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AOA 工藝，全稱 Anaerobic-Oxic-Anoxic（厭氧 - 好氧 - 缺氧）工藝，是傳統(tǒng) AAO 工藝的重要改進(jìn)和優(yōu)化變型。它主要針對(duì)傳統(tǒng) AAO 工藝在處理低碳氮比污水時(shí)存在的碳源競(jìng)爭(zhēng)和脫氮除磷效率受限問(wèn)題而發(fā)展起來(lái)的。

核心目標(biāo)

1. 高效脫氮除磷：在單一系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)生物脫氮和生物除磷的高效協(xié)同。

2. 優(yōu)化碳源利用：更合理地分配有限的有機(jī)碳源，優(yōu)先滿足生物除磷的需求，同時(shí)保證足夠的反硝化脫氮。

3. 解決矛盾：緩解聚磷菌和反硝化菌對(duì)碳源的競(jìng)爭(zhēng)矛盾。

工藝流程詳解

AOA 工藝的核心在于改變了反應(yīng)區(qū)的順序和功能，具體流程如下：

1. 厭氧區(qū)

? 進(jìn)水情況：進(jìn)水（含原水碳源）和來(lái)自好氧區(qū)的回流污泥（含聚磷菌）首先進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)。

? 主要反應(yīng)：

? 聚磷菌利用進(jìn)水中易生物降解的揮發(fā)性脂肪酸作為碳源和能源，將體內(nèi)儲(chǔ)存的聚磷酸鹽分解，釋放出正磷酸鹽到水中，同時(shí)合成細(xì)胞內(nèi)儲(chǔ)存物（如 PHB/PHV）。

? 部分復(fù)雜有機(jī)物被水解酸化菌分解為 VFAs，為聚磷菌提供底物。

? 功能：工藝的第一個(gè)反應(yīng)區(qū)，主要進(jìn)行聚磷菌的釋磷和有機(jī)物的水解酸化。

? 關(guān)鍵條件：嚴(yán)格厭氧（DO≈0），無(wú)硝酸鹽（NOx?）。

? 目的：為后續(xù)的好氧吸磷創(chuàng)造必要條件（使聚磷菌處于 “饑餓” 狀態(tài)）。

2. 好氧區(qū)

? 進(jìn)水情況：來(lái)自厭氧區(qū)的混合液進(jìn)入好氧區(qū)。

? 主要反應(yīng)：

? 硝化作用：氨氧化菌將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽，亞硝酸鹽氧化菌再將亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為硝酸鹽。

? 好氧吸磷：聚磷菌利用在厭氧區(qū)合成的儲(chǔ)存物（PHB/PHV）作為能量來(lái)源，大量吸收水中的正磷酸鹽，合成聚磷酸鹽儲(chǔ)存在體內(nèi)（遠(yuǎn)超過(guò)厭氧釋放的量），實(shí)現(xiàn)磷的去除（通過(guò)后續(xù)排泥）。

? 剩余的有機(jī)物被好氧異養(yǎng)菌氧化分解為 CO?和 H?O。

? 功能：工藝的第二個(gè)反應(yīng)區(qū)，主要進(jìn)行硝化作用、聚磷菌的好氧吸磷以及有機(jī)物的進(jìn)一步氧化分解。

? 關(guān)鍵條件：充足溶解氧（DO > 2mg/L）。

? 目的：完成氨氮的硝化、磷的過(guò)量吸收以及剩余有機(jī)物的礦化。

3. 缺氧區(qū)

? 進(jìn)水情況：來(lái)自好氧區(qū)的混合液（富含硝酸鹽）進(jìn)入缺氧區(qū)。

? 主要反應(yīng)：反硝化菌利用水中的內(nèi)源碳源或進(jìn)水中殘留的緩慢降解有機(jī)物作為電子供體（碳源），將硝酸鹽逐步還原為氮?dú)庖莩觥?/span>

? 功能：工藝的第三個(gè)反應(yīng)區(qū)，主要進(jìn)行反硝化脫氮。

? 關(guān)鍵條件：缺氧狀態(tài)（DO < 0.5mg/L），存在硝酸鹽（NO??）。

? 特點(diǎn)：由于主要的易降解碳源在厭氧區(qū)已被聚磷菌優(yōu)先利用，缺氧區(qū)可利用的碳源相對(duì)較少，因此反硝化速率可能較慢，需要足夠的停留時(shí)間。

? 目的：將硝化產(chǎn)生的硝酸鹽轉(zhuǎn)化為氮?dú)馊コ瓿擅摰^(guò)程。

關(guān)鍵特征與優(yōu)勢(shì)

1. 碳源優(yōu)先供給除磷：這是 AOA 區(qū)別于 AAO（Anaerobic-Anoxic-Oxic）最核心的優(yōu)勢(shì)。在厭氧區(qū)，易降解碳源首先且專一地提供給聚磷菌用于釋磷和儲(chǔ)存 PHB，最大限度地保障了生物除磷的效果，尤其適用于進(jìn)水碳源不足的情況。

