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4.2改造路线二：多级AO
多级缺氧好氧(AO)工艺通过控制生化池体的曝气系统，实现好氧硝化缺氧反硝化的多级串联。根据非稳态理论，在多级AO工艺中，活性污泥处于好氧-缺氧交替的环境中，即“饥饱交替”的状态，能充分发挥自身潜能：在好氧状态下对污染物的降解速度加快，处理效率提高，尤其是对氧的利用率提高;在缺氧状态下，可以充分利用内源碳源和内源呼吸强化反硝化过程。在非稳态条件下，活性污泥更倾向于吸收外源碳源并将之以多聚物(PHB，如聚-β-羟基丁酸酯)的形式储存在细胞内，进而利用多聚物强化污水脱氮除磷。由于多级AO工艺具有有机物去除效果好、脱氮效率高、抗冲击负荷能力强、节省能耗以及可根据水质和环境变化灵活切换进水分布比例和运行模式等优点，在目前国内污水厂为达到一级A排放标准的提标改造建设中，得到了广泛应用。
采用模型模拟了AO工艺的级数对出水水质的影响，如图3所示。由图3可知，设置多级AO主要影响了出水的TN指标，其中方案c设置了2级AO系统，其出水TN仅为8.7 mg/L，相较于当前出水减少了37.2%。该出水TN值远远低于一级A标准中TN的出水要求，也优于4.1中延长缺氧池HRT后的出水TN。这是因为A段与O段反复交替，代替了传统AO工艺中的硝化液回流，同时为微生物创造了有利条件与不利条件交替的环境，提高了污泥活性，可以去除更多更广的污染物。但是，继续增加AO级数时，TN的去除效果变差，由图3可知，AO级数从2级增加到4级时，出水TN相应从8.7 mg/L升高到10.32 mg/L。上述模拟结果表明，采用多级AO可以优化工艺出水效果，但需要结合出水提升效果以及改造成本选择合适的AO级数。
现状：AAO;方案c：A-(AO)2;方案d：A-(AO)3;方案e：A-(AO)4
图3 设置的AO级数对出水水质的影响
4.3改造路线三：原水中固有碳源的多点投加
多点进水可以充分利用原水中的碳源。缺氧区进水，一方面通过反硝化消耗大量的可利用碳源，减少进入好氧区的碳源，提高对碳源的利用率;另一方面，消耗了污泥回流和硝化液回流所携带的剩余溶解氧，优化脱氮除磷的反应环境，从而提高处理效果。
图4 多点进水工艺模型布置图
本节将好氧池划分为3个池体，将其中一个池体改为缺氧池，在厌氧池、缺氧池1和缺氧池3前设置进水点，实现单点进水到三点进水的多点进水工艺，进水方式为：(1)单点进水，即原水全部进入厌氧池;(2)两点进水，即原水按6∶4的比例分别进入厌氧池和缺氧池1;(3)三点进水，即原水按4∶3∶3的比例分别进入厌氧池、缺氧池1和缺氧池3。三种进水方式对出水水质的影响如图5所示。
图5 多点进水对出水水质的影响
由图5可知，多点进水对本工艺出水水质的影响较小，出水TN略微下降，但COD、BOD和SS指标变化较小。分析本工艺进水水质发现，进水BOD5/COD比约为0.6，属于较易生物降解的范畴;而BOD5/TN比约为3.5，一般认为，BOD5/TN比大于3时，即可认为污水有足够的碳源供反硝化菌利用，表明进水属于碳源比较充足的污水。因而对于该污水处理系统，采用多点进水对出水水质的改善效果有限。
5结论
利用商业化的污水处理模型模拟软件，构建了广州市某城市污水处理厂的生化处理工艺模型系统，根据污水厂的实际进出水水质数据以及运行参数，对模型进行了校核与验证，模拟结果与实际情况基本相符，模型精度达到了应用要求。
利用该模型对该厂的改造方案进行分析，考察了生化工艺单元间HRT的调整、非稳态曝气方式的设置以及分段进水等措施对出水水质的影响。结果表明：适当延长缺氧池的HRT，控制缺氧池HRT为5.5 h，好氧池HRT为5.0 h时，出水TN和NH3-N均较低，达到了一级A标准;将池体设置为两级AO串联运行的改造方案可获得更好的污染物去除效果，在确保出水水质达标的基础上，实现出水TN稳定低于10 mg/L(最低可达8.7 mg/L)，远远优于一级A标准的要求。此外，由于该厂进水水质可生化性能较好，碳源较为充足，分段进水的改造方案不适于该厂。
针对本工程现有的工艺，提出最佳改造方案为将原有的AAO系统调整为A-(AO)2系统，工程改造过程中仅需调整各池体的运行工况，无需任何土建投资，即可实现该厂出水由当前的一级B标准提升到一级A标准。
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