摘要：本文介绍了徐州污水处理厂的概况，已经过三次建设，目前的处理规模是16.5成吨/日，采用由中国矿业大学环境与测绘学院张雁秋教授主持研究的改良型AO工艺，该工艺在我厂的应用，试运行结果显示，出水水质比二期扩建后的水质有明显的改善，特别是氨氮去除率已达90以上，彻底改善了奎河对下游的污染。该工艺具有较多优点，特别表现在氨氮90%以上的去除率是在好氧停留时间仅用3.1小时的条件下得以实现的，该工艺具有一定的应用推广价值。
关键词：工艺改造 改良型AO 脱氮 污泥反硝化 多点进水
1.前言
徐州污水处理厂是淮河流域首先建成的第一家城市污水处理厂，主要负责处理徐州市奎河流域排放的生活污水和工业废水。该工程总设计规模为13.5万吨，计划分两期建设，一期实施10万吨/日，二期增扩3.5万吨/日。目前我厂已经过三次建设，1994年12月份完成工期工程的建设，处理规模达到10万吨/日，采用普通活性污泥法工艺；1998年12月份完成二期扩建工程建设，使处理规模达到16.5万吨/日，采用的处理工艺与一期工程相同；2002年5月完成工艺改造工程，处理规模不变，污水处理工艺采用由中国矿业大学环境与测绘学院张雁秋教授研究的改良型AO工艺，工艺改造后的试运行效果良好，出水水质稳定、达标。
2.工艺改造前的状况
徐州污水处理厂一期工程是利用奥地利政府贷款项目，总投资1.5亿元人民币，全套引进国外污水处理设备，污水处理采用普通活性污泥法工艺，污泥处理采用重力浓缩后加药脱水，再行外运填理的方法，设计进、出水水质为：
| 项 目 进、出水 | ||||
一期工程完工后，运行正常，各项设计指标都能得以有效实施，至1997年，由于我市环保部门加强了对工业污染点源的治理力度，污水处理厂的进水水质得到了明显的改善，而且随着工业的发展和城市的规模扩大，污水排放量有明显的增加，市政府决定提前实施二期扩建工程。
二期扩建式工程经过1998年一期工程，投资4100万元人民币，将处理规模增至16.5万吨/日，原污水处理工艺不变，污泥处理采用脱水后烘干制作有机复混肥的工艺，有效解决了污泥外运所产生的二次污染问题。设计进、出水水质为：
| 项 目 进、出水 | ||||
二期扩建后的工艺流程简图如下：
二期扩建工程竣工后，运行改良处理后的出水稳定达标，由于工艺过程没有脱氮流程，出水氨氮指标持续超标，不能解决尾水排放造成水体富营养化的问题。二期扩建后的实际进出水浓度如下：
| 项 目 进、出水 | |||||
3.工艺改造的背景和原则
3.1工艺改造的背景
奎河源于云龙湖，由西北至南穿越整个市区，出市区后经铜山黄桥进入安徽，汇淮河后入洪泽湖，市区河段长9.3km，环绕在建筑密集，居住人口集中的老城区，汇水面积为32km2。奎河受上游云龙湖水库上、下游闸坝的控制，平时几乎无清水补给，污水主要来自城市的生活污水和工业废水，已成为徐州市区一条排污沟。
奎河两岸工厂及居民排放的污水均通过管道或直接排入奎河，黑臭现象日益加剧，随着徐州污水处理厂一期工程的建成和奎河污染治理一期截流工程的实施，情况有了很大改观。此外点源治理步伐的加快进一步改善了奎河的水质。
污水经过二级生化处理后，除了新颁布的氨氮标准外，出水水质能够达到“城市污水处理厂污水排放标准”，即pH=6.5—8.5，SS≤30mg1，BOD５≤30mg/1，cr≤120mg/1。
但由于：
1)淮河治理工程及奎河变清和污水资源化对水质的要求高于该标准：
2)管道截污后，污染负荷将有所回升；
3)管道截污后，丧失了奎河的水量水质调节功能；污水厂进水浓度和进水量变化幅度趋于变大；
4)目前对污水处理厂出水没有溶解氧要求，但作为回用河道的景观水，溶解氧是一个非常重要的指标，需要在工艺上加以补充考虑，采取有效措施稳定处理效果，在可能条件下尽可能提高处理水水质，减少回用障碍。
根据中国矿业大学环境与测绘学院张雁秋教授在《奎河水质达标与资源化工程关键技术研究》课题的初步研究，为满足污水处理厂尾水作为市区景观用水及下游断面达标的要求，需要徐州污水处理厂进一步提高出水水质，徐州市环保局根据各方面情况提出了徐州污水处理厂的排水要求是：cr≤70mg/1，BOD５≤20mg/1，NH３—N≤15mg/1。徐州污水处理厂原有工艺难以达到上述要求，在平均水量15.87万吨/日状况下，出水平均为67.3mg/1，而出水平均BOD５为16.4mg/1，在进水平均BOD５小于100mg/1的情况下，去除就明显小于90。由于我厂曝气池的好氧停留时间仅为3.1小时，氨氮的去除更无法满足，近两年来出水氨氮浓度一般大于20mg/1。因此需对污处理厂进行工艺改造和运行优化。
