一、引言
两级AO（Anoxic-Oxic）污水处理工艺是一种先进的生物脱氮除磷技术，它对传统A/O工艺进行了改进和升级。传统A/O工艺虽然能够有效地去除污水中的有机物和氨氮，但在处理含有高浓度氨氮和有机物的工业废水及部分生活污水时，其脱氮除磷效果仍有待提升。为了解决这一问题，工程师们研发出了两级AO工艺。
两级AO工艺通过增加一个二级缺氧反应器和快速好氧反应器，使得该工艺在处理污水时能够更好地实现反硝化作用和聚磷菌的释放与吸收，显著提升了脱氮除磷效果。同时，该工艺还具有处理效率高、耐负荷冲击能力强、运行成本低等优点。
本指南旨在详细介绍两级AO污水处理工艺的设计原则、流程、参数优化及应用案例，为工程师和技术人员提供实用参考。通过本指南的学习，读者可以了解两级AO工艺的基本原理、设计要点、运行管理等方面的知识，为实际应用提供指导和帮助。
二、两级AO工艺概述
定义与特点 两级AO工艺是一种结合了厌氧、缺氧和好氧三种处理单元的污水处理技术。该工艺通过优化各单元的配置和运行条件，实现有机物、氮、磷等污染物的有效去除。具体来说，该工艺在厌氧条件下进行水解酸化反应，将有机物转化为简单的无机物；在缺氧条件下进行反硝化反应，将硝酸盐还原为亚硝酸盐和氮气；在好氧条件下进行生物氧化反应，将有机物和氨氮转化为硝酸盐和亚硝酸盐。
两级AO工艺的特点主要包括处理效率高、耐负荷冲击能力强、运行成本低等。首先，该工艺采用二级缺氧反应器和快速好氧反应器，能够更好地实现反硝化作用和聚磷菌的释放与吸收，从而提高脱氮除磷效果。其次，该工艺具有较强的耐负荷冲击能力，能够适应不同水质和水量的变化。最后，该工艺的运行成本相对较低，能够为企业节省运营成本。
l适用范围 两级AO工艺适用于各类生活污水和工业废水，特别是含有高浓度氨氮和有机物的废水。同时，该工艺也适用于需要同时去除有机物、氮、磷等污染物的场合。例如，该工艺可以应用于城市污水处理厂、工业废水处理厂以及部分生活污水处理的场合。此外，该工艺还可以根据实际需求进行灵活调整和优化，以满足不同的处理要求和目标。
三、两级AO工艺设计原则
1.水质分析：
在设计两级AO工艺流程之前，首先需要对原水水质进行全面而详尽的分析和评估。这一步骤至关重要，因为它为后续的设计工作提供了基础数据和依据。需要关注的指标包括但不限于化学需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）、氨氮（NH3-N）、总氮（TN）、总磷（TP）等。通过对这些指标的精确测量，我们可以了解原水中的污染物种类和浓度，从而为制定合理的处理目标和工艺参数提供科学支持。根据水质特点，确定合理的处理目标和工艺参数。
2.工艺流程设计：
预处理阶段：通过格栅、筛网等设备去除污水中的大颗粒杂质，保证后续处理流程的顺畅。这一步骤对于保护后续设备免受大颗粒杂质损害、提高处理效率具有重要意义。
一级缺氧阶段：在缺氧条件下，异养菌将污水中的悬浮污染物和可溶性有机物水解为有机酸，使大分子有机物分解为小分子有机物。这一过程有助于提高有机物的去除效率，同时为后续的反硝化过程提供了必要的电子受体。
一级好氧阶段：自养菌的硝化作用将NH3-N氧化为NO3-，并通过回流控制返回至一级缺氧池，异养菌在缺氧条件下进行反硝化作用。这一步骤不仅有效去除了氨氮，而且通过回流控制实现了污泥和硝化液的混合，提高了处理效果。
二级缺氧阶段：进一步水解污水中的有机物，为反硝化过程提供电子受体。这一阶段的引入，增强了工艺对于有机物的去除能力。
二级好氧阶段：继续氧化分解有机物，同时完成硝化过程，生成更多NO3-用于后续反硝化。这一步骤不仅有效去除了有机物，还为反硝化过程提供了必要的电子受体。
沉淀与出水：通过沉淀池去除悬浮物和剩余污泥，确保出水水质达标。这一步骤对于提高出水的透明度和安全性具有重要意义。
3.设备选型与布置：
根据处理规模和水质要求，选择合适的反应器类型（如曝气池、沉淀池、缺氧池等）。在选型过程中，需要综合考虑设备的处理能力、稳定性、维护保养难度等因素，以确保设备能够满足实际运行需求。
合理布置设备，确保工艺流程顺畅，便于操作和维护。在布置过程中，需要考虑设备的相互影响、操作空间、管道连接等因素，以确保整个工艺流程的稳定性和可靠性。
4.参数优化：
