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零碳源投加!浙江首例万吨级AOA工艺实现存量污水厂原位改造
来源:温州市国资委、污托邦社区
2025-10-31
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据温州市国资委消息,近日,浙江省温州市公用集团下属排水公司主导实施的瓯江口西片污水处理厂AOA工艺项目启动调试并获关键突破——依托厂区既有AAO工艺存量设施,通过原位技术改造,在“零碳源投加”“气水比接近1”的极限工况下,出水总氮稳定低于准Ⅳ类水质10mg/L 标准,理论上可低至1.5mg/L。


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这是浙江省首例由传统污水处理厂“存量提质、原位增效、原位降碳”的成功实践。




01

以颠覆性工艺激活存量设施新质生产力


不同于新建项目的“重投入、扩规模”,该项目核心亮点在于依托既有污水厂存量资产,通过工艺重构与技术赋能,实现设施效能“二次跃升”,诠释“新质生产力”在市政水务领域的落地逻辑:


1、原位改造突破存量瓶颈


项目无需拆除原有AAO工艺构筑物,仅通过调整反应池水流路径、优化曝气系统布局,将“厌氧-缺氧-好氧”传统流程重构为AOA“厌氧-好氧-缺氧”逆向模式,深度挖掘原水碳源潜能。


这种“最小干预式”改造,不仅缩短工期60%,更减少新建投资超30%,最大限度盘活了污水厂既有设备、管网等存量资产,破解传统改造“大拆大建、成本高企”的痛点。


2、顶尖团队把控核心技术


由中国工程院彭永臻院士团队全程主导,在全球首创AOA专利技术体系基础上,针对浙江污水“低碳氮比”(C/N﹤3:1)的共性难题,优化微生物代谢调控参数,确保存量设施在进水水质波动时仍能稳定达标,彻底解决传统AAO工艺“碳源依赖、脱氮效率低”的行业困境。


3、科研平台+ Ai赋能提质


项目落地于温州市公用集团与浙江安防职业技术学院合作共建的“浙江省城市内涝与水污染防控应急技术厅重点实验室”,依托实验室工艺模拟研发平台,为存量设施改造提供精准的技术校准。


同时,融合浙江安防职业技术学院最新Ai技术与现有PLC控制系统,构建AOA工艺专属Ai大模型,未来将实现“进水水质预判-工艺模式自调节-出水指标预警”全流程自动化运行,让十余年前建设的污水厂具备“智慧化、自适应”的新质生产力特征。



02

存量改造实现“降本、提质、降碳” 三重突破


相较于新建污水厂或传统AAO工艺升级,该项目通过“原位改造”模式,在经济效益、生态效益、应急效益上形成“多赢格局”,凸显存量资产的价值重构能力:


1、经济效益,存量设施降本增效显著


经初步测算,项目依托既有设施改造,日均处理1万吨污水每年可降低曝气能耗40%,减少污泥产量15%,零碳源投加节省年药剂费60万元。


同时,新建同等规模污水处理厂可减少20%以上的投资成本,为“十五五”期间水务行业“降本增效、轻资产运营”提供路径。


2、生态效益,原位降碳助力城市绿色转型


AOA工艺的“零碳源投加”特性,直接减少碳源生产、运输、降解全链条的碳排放(年均减排约200吨CO₂,相当于种植1.1万棵树);加之曝气能耗降低,进一步削减污水厂运营阶段的碳足迹。


这种“在存量设施上实现降碳”的模式,契合“双碳”目标与中央城市工作会议“绿色低碳城市”的建设要求,让污水处理厂从“能耗大户”转变为“低碳节点”。


3、应急效益,存量设施抗风险能力升级


通过工艺优化,存量污水厂的进水负荷承载能力提升30%,在强降雨等极端天气下,可有效降低污水溢流风险;


同时,项目联动“浙江省城市内涝与水污染防控应急技术厅重点实验室”,将AOA工艺与内涝防控技术结合,实现“污水提标+内涝应急”双重功能,为城市防洪排涝体系提供“末端保障”,响应“十五五”城市更新领域“系统治理、应急协同”的发展方向。



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AOA工艺介绍


AOA 工艺全称 “厌氧 - 好氧 - 缺氧” 生物脱氮工艺,是在传统脱氮工艺基础上优化而来的高效污水处理技术,核心优势是通过合理分配碳源,同步实现有机物降解与氮素去除,尤其适用于低碳氮比(C/N)的污水(如市政污水、工业废水)处理。


