”升级的主流选择之一。


作为一种针对污水处理厂提标扩容需求的改进污水处理技术,生物强化PM-AOA工艺主要由大连宇都环境工程技术有限公司推广和应用。该技术将改性悬浮载体与AOA工艺相结合,可显著提升脱氮除磷效率及有机物去除能力,有效解决现有污水厂在排放标准提高(如达到地表水IV类或更高标准)及处理规模受限背景下的改造难题。


6月8—10日,第九届长三角排水大会在上海市隆重召开。200余位业内专家、学者齐聚一堂,交流分享长三角地区排水与污水处理经验成果。大连宇都环境工程技术有限公司受邀出席大会,公司副总经理魏洪波作题为《污水厂提标扩容生物强化PM-AOA工艺》的专题报告,结合技术原理、产品性能与实际工程案例,全面阐述了PM-AOA工艺的核心优势、改性悬浮载体特点以及落地应用成效。

PM-AOA工艺整体概述

魏洪波首先介绍了PM-AOA工艺的基本定义与核心架构。该工艺是改性悬浮载体+AOA相结合的生物强化工艺,即在厌氧、好氧、缺氧全部或部分工艺段投加改性悬浮载体,并同步优化工艺运行参数,具备极限脱氮除磷、节能降耗、运行稳定达标三大核心效果。


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魏洪波指出,PM-AOA是高阶版AOA工艺,融合了AOA与MBBR两大技术优势,增加了微生物的多样性和浓度,充分利用原水碳源进行内源反硝化。相比传统工艺,整套技术可实现多项利好:无需外加碳源,可做到更好的处理效果,更少的剩余污泥,更短停留时间,更高抗冲击性,更低的曝气量。曝气能耗节约10%-30%,药剂消耗量降低50%-80%,污泥产量减少10%-15%,综合效益十分突出。

分区域工艺强化原理

AOA工艺从前至后分成厌氧、好氧、缺氧三个主要工艺段,魏洪波分别对好氧区、缺氧区的载体应用逻辑与技术作用进行拆解,讲解不同区域投加改性悬浮载体的设计思路与技术亮点。


1、好氧区投加改性悬浮载体


魏洪波介绍,传统AOA工艺存在一个矛盾点:好氧区域既要完成氨氮去除,又易造成内碳源提前消耗。这一矛盾点在进水氨氮浓度较高或者水温较低的水厂尤为突出,而在好氧区投加悬浮载体,可有效破解这一难题,载体可以快速的富集硝化菌,在很短的时间内产生硝化反应,保留内碳源到后缺氧区释放,强化极限脱氮的效果。相较常规AOA工艺,可再节约10%-20%的曝气能耗。


在此基础上,悬浮污泥可维持较短泥龄,聚磷菌活性与除磷效果进一步得到提升。


2、缺氧区投加改性悬浮载体


在缺氧区投加改性悬浮载体,能够大幅增加反硝化菌附着位点,提升微生物多样性与生物活性,强化内源反硝化脱氮与反硝化除磷效果。同时改性载体易富集厌氧氨氧化菌,推动厌氧氨氧化反应发生,进一步提升总氮去除效率,让深度脱氮能力再上一个台阶。

中试试验:工艺性能实测验证

为直观体现PM-AOA工艺的技术优势,魏洪波展示了两组平行中试对比试验数据。


魏洪波介绍,本次中试设置两套尺寸完全一致的AOA试验设备,一组投加改性悬浮载体(PM-AOA工艺),另一组不投加载体(常规AOA工艺),处理规模:50m³/d,污泥双回流可调范围为50%-200%,生化池停留时间11.9h,试验自2024年12月持续运行至今。


夏季工况下,两套系统在不外加碳源的情况下,运行效果都很好,出水总氮最低0.4mg/L,氨氮最低0.04mg/L,总磷最低0.1mg/L,均可以稳定达标;针对冬季低温工况,魏洪波对比了两组设备在12℃水温下的运行状态:未投加载体的常规AOA系统受低温影响,停留时间加长到18h,但出水指标还是有明显波动;而PM-AOA工艺停留时间继续维持11.9h,依旧能够稳定达标,充分证明PM-AOA工艺具有很好的抗冲击性和处理效率。


魏洪波用“三省两高一易”概括PM-AOA工艺在污水厂的提标改造中的突出优势:


1.占地省:在原位进行改造,无需新增用地;

2.工期省:采用模块化安装最快3天可以完成一组池子改造;

3.投资省:比传统工艺减少40%以上,节省成本;节省运行费用25%以上;

4.高标准:可提标至准四类以上;

5.高保障:系统运行稳定,抗低温、抗冲击性强;

