ao法與aao法雖同屬于生物污水處理法，但兩者的對比研究卻少見報道，本文通過濟(jì)陽縣污水處理廠工藝改進(jìn)前后的水質(zhì)對比，對兩種污水處理工藝進(jìn)行了對比分析，為城鎮(zhèn)污水處理廠工藝的選擇提供了一定的依據(jù)。

一、ao、aao去除性能對比分析

1、cod去除性能對比

污水處理工藝對有機(jī)物的去除能力是表征工藝效能的主要指標(biāo)之一，cod的大小直接反映污水中有機(jī)物含量的多少。

通過數(shù)據(jù)處理分別對兩種工藝進(jìn)出水cod濃度、cod去除率，進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)，結(jié)果顯示：兩種工藝進(jìn)水cod無顯著差異，出水cod、去除率差異顯著，aao工藝對cod的去除明顯好于ao工藝。

原因在于ao工藝中，缺氧段的反硝化反應(yīng)可以消耗掉污水中的一部分有機(jī)物，但大部分有機(jī)物是通過好氧降解去除的，而濟(jì)陽縣污水處理廠一期工程ao工藝好氧段水力停留時間短，曝氣池容積小，曝氣量不夠，導(dǎo)致有機(jī)物去除效果不好。

而aao工藝中，大部分有機(jī)物在厭氧段被聚磷菌轉(zhuǎn)化為phb儲存在細(xì)胞中，部分有機(jī)物在缺氧段通過反硝化反應(yīng)去除，廢水進(jìn)入好氧段時，cod濃度已基本接近排放標(biāo)準(zhǔn)，在好氧段會得到進(jìn)一步降解。

有研究表明，aao工藝厭氧段的cod去除率最高可達(dá)到80%以上，而缺氧段的去除率平均低于10%。

2、脫氮性能對比

近年來，隨著環(huán)境水體水質(zhì)的富營養(yǎng)化程度不斷加劇和污水排放標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，尋找一種有效的脫氮工藝已成為當(dāng)前污水處理廠設(shè)計(jì)中的重要問題之一。aao工藝和ao工藝都具有生物脫氮功能，且兩種工藝脫氮原理相同，都為反硝化脫氮。

通過對兩種工藝進(jìn)出水tn濃度、tn去除率，進(jìn)行差異顯著性實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明：兩種工藝進(jìn)水tn無顯著差異，出水tn、去除率差異顯著，aao工藝對tn的去除明顯好于ao工藝。

在反硝化脫氮工藝中，硝態(tài)氮是出水總氮中的主要物質(zhì)，硝態(tài)氮在缺氧段的去除率可以高于90%。有研究指出，控制缺氧區(qū)出水硝酸鹽濃度為1mg/l～2mg/l，可最大程度提高tn去除率，并能充分利用cod提高缺氧區(qū)反硝化能力。好氧區(qū)混合液中含有大量硝態(tài)氮，通過內(nèi)循環(huán)回流到缺氧區(qū)，在缺氧區(qū)進(jìn)行反硝化反應(yīng)。

濟(jì)陽縣污水處理廠ao工藝缺氧段hrt太短，僅為1.8h，少于aao工藝的3.46h，且內(nèi)回流比為50%～100%，小于aao工藝的150%～250%，導(dǎo)致脫氮功能不及aao。并且ao工藝脫氮效果不及aao工藝穩(wěn)定，受外界因素（溫度、c/n比等）影響大。

3、除磷性能對比

水中磷含量超標(biāo)，同樣也會導(dǎo)致微生物大量繁殖，浮游生物生長旺盛，出現(xiàn)富營養(yǎng)化狀態(tài)。反硝化除磷技術(shù)的出現(xiàn)是對傳統(tǒng)生物除磷理論的一種突破，不僅可以解決傳統(tǒng)工藝中存在的矛盾問題，還有利于實(shí)現(xiàn)污水的可持續(xù)處理。

通過對兩種工藝進(jìn)出水tp濃度、tp去除率，進(jìn)行差異顯著性實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明：兩種工藝進(jìn)水tp無顯著差異，出水tp、去除率差異顯著，aao工藝對tp的去除明顯好于ao工藝。

原因在于濟(jì)陽縣污水處理廠一期工程ao工藝沒有設(shè)置厭氧釋磷段，而在生物除磷過程中，聚磷菌只有在厭氧段進(jìn)行充分的放磷，才能保證在缺氧段、好氧段有良好的吸磷效果，此工藝對磷的去除僅僅是通過微生物的同化作用。

而aao工藝的除磷主要由聚磷菌來完成。一般來說，聚磷菌在缺氧段、好氧段攝取的磷量比在厭氧段釋放的磷量要多。有研究表明，aao工藝平均吸磷量和平均放磷量的比例為1.28，且缺氧段的吸磷量高于好氧段的吸磷量。

4、去除性能對比總結(jié)