2. 緩解碳源競(jìng)爭(zhēng)：將缺氧區(qū)置于好氧區(qū)之后，進(jìn)入缺氧區(qū)的硝酸鹽是由好氧區(qū)硝化產(chǎn)生的。此時(shí)，進(jìn)水中大部分的易降解碳源已在厭氧區(qū)被聚磷菌消耗掉，進(jìn)入缺氧區(qū)的碳源主要是難降解或緩慢降解的有機(jī)物以及微生物的內(nèi)源代謝產(chǎn)物，有效降低了聚磷菌和反硝化菌對(duì)同一優(yōu)質(zhì)碳源的直接競(jìng)爭(zhēng)。

3. 高效的除磷效率：由于聚磷菌優(yōu)先獲得了優(yōu)質(zhì)碳源，其釋磷和后續(xù)吸磷能力得到保障，通常能獲得比傳統(tǒng) AAO 工藝更高的生物除磷效率。

4. 良好的脫氮能力：雖然缺氧區(qū)碳源受限，但通過(guò)合理設(shè)計(jì)（足夠的缺氧區(qū)容積、較長(zhǎng)的污泥齡），利用內(nèi)源碳源和殘留的緩慢降解有機(jī)物，仍然可以實(shí)現(xiàn)有效的反硝化脫氮。

5. 簡(jiǎn)化回流：通常只需要污泥回流（將從二沉池沉淀下來(lái)的污泥回流到厭氧區(qū)）。取消了 AAO 工藝中從好氧區(qū)末端到缺氧區(qū)前段的硝化液內(nèi)回流，因?yàn)槿毖鯀^(qū)直接位于好氧區(qū)下游，硝化產(chǎn)生的硝酸鹽自然流入缺氧區(qū)，降低了能耗和系統(tǒng)復(fù)雜性。

6. 污泥齡設(shè)計(jì)：由于需要同時(shí)滿足硝化菌（長(zhǎng)泥齡）和聚磷菌（相對(duì)較短泥齡）的生長(zhǎng)需求，AOA 工藝的污泥齡通常設(shè)計(jì)得比單純除磷系統(tǒng)長(zhǎng)，比單純硝化系統(tǒng)短，是一個(gè)折中值（例如 10-20 天）。

AOA 與 AAO 工藝核心區(qū)別對(duì)比表

潛在的挑戰(zhàn)與局限性

1. 缺氧區(qū)反硝化速率較低：由于進(jìn)入缺氧區(qū)的碳源質(zhì)量較差（難降解 / 內(nèi)源），反硝化速率通常比傳統(tǒng) AAO 工藝的缺氧區(qū)慢。這需要更大的缺氧區(qū)容積或更長(zhǎng)的水力停留時(shí)間來(lái)保證脫氮效果。

2. 對(duì)進(jìn)水水質(zhì)波動(dòng)敏感：進(jìn)水碳源濃度和組成的波動(dòng)會(huì)影響厭氧區(qū)釋磷效果和缺氧區(qū)反硝化效果。

3. 溶解氧控制要求高：好氧區(qū)末端溶解氧需要精確控制，既要保證硝化完全，又要避免過(guò)高的 DO 隨混合液進(jìn)入缺氧區(qū)破壞缺氧環(huán)境，影響反硝化。

4. 污泥齡矛盾：硝化菌需要較長(zhǎng)泥齡，而聚磷菌在長(zhǎng)泥齡下可能發(fā)生二次釋磷。需要通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)和運(yùn)行參數(shù)（如排泥策略）來(lái)平衡。

5. 內(nèi)源反硝化效率：依賴內(nèi)源反硝化，其速率和程度相對(duì)較低。

適用場(chǎng)景

AOA 工藝特別適合于處理以下特點(diǎn)的市政污水或工業(yè)廢水：

1. 低碳氮比污水：即 BOD5/TN 或 COD/TN 較低的污水，碳源相對(duì)不足。

2. 對(duì)除磷要求較高：需要高效生物除磷，且希望盡量減少化學(xué)除磷藥劑用量的場(chǎng)合。

3. 現(xiàn)有 AAO 工藝升級(jí)改造：可通過(guò)調(diào)整隔斷和流態(tài)，將傳統(tǒng) AAO 的缺氧區(qū)移到好氧區(qū)之后，改造成 AOA 模式。

總結(jié)

AOA 工藝通過(guò)巧妙地調(diào)整反應(yīng)區(qū)順序（厭氧→好氧→缺氧），實(shí)現(xiàn)了碳源優(yōu)先供給生物除磷的核心目標(biāo)，有效緩解了傳統(tǒng) AAO 工藝中脫氮與除磷的碳源競(jìng)爭(zhēng)矛盾。它在處理低碳氮比污水時(shí)，尤其是在保證高效生物除磷方面，展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)。雖然缺氧區(qū)的反硝化效率可能因碳源受限而面臨挑戰(zhàn)，但通過(guò)合理的設(shè)計(jì)和運(yùn)行優(yōu)化（如保證足夠缺氧容積和泥齡），AOA 工藝仍然是一種高效、節(jié)能且應(yīng)用前景廣闊的同步脫氮除磷主流工藝。