6.易提标:水厂进一步提标时,只需补充投加填料即可,可与原有工艺灵活选择,相互切换。

核心材料:改性悬浮载体性能详解

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魏洪波介绍,改性悬浮载体是PM-AOA工艺发挥效能的核心。采用PM-AOA工艺,需要在不同的工艺段中投加改性悬浮载体,载体上附着最适合的微生物,生物量大,生物相丰富,活性高,流态好,是提高系统污染物处理效率的关键。


大连宇都拥有24年相关研发生产及应用经验,改性悬浮载体是采用酶促进配方,将高分子改性,是生物技术与新材料技术相交叉的高新技术,被评为国际领先,拥有国家发明专利的产品。核心产品和技术通过了国家环保部以曲久辉院士为组长的专家组进行的技术成果鉴定,改性悬浮载体获评国际领先产品,MBBR工艺被认定为国际先进工艺。改性悬浮载体还荣获国家技术发明奖二等奖


1、普通非改性填料的短板


魏洪波首先剖析了市面普通非改性填料的诸多缺陷:大多为直接采用PP、PE等材质直接加工而成,不抗紫外线、不耐老化;表面光滑、亲水性差,挂膜速度慢;表面带负电,与微生物电荷不匹配,生物亲和性差、生物易脱落;比重轻,运行时漂浮于水面,流化效果差,运行能耗偏高。


2、宇都改性悬浮载体五大核心优势


针对普通非改性填料的弊端,宇都对填料进行改性,让填料更适合应用在污水处理系统中。结合技术研发成果,魏洪波逐一讲解了自研改性悬浮载体的五大核心特性:


亲水性大幅提升:亲水性提升33%,更利于流化,更易挂膜、流化效果更佳;


亲电性优良:改性后表面带正电荷,污水中的微生物是带负电的,生物亲和性好,生物活性高;


表面粗糙度高:有效比表面积大幅增加,微生物附着位点更多,挂膜时间显著缩短,污水处理效率同步提升;


比重合理、节能流化:微生物挂膜后比重约1g/cm³,仅需少量曝气即可实现均匀流化,无需辅助曝气,可节约曝气能耗15%以上。同时载体在移动过程中可切割气泡,提升氧利用率,更进一步降低曝气能耗。


使用寿命长:产品抗紫外线、抗老化、机械强度高,软硬合适、抗摩擦,正常工况下使用寿命可达20年以上,运行安全可靠。


3、载体应用效果对比


魏洪波展示镜检与运行数据:相较于普通载体,宇都改性悬浮载体3天即可完成挂膜,硝化菌丰度提升2-4倍。与非改性填料相比,改性悬浮填料挂膜后,微生物相更加丰富,活性更好。


在长期运行过程中,投加改性载体的系统污染物降解速度更快,且最终去除效果更好,出水水质更稳定,综合处理效果全面优于传统填料。


4、多功能专用载体分类


魏洪波介绍,针对不同水质、不同处理目标,公司研发了多款功能性专用载体,精准匹配各类应用场景。例如硝化功能填料、反硝化功能填料、厌氧氨氧化填料、氧化还原介体填料。


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同时,改性悬浮填料适用性非常广泛,改性填料可以投加到好氧、缺氧、厌氧不同工艺段,并且几乎可以与所有现有的工艺相结合,如A2O、五段式Bardenpho、氧化沟、SBR等。

典型工程案例分享

魏洪波结合多个已落地的标杆项目,直观展示PM-AOA工艺与改性悬浮载体在新建、提标改造项目中的实际应用成效。


1、深圳福永水质净化厂二期

该项目为新建半地埋式污水厂,处理规模22.5万m³/d,该项目在2024年荣获了“全球水奖”——“年度最佳市政污水项目”。


在该项目中,填料分别投加在厌氧池、好氧池、缺氧池中。该水厂生化池水深9.5m,让厌氧、缺氧池填料均匀流化是该项目一个巨大的考验,大连宇都选用厌缺氧专用功能填料并经过缜密的设计,最终确保了厌缺氧池填料的流化效果。


该项目目前已经运行三年多时间,在不投加碳源的情况下出水TN可以低至3mg/L,TP低至0.1mg/L,总氮去处率高于95%,系统的气水比不足3:1,好氧池采用高效节能的疏导系统,,非常节能。在夏季水厂经历了瞬时水量冲击达到了200%的情况,系统依然能稳定运行并达标,充分证明了PM-AOA工艺抗冲击的优越性。


2、另外对杭州七格污水处理厂一、二期提标改造项目(60万吨/日)、营口市西部污水处理厂(10万吨/日)、汕尾市东部水质净化厂(10万吨/日)、深圳龙华水质净化厂(15万吨/日)等几个代表案例做了相关介绍。

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