根据实际运行情况，优化各阶段的运行参数，如温度、pH值、溶解氧浓度、内循环比等。通过对这些参数的优化，可以提高工艺的处理效率和处理效果。
引入自动化和智能化控制系统，实现参数的实时监测和自动调节。通过自动化和智能化控制系统，可以实现对工艺流程的实时监控和自动调节，提高运行效率和稳定性。
四、两级AO工艺优缺点
优点：
1.处理效率高：两级AO工艺在废水处理方面表现出卓越的效率。该工艺能够有效地去除废水中的有机物和氨氮，其氨氮和总氮的去除率通常超过95%，这意味着大部分污染物都能被该工艺有效地转化或去除，从而显著降低废水的污染程度。这种高效率的处理对于环境保护和水资源的可持续利用至关重要。
2.耐负荷冲击能力强：当面临水质波动较大或污染物浓度较高的情况时，该工艺也能保持稳定的运行状态。这种强大的耐负荷冲击能力得益于其独特的反应器设计和生物反应机制。这使得该工艺在面对复杂多变的水质条件时，能够保持高度的适应性和稳定性。
3.投资低、维护管理简单：与其他高级废水处理工艺相比，两级AO工艺在投资成本上具有显著的优势。其设备简单、易于建造和维护管理使得运营成本得到有效控制。这意味着在满足严格的废水处理要求的同时，也能够实现经济效益的最大化。这使得该工艺成为许多企业和机构在废水处理方面的首选方案之一。
缺点：
1.工艺流程复杂：两级AO工艺包含了多个环节和设备，这使得整个工艺流程相对复杂。这种复杂性不仅增加了设计和建设的时间和成本，也对操作和管理提出了更高的要求。需要专业的人员来监控和维护设备，以确保其稳定运行。这也意味着在未来的运营和维护中可能面临更多的挑战和成本。
2.操作管理要求高：两级AO工艺对操作和管理的要求较高。为了确保其高效稳定的运行，操作人员需要具备专业的知识和技能，并对各个阶段的运行参数进行精确的控制和管理。这包括温度、pH值、溶解氧浓度等关键参数的监控和调整。这种高要求的管理增加了运营的复杂性和成本，同时也可能增加潜在
五、优化与改进方向
1.工艺流程优化：两级AO工艺的优化可以从多个方面入手，包括改进反应器结构以提高混合和传质效率，例如采用更高效的搅拌装置或优化曝气系统；通过基因工程和生物强化技术培育和引入特定功能的微生物种群，提高生物降解和污染物去除能力，增强工艺的处理效率和稳定性。
2.节能降耗：在节能降耗方面，研究和应用新型的低能耗曝气技术和设备，如高效节能的表面曝气机、射流曝气系统等，以减少能耗并提高氧传递效率；探索和开发高效的水处理分离技术，如膜分离、高级氧化技术等，减少中间过程的水损失，从而降低整体运行能耗。
3.智能化控制：引入先进的自动化和智能化控制技术，实现工艺过程的实时监测与调控。具体来说，就是利用PLC、DCS等自动化设备对反应器内的pH值、溶解氧、温度、污泥浓度等关键运行参数进行实时监控，并依据预设的控制策略自动调节相关设备运行状态，如曝气量、回流比、污泥排放等，以维持工艺过程在最佳工况下稳定运行。同时，通过大数据分析和AI预测模型，可以对设备故障进行预警，提前进行维护保养，减少停机损失，提升整体运行效能。
六、应用案例
城市污水处理厂：在城市污水处理领域，两级AO工艺已得到广泛应用，并取得了显著的成效。该工艺能够有效去除城市污水中的有机物、氮、磷等污染物，使处理后的水质达到国家排放标准或回用水的标准要求。在实际应用中，工程师和技术人员需要根据具体的水质特点和处理规模，对工艺参数进行精细调整和优化，确保污水处理效果的稳定性和经济性。
工业废水处理：在工业废水处理方面，尤其是针对屠宰废水、精细化工废水等难处理的工业废水时，两级AO工艺展现出了其独特的优势。对于屠宰废水处理，通过两级AO工艺的精心设计与优化操作，出水水质中的COD（化学需氧量）浓度可降低至60mg/L以下，氨氮浓度也能控制在9mg/L以内，这些关键指标均能稳定达到国家规定的排放标准。此外，该工艺还能根据不同的工业废水成分和排放要求进行灵活调整与改进，进一步提高工业废水的处理效率与资源回收利用率。
七、结语
两级AO污水处理工艺凭借其高效性、节能性和稳定性等特点，已经成为当前污水处理领域的重要技术之一。本设计指南为工程师和技术人员提供了详细的工艺设计原则、流程构建、参数优化策略以及丰富的应用案例分析，旨在助力污水处理项目的设计与实施过程，为推动污水处理行业的绿色发展和可持续进步提供有力支持。