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工艺核心原理:AOA 工艺通过串联厌氧池、好氧池、缺氧池三个功能单元,利用不同微生物的代谢作用,分阶段完成污染物去除,具体反应流程如下:


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AOA工艺原理图解


1、厌氧池(Anaerobic)


核心功能:释放磷 + 初步降解有机物。


反应过程:污水进入厌氧池后,聚磷菌在无氧环境下分解体内储存的聚磷酸盐,释放磷到水中,同时吸收污水中的易降解有机物(如 COD),转化为内碳源(如 PHA)储存,为后续脱氮提供碳源支持。


关键控制:水力停留时间(HRT)通常为 1-2 小时,溶解氧(DO)需≤0.2mg/L,避免氧气干扰聚磷菌代谢。


2、好氧池(Aerobic


核心功能:降解有机物 + 硝化反应 + 吸磷。


反应过程:


1)好氧微生物(如异养菌)分解污水中剩余的有机物,降低 COD、BOD;


2)硝化细菌(如亚硝化菌、硝化菌)在有氧环境下,将污水中的氨氮(NH₄⁺-N)依次转化为亚硝酸盐氮(NO₂⁻-N)和硝酸盐氮(NO₃⁻-N),完成 “硝化反应”;


3)聚磷菌在有氧条件下,过量吸收水中的磷,以聚磷酸盐形式储存于体内,通过后续污泥排放实现磷去除。


关键控制:DO 控制在 2-4mg/L,HRT 为 4-6 小时,污泥龄(SRT)需≥10 天(保证硝化菌生长)。


3、缺氧池(Anoxic)


核心功能:反硝化脱氮。


反应过程:好氧池出水(含大量 NO₃⁻-N)进入缺氧池,反硝化细菌利用厌氧池储存的内碳源(PHA),将 NO₃⁻-N 还原为氮气(N₂),氮气通过曝气或搅拌逸出水面,最终实现氮的去除。


关键控制:DO 需控制在 0.2-0.5mg/L(兼性反硝化菌需低氧环境),HRT 为 2-4 小时,碳氮比(C/N)需≥3(保证反硝化彻底)。



04

AOA工艺工艺核心优势


相比传统脱氮工艺(如 A²/O、UCT),AOA 工艺的核心竞争力在于碳源利用效率高,尤其适合处理市政污水等低碳氮比(C/N<5)的水质,具体优势如下:


1、碳源自给,减少外加碳源成本


厌氧池储存的内碳源(PHA)可直接用于缺氧池反硝化,无需额外投加甲醇、乙酸钠等外碳源,降低运行成本(传统工艺处理低碳水污水时,外碳源成本占运行费的 30%-50%)。


2、脱氮效率高,出水达标稳定


硝化、反硝化反应分阶段强化,且反硝化依赖内碳源,受进水碳源波动影响小,总氮(TN)去除率可达 80% 以上,出水 TN 可稳定低于 10mg/L(满足一级 A 及以上标准)。


3、同步脱氮除磷,简化工艺流程


单个工艺单元可同时实现有机物降解、脱氮、除磷,无需额外建设脱氮或除磷构筑物,减少占地面积和工程投资,尤其适合用地紧张的污水处理项目(如城镇小型污水厂、工业园区废水处理站)。


4、抗冲击负荷能力强


内碳源的存在降低了进水碳源波动对反硝化的影响,且三个功能单元的微生物群落互补,可适应进水 COD、氨氮浓度的短期波动(如工业废水间歇性排放)。


关键注意事项:


1、碳源控制:若进水 C/N 极低(<3),需少量投加外碳源(如葡萄糖),避免反硝化不彻底导致 TN 超标;


2、溶解氧管理:好氧池 DO 需稳定,避免 DO 过低影响硝化;缺氧池需严格控制 DO,防止 DO 过高抑制反硝化菌;


3、污泥排放:需定期排放含磷污泥(通常污泥龄控制在 10-15 天),避免污泥龄过长导致聚磷菌释磷,影响除磷效果;


4、水温适应:硝化菌适宜温度为 20-30℃,水温低于 15℃时硝化效率下降,需采取保温措施(如池体加盖、加热),或调整污泥龄。

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