3.2工艺改造的原则
考虑徐州经济发展水平及厂内现有条件，确定改造主案时，考虑了以下5个方面原则：
(1)工艺改造是在二期扩建的基础上进行的。
(2)污水处理厂总平面布置力求少改动，尽量利用前期工程处理设施，进行挖潜改造，占地面积较小，充分利用现有场地，节约工程费用，且施工容易；
(3)污水处理设备、仪表的选用首先立足国内，对目前暂不能生产或质量尚未过关的部分考虑适当引进；
(4)脱碳(BOD５、)、脱氮效率都较高
(5)操作管理较为方便，运行费用增加不多。
根据徐州市环保局的要求，本次工艺改造采用中国矿大环境与测绘学院张雁秋教授研究开发的改良型AO工艺，设计进出水指标为：
| 项 目 进、出水 | |||||
4.改良型AO工艺介绍
改良型AO 是根据本厂实际情况和上述改造原则而研究开发的，工艺流程如下图所示：
工艺流程说明：
(1)污泥回流至缺氧池之前，污泥回流比根据运行调试控制在20-80之间，缺氧池内为缺氧状态；
(2)缺氧池配水量为总进水量的50左右，其余部分分为四次配入后续曝气池中；
(3)第二曝气池由一次配水改为三次配水，由一级完全混合改为三级完全混合串联运行，改造前后进方法见下图：
(4)剩余污泥由缺氧池排出
(5)污泥处于缺氧—好氧的反复循环中。
(6)初沉池改为缺氧池
5.改良型AO工艺的试运行效果
工艺改造工程于2002年5月完成，进行调试和试运行。在调试初期，先用原工艺进行活性污泥培养，污泥培养完成后，将四个缺氧池逐个投入运行，至7月份逐步完成工艺的运行转型，实现了新工艺的运行，开始按照不同配水比和不同回流比的试运行，10月25日，全部实现了各项设计指标，而且出水氨氮明显优于预期指标，实际运行结果所示：
| 项 目
进、出水 |
||||||||
| 进水 | ||||||||
| 6月份平均 |
172 |
|||||||
| 7月份平均 |
123 |
|||||||
| 8月份平均 |
147 |
|||||||
| 9月份平均 |
139 |
|||||||
| 10月份平均 |
154 |
|||||||
| 10月25-31日 |
154 |
|||||||
| 11月1-25日 |
141 |
|||||||
6.改良型AO工艺的特点
本工艺是由中国矿业大学环境与测绘学院研究人员近年来根据中国国情开发的一种高效脱碳、脱氮工艺，是通过实验研究及使用活性污泥法计算机优化设计软件技术，结合我厂的实际需要而研究开发的，具有总停留时间短，运行费用较低的显著优点，吸附沉淀反硝化是本工艺的核心过程。
采用此工艺地徐州污水处理厂进行工艺改造，其主要特点是：
(1)回流污泥与部分进入吸附沉淀反硝化池(原初沉池，以下简称反硝化池)中废水的有机物发生吸附沉淀，通过排出剩余污泥将部分悬浮物、胶体分子及少量溶解性大分子去除，既降低后续曝气池的有机负荷，又节省部分曝气动力；
(2)在反硝化池内进行部分反硝化，部分硝态氮与有机物这两种污染物在反硝化菌的作用下相互作用，同时降低后续曝气有机负荷并节省一定曝气动力；
(3)整个系统污泥浓度高，污泥总量大，污泥龄长，慢速生长的硝化菌从而避免被系统稀释出去，系统内有足够的硝化菌生物量，因为硝作化用明显；
(4)第二曝气池为三级完全混合式串联运行，从反应动力力学分析，串联运行的要原先并联运行的反应效率更高。
(5)由于系统内生物总量比其他常规工艺要高得多，因此活性污泥系统稳定性明显增强，抗受冲击负荷的能力明显提高。
7.主要结论
我厂采用改良AO法工艺对原有工艺改造效果明显：
1.大幅度提高了原有出水水质，BOD5、、SS和氨氮稳定达标，并且远低于设计标准；
2.该工艺脱氮效果显著，去除可达90左右；
3.改造后增强了 工艺运行的稳定性，具有抑制污泥膨胀的作用，整个夏季中未发生污泥膨胀(改造前每个夏季均要发生8-10次)；
4.大幅度减少剩余污泥量，方便污泥的处置。
该工艺在诸多方面，如工艺效果，稳定性和污泥处理等方面具有很大的优越性，具有进一步研究和推广应用的价值。