AMAO系列节能技术介绍及应用案例

摘要

摘要：污水处理水量逐年增长，出水标准一提再提，污水处理厂工艺越来越多样化，也越来越复杂化，对运行人员的要求提高，同时设备维护量，运行费用也在增加。所以，挖潜污水处理工艺节能潜力，优化设备，降低运行人员的劳动强度，降低运行成本势在必行。基于以上出发点，我院研发了AMAO系列节能技术，并在国内大规模推广应用，节能效果明显。

污水处理过程消耗的能源主要包括电能和燃料、药剂等，其中，电耗约占总能耗的60%～90%。目前，我国城市污水处理厂电耗的平均水平为0.29kWh/m ³ ，82%以上的污水处理厂能耗高于0.440 kWh/·m ³ ，与欧美等发达国家相比差距较大。我国每年污水处理约消耗100×10 ⁸ kWh电能，如果能耗降低25%，则可以节约电能25×10 ⁸ kWh，因此，我国污水处理节能降耗的空间是巨大的。

污水处理厂耗电量与工艺、设备以及管理水平有着直接关系。因此，要想实现污水处理厂的节能降耗，应该重点从污水工艺、设备以及污水厂的运行管理三方面进行研究。基于以上出发点，我院从污水处理工艺以及配套设备出发，研发了 AMAO系列节能技术。

0 1

AMAO系列节能技术介绍

（ 1）多段多级AO除磷脱氮（AMAO）工艺

AMAO工艺是采用多段进水技术，将生物池依次设置成一级厌氧/好氧区+多级缺氧/好氧区，污水在生物池中依次经历厌氧/好氧、缺氧/好氧、缺氧/好氧……的环境，上一级好氧区的硝化液直接进入下一级缺氧区进行反硝化，无需内回流（脱氮率要求高的项目也可以结合最后一点配水量增加内回流）；采用多段进水方式，按一定比例将污水分别配入厌氧区和各级缺氧区，为聚磷菌和反硝化菌及时提供碳源，同时降低了好氧区的有机负荷，提高了好氧区内硝化菌对异养菌的竞争力；AMAO工艺创造了聚磷菌、硝化菌和反硝化菌各自适宜生长的环境，提高了活性污泥中聚磷菌、硝化菌和反硝化菌的比例和活性，实现高效除磷脱氮；二沉池回流污泥回流到厌氧区，也可部分回流到各级缺氧区，在生物池内创造出由高到低的污泥浓度梯度。多级AO交替的运行方式，通过多段配水形成较高的污泥浓度，实现污泥减量。由于 AMAO工艺的平均污泥浓度高，生物总量大，因此该工艺较其它工艺在同等条件下，所需生物池容积更小，节省占地面积，降低工程投资。

多段多级 AO除磷脱氮工艺流程图如图1-1所示。

图 1-1 多段多级AO除磷脱氮工艺流程图

（ 2）水力混合搅拌系统

活性污泥法工艺中，要求活性污泥与污水实现充分混合，以达到去除污染物的最佳效果。在厌氧区和缺氧区，为防止活性污泥在生物池内沉积，通常需要设置机械搅拌设备。一般情况下，机械搅拌设备的故障率较高，需经常进行维修或更换，使得设备的运行维护负担大大增加，运行管理难度较大，同时还增加了污水处理厂的能耗。

用水力混合搅拌替代机械混合搅拌，可以解决以上问题。水力混合搅拌系统是利用污水处理流程上液位高差产生的势能，转化为动能，通过导流板的导流作用，实现活性污泥与污水的充分混合。由于取消了生物池内的机械搅拌器，可免除运行和维护费用，实现节能降耗 [2]。

该技术特点：

1）通过设置导流板形成导流搅拌、配水混合、气体搅拌和液位调节的合理设置，使污水在整个流程上形成“水平推流＋局部混合+上下折返”的流态。

2）通过设置液位调节系统，调节生物池内的液位高程，可以调节导流板处的液位高度和过水流速，从而清除生物池液面的浮泥（渣）。

3）取消了生物池内的机械搅拌器，可免除运行和维护费用，实现节能降耗。

（ 3）AMAO生物反应池

为了使 AMAO工艺优点最大程度发挥，同时降低工程造价和提高运行的便捷度，发明了该池型将污水处理工艺布局与土建结构设计有机结合起来。

污水通过进水渠分多段进入生物池内厌氧区和缺氧区，来自二沉池的回流污泥通过回流污泥渠进入厌氧区，污水和回流污泥通过水力混合导流板，利用水力混合搅拌装置替代传统的机械搅拌设备，形成分段混合整体推流的水力流态，好氧区设置的曝气系统同时具备多级渐减曝气的系统特征，作为导流墙的隔墙与生物反应池壁形成整体水力流态系统。具有工艺布局合理、水流顺畅、土建结构简单、处理效率高、使用成本低等优点，改善了池体结构受力条件，提高结构安全性，方便运行管理，降低基建投资和运行维护费用。