綜上，對有機(jī)物、氮、磷的去除aao工藝都要明顯好于ao工藝，尤其是除磷，由于ao工藝無厭氧段，只能通過微生物的同化作用去除一小部分的磷，所以對磷的去除有要求的不要選擇此種工藝或者增加化學(xué)除磷。

二、溫度對ao、aao脫氮除磷的影響

1、溫度對兩種工藝cod去除的影響

溫度對aao工藝cod的去除影響不大，即使溫度低于5攝氏度，cod的去除率也可以達(dá)到85%以上，這說明溫度對聚磷菌轉(zhuǎn)化有機(jī)物的影響不大。

而ao工藝對cod的去除，往往會隨著溫度升高，在5-15攝氏度之間有個降低，隨后又升高。這可能是由于氣候處于冷暖交替時，系統(tǒng)內(nèi)菌群數(shù)量及其結(jié)構(gòu)會發(fā)生變化，系統(tǒng)內(nèi)優(yōu)勢種群逐步由喜好一種溫度的菌群向喜好另一種溫度的菌群演替，從而影響對有機(jī)物的處理能力。

2、溫度對兩種工藝脫氮的影響

溫度對兩種工藝脫氮的影響都比較明顯——兩種工藝都是隨著溫度的上升，tn去除率有明顯的提高。特別是ao工藝，當(dāng)溫度高于15攝氏度時，tn去除率幾乎呈線性增長。

溫度增強(qiáng)兩種工藝的脫氮性能的原因，一方面是因?yàn)闇囟鹊纳哂欣诨钚晕勰辔⑸锏纳L繁殖，提高同化氮元素的效率；另一方面是因?yàn)闇囟壬咭苍鰪?qiáng)了系統(tǒng)中硝化菌與反硝化菌的代謝活力，使系統(tǒng)反硝化脫氮能力增強(qiáng)。

一般認(rèn)為，硝化細(xì)菌最適宜的生長溫度為25-30攝氏度。當(dāng)溫度小于15攝氏度時硝化速度明顯下降，硝化細(xì)菌活性也大幅降低。當(dāng)溫度低于5攝氏度時，硝化細(xì)菌的生命活動幾乎停止。

值得一提的是，有時即使低溫狀態(tài)下（低于5度），兩系統(tǒng)的tn去除率也不會低于40%，這就說明低溫時兩系統(tǒng)主要依靠活性污泥中微生物的同化作用來脫氮。

3、溫度對兩種工藝除磷的影響

從實(shí)際狀況來看，溫度升高aao工藝對磷的去除率相應(yīng)提高，尤其是溫度高于20攝氏度后，tp去除率趨于穩(wěn)定。

這是因?yàn)樯锍椎年P(guān)鍵是依靠聚磷菌的除磷活性，而溫度增高，有利于增加聚磷菌的活性，提高磷的去除率。

而ao工藝對磷的去除隨溫度變化的規(guī)律性不強(qiáng)，無明顯相關(guān)性。這是因?yàn)?span style="font-family: helvetica, sans-serif;">ao工藝無厭氧段，不存在聚磷菌存活的條件，對磷的去除僅僅依靠微生物的同化作用，所以溫度對此工藝微生物的同化作用影響不大。

三、進(jìn)水c/n比對ao、aao脫氮除磷的影響

1、進(jìn)水c/n比對兩種工藝cod去除的影響

對于aao工藝來說，無論c/n比值如何，cod的去除率基本保持穩(wěn)定。

有資料表明，大部分cod在厭氧區(qū)被聚磷菌利用合成為胞內(nèi)儲存物pha，平均利用率在75%-85%之間，大約10%的cod進(jìn)入缺氧區(qū)，幾乎沒有剩余的易生物降解有機(jī)物進(jìn)入好氧區(qū)，因此該工藝可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)水碳源的充分利用，受有機(jī)物負(fù)荷沖擊影響小。

而c/n比對ao工藝cod的去除有一定的影響。通過濟(jì)陽縣污水處理廠數(shù)據(jù)來看，c/n比大于10后，隨著c/n比增大，cod去除率有小幅度地降低，有機(jī)物負(fù)荷對系統(tǒng)產(chǎn)生了沖擊。

2、進(jìn)水c/n比對兩種工藝脫氮的影響

a/o工藝隨c/n比增大，tn去除率幾乎成線性下降，有機(jī)物濃度對硝化過程產(chǎn)生率嚴(yán)重影響。

這是因?yàn)橄趸?xì)菌是自養(yǎng)型細(xì)菌，有機(jī)物濃度不是它的生長限制因素，有機(jī)物濃度過高會使增殖速度快的異養(yǎng)型細(xì)菌迅速繁殖，優(yōu)先利用了水中的氧，自養(yǎng)型細(xì)菌得不到優(yōu)勢，活性受到抑制，影響了硝化反應(yīng)的進(jìn)行。