该技术特点如下：

① 厌氧区，缺氧区和好氧区各自独立一个廊道，这样布局可以充分考虑配水系统，水力混合搅拌系统，曝气系统，以及池中污染物分布和降解特点，节省投资，运行管理人员操作简单。

② 好氧区每一级都是一个独立的曝气系统，设置调节阀、流量计便于独立计量和控制。

③ 曝气管道呈枝状布置，主管设置在好氧区的进水端，随着污染物浓度降低，每一级好氧区末端需气量也在降低，这样设置便于好氧区末端溶解氧控制。

AMAO工艺池型结构图如图1-2所示。

图 1-2 多段多级AO除磷脱氮工艺池型结构图

0 2

AMAO系列节能技术应用案例

（ 1）天津市某污水处理厂

在天津市某污水处理厂，进行规模5×10 ⁴ m ³ /d的多段多级AO除磷脱氮工艺生产性试验，并与同期运行的AAO工艺（规模40000m ³ /d）进行对比，分析多段多级AO除磷脱氮工艺的节能降耗效果。

多段多级 AO除磷脱氮工艺与AAO工艺的运行费用对比如表2-1和表2-2所示，主要针对混合液内回流泵运行费、剩余污泥运行费、污泥处理药剂费进行了对比。

根据对表2-1中数月的生产运行数据进行分析，多段多级AO除磷脱氮工艺在混合液内回流泵运行费、剩余污泥运行费、污泥处理药剂费方面明显低于AAO工艺。在处理水量比AAO工艺多10000m ³ /d的情况下，多段多级AO除磷脱氮工艺每月的运行成本反而比AAO工艺低39.6%左右。

从表 2-2中的吨水运行费用对比表可以更加直观的看出多段多级AO除磷脱氮工艺的节能降耗效果，混合液内回流泵吨水运行费用比AAO工艺可节省100.0%，剩余污泥泵吨水运行费用可节省42.8%，污泥浓缩药剂费可节省25.2%，污泥脱水药剂费可节省25.3%，总的吨水运行费用比AAO工艺可节省51.7%。

表 2-1 多段多级AO除磷脱氮工艺与AAO工艺月运行费用对比表

	AAO工艺	多段多级 AO除磷脱氮工艺	节省
	（水量为 40000m ³ /d）	（水量为 50000m ³ /d）
	运行费用（元 /月）	运行费用（元 /月）
搅拌系统	27706	0	100.0%
混合液内回流泵运行费用	51149	0	100.0%
剩余污泥泵运行费用	1243	888	28.6%
污泥浓缩药剂费	61955	57920	6.5%
污泥脱水药剂费	31028	28960	6.7%
总计	173081	87768	49.3%

表 2-2 多段多级AO除磷脱氮工艺与AAO工艺吨水运行费用对比表

	AAO工艺	多段多级 AO除磷脱氮工艺	节省
	（水量为 40000m ³ /d）	（水量为 50000m ³ /d）
	吨水运行费用（元 /吨水）	吨水运行费用（元 /吨水）
搅拌系统运行费用	0.023	0	100.0%
混合液内回流泵运行费用	0.0426	0	100.0%
剩余污泥泵运行费用	0.0010	0.0006	42.8%
污泥浓缩药剂费	0.0516	0.0386	25.2%
污泥脱水药剂费	0.0259	0.0193	25.3%
总计	0.1441	0.0585	59.4%

（ 2）云南省某市污水处理厂二期改建工程

云南省某市污水处理厂二期改建工程，处理规模为8×10 ⁴ m ³ /d，采用多段多级水力混合搅拌系统代替传统机械搅拌。其生物池厌氧区廊道宽3.9m，设置竖向导流板，板间距为6m；缺氧区廊道宽6.42m，设置竖向导流板，板间距为6.4m。该工程现已通水运行，导流板的设置可充分满足污水处理的工艺要求，水力混合搅拌效果良好，现出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A排放要求。

多段多级水力混合搅拌系统的设置，为该工程节省了搅拌器 24台，其中功率为9kW的搅拌器16台，5.5kW的搅拌器8台。不计设备的安装、维护费用，按年运行350天、电费0.65元/度计算，多段多级水力混合搅拌系统可节省运行费用102.6万元/年，节能降耗效果明显。

0 3

结语

为了污水处理节能降耗，充分挖潜污水处理工艺的节能潜力，我院研发了 AMAO系列节能技术，并已在全国各地得到广泛应用。每项技术分别以不同方式取消或减少高能耗设备的使用，节省工程投资和运行维护费用，实现污水处理厂的节能降耗，处理效果与节能效果均在实际工程中得到验证。