而在aao工藝中，有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，當(dāng)進(jìn)水c/n比從5增加到9時，tn去除率穩(wěn)步上升，c/n比為8.9時，tn去除率高達(dá)83.2%，然而當(dāng)c/n比從9增加到14時，tn的去除率不升反降。

在某一區(qū)間增長，tn去除率也隨之穩(wěn)步上升，但當(dāng)c/n比增長至某一數(shù)值，且tn去除率達(dá)到最高后，tn的去除率隨c/n比增長而下降。

主要原因與ao工藝相同，c/n比增加導(dǎo)致自養(yǎng)菌在系統(tǒng)中的數(shù)量越來越少，硝化效率降低，從而總氮去除率降低。有資料顯示，在沒有儲存內(nèi)碳源的情況下，實(shí)現(xiàn)完全反硝化的最小理論c/n比為2.86，但實(shí)際所需值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于此數(shù)。

3、進(jìn)水c/n比對兩種工藝除磷的影響

c/n比對aao工藝除磷效果影響較大，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，當(dāng)進(jìn)水c/n比從5增加到9時，tp去除率逐步增加。

這主要是因?yàn)檫M(jìn)水c/n比低時進(jìn)水碳源不足，而回流污泥中含有大量硝酸鹽，硝酸鹽消耗了大量cod，從而導(dǎo)致厭氧區(qū)放磷不充分，系統(tǒng)除磷率降低。

而當(dāng)進(jìn)水c/n比從9增加到14時，總磷的去除率下降，尤其是c/n比大于11時總磷去除率幾乎成線性下降。

這是因?yàn)樵谙鄬^高的有機(jī)負(fù)荷時，進(jìn)水中的有機(jī)物并不能在厭氧段被聚磷菌完全利用，而剩余的過量有機(jī)物會促進(jìn)聚磷菌的生長，從而導(dǎo)致活性污泥中聚磷菌所占比例降低，影響除磷效果。

進(jìn)水c/n比對ao工藝除磷效果的影響不大，主要是因?yàn)?span style="font-family: helvetica, sans-serif;">ao工藝對磷的去除僅僅是通過微生物的同化作用，而c/n比對同化作用影響不大。

四、進(jìn)水c/p比對ao、aao脫氮除磷的影響

1、進(jìn)水c/p比對兩種工藝cod去除的影響

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，ao工藝對cod的去除率隨c/p比變化的規(guī)律性不強(qiáng)，無明顯相關(guān)性，可見c/p比不是影響ao工藝有機(jī)物去除效果的主要因素。

而對于aao工藝來說，無論進(jìn)水c/p比如何變化，其對cod的去除率都高于85%。

相關(guān)研究指出，高于79%的cod在厭氧區(qū)被消耗，用于合成細(xì)胞內(nèi)部儲存物pha，而在缺氧區(qū)6%-11%的cod用于細(xì)胞生長和反硝化消耗，在好氧區(qū)幾乎沒有出現(xiàn)cod的消耗，因?yàn)榧?xì)胞死亡后，細(xì)胞壁等難降解物質(zhì)又進(jìn)入混合液中，使cod增大。

2、進(jìn)水c/p比對兩種工藝脫氮的影響

c/p比對ao工藝脫氮效果的影響無明顯規(guī)律，tn去除率上下波動幅度比較大。這可能是由于除c/p比之外的其他因素對ao工藝脫氮的影響勝于c/p比。

c/p比對aao工藝脫氮效果影響不明顯，盡管c/p比變化幅度較大，但tn去除率卻相對穩(wěn)定。

這主要是因?yàn)橐话阄鬯?span style="font-family: helvetica, sans-serif;">c/p比比較高，過量的cod進(jìn)入缺氧區(qū)會抑制磷的吸收，而在缺氧區(qū)c/n比總是高于實(shí)際需求的最小值，反硝化菌會利用過量的外碳源迅速進(jìn)行反硝化，不影響tn的去除。

3、進(jìn)水c/p比對兩種工藝除磷的影響

在aao工藝中，當(dāng)c/p比低于80時，磷的去除率上下波動明顯。當(dāng)c/p比高于80時，磷的去除率穩(wěn)定在85%以上，出水磷濃度小于0.5mg/l，系統(tǒng)對磷的去除率基本不再受其他因素影響，說明在aao系統(tǒng)中進(jìn)水c/p比高于80時，就可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定高效的出水水質(zhì)。

這是由于高c/p比時，進(jìn)水提供的碳源高于厭氧區(qū)釋放磷所需的碳源量，因此磷的去除率較高。當(dāng)c/p較低時，受cod的限制，聚磷菌吸磷能力下降，導(dǎo)致除磷效率低。

對于ao工藝來說，c/p比對其除磷效果的影響無明顯規(guī)律，這說明c/p比對微生物同化作用的影響不大。