隨著污水處理廠持續(xù)將水中的碳源朝著能源再生或者其他的方向轉(zhuǎn)化，水體里殘留的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，尤其是氮，卻越來(lái)越難以去除。現(xiàn)階段，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的過(guò)量排放使得自然水體面臨富營(yíng)養(yǎng)化以及極度缺氧的問(wèn)題。??

在實(shí)際的污水處理中，為保證污染物去除過(guò)程中有充足的氧氣供給，曝氣環(huán)節(jié)占據(jù)了近52%的能源消耗。然而，這個(gè)比例還會(huì)持續(xù)增長(zhǎng)，因?yàn)橛性絹?lái)越多的污水處理廠需要解決氨氮達(dá)標(biāo)排放的問(wèn)題。通常，污水處理廠多選擇通過(guò)物理方式解決曝氣問(wèn)題（如通過(guò)改進(jìn)曝氣閥、曝氣口的設(shè)計(jì)來(lái)提高曝氣池的曝氣效率），而在實(shí)際操作時(shí)會(huì)十分受限。因此，深刻認(rèn)識(shí)污水生物處理機(jī)制就顯得極為重要。它將會(huì)打破現(xiàn)階段的僵局，為污水處理能源消耗帶來(lái)真正意義上的革新。而AvN技術(shù)正是污水生物處理機(jī)制研究所孕育的產(chǎn)物。

????AvN技術(shù)的原理與核心??

AvN是由美國(guó)WorldWaterWorks研發(fā)推廣的一項(xiàng)污水處理過(guò)程控制及優(yōu)化的專利技術(shù)。它具有極大的靈活性，能夠幫助污水處理廠達(dá)到氨氮和總氮的出水排放標(biāo)準(zhǔn)，并且不需要對(duì)現(xiàn)有污水廠的規(guī)模進(jìn)行擴(kuò)建改造。整個(gè)過(guò)程能實(shí)現(xiàn)能源高效利用并且能在低碳需求的條件下達(dá)到目的。因此，污水中更多的碳源能夠被導(dǎo)向厭氧消化從而增加生物沼氣的產(chǎn)量。

??在主流式短程生物脫氮過(guò)程中，一方面需要維持高效的氨氧化細(xì)菌（AOB）速率，另一方面需要抑制亞硝酸鹽氧化細(xì)菌（NOB）的活性。AvN技術(shù)通過(guò)控制二者之間的平衡來(lái)達(dá)到篩選分離出理想優(yōu)勢(shì)菌種，并達(dá)到短程生物脫氮的目的。與傳統(tǒng)硝化/反硝化相比，如果能夠成功抑制NOB的亞硝酸鹽氧化，那么就可以節(jié)省25%的氧氣消耗以及40%的有機(jī)碳源。在美國(guó)，大多數(shù)厭氧氨氧化技術(shù)被應(yīng)用在側(cè)流式脫氮過(guò)程中，而AvN則可以將這項(xiàng)脫氨技術(shù)應(yīng)用在主流式脫氮領(lǐng)域。整個(gè)過(guò)程控制體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：氨氮，氮氧化物，溶解氧，側(cè)流式厭氧氨氧化過(guò)程中AOB的引入，污泥停留時(shí)間（SRT）的調(diào)控等。AvN通過(guò)控制脫氨過(guò)程中的出水氨氮與氮氧化物之間的濃度關(guān)系，進(jìn)而做到“硝化/部分硝化能夠被反硝化的那部分氨氮”，最終在給定碳氮比的條件下達(dá)到最低出水總氮濃度的目標(biāo)。????

??AvN技術(shù)的控制手段??

????在美國(guó)，基于短程脫氮的AvN技術(shù)能夠大大減少反硝化過(guò)程中所需的碳源。也正因?yàn)槿绱?，AvN技術(shù)為前段工藝碳捕捉/碳轉(zhuǎn)移提供了極大的空間，進(jìn)而使得厭氧消化過(guò)程中有更多的碳源，大大提高了甲烷產(chǎn)量。在新式短程脫氮技術(shù)體系中，AvN技術(shù)包含了運(yùn)行過(guò)程的工藝控制以及反應(yīng)池運(yùn)行條件的配置。NOB的淘汰則是主流式短程脫氮過(guò)程的技術(shù)核心。AvN技術(shù)對(duì)于NOB淘汰的調(diào)控策略主要包括：??

1.維持一定的出水氨氮濃度；

??2.在較高溶解氧濃度的條件下操作（一般要高于1.2mg/O2-L）；??

??3.好氧與缺氧條件之間的迅速轉(zhuǎn)換；??

????4.較短的SRT；??

5.AOB以及厭氧氨氧化細(xì)菌（AMX）的生物強(qiáng)化????

??前三個(gè)調(diào)控策略尤為重要，主要通過(guò)AvN曝氣控制來(lái)實(shí)現(xiàn)。AvNSRT調(diào)控的主要原則在于維持較短的SRT，通過(guò)人為或者自動(dòng)排放一定量的剩余污泥使得實(shí)際SRT接近AOB的沖刷SRT，從而使NOB得到有效的抑制。AOB生物強(qiáng)化可實(shí)現(xiàn)較短SRT，主要是從測(cè)流式短程脫氮池里接種AOB到主流池，而AMX生物強(qiáng)化和反應(yīng)池中較長(zhǎng)時(shí)間的停留則能有效幫助主流脫氨。實(shí)際上，AvN技術(shù)調(diào)控系統(tǒng)下的出水水質(zhì)主要取決于NOB的淘汰程度、進(jìn)水碳氮比以及生物脫氮的主要途徑。根據(jù)AvN的調(diào)控原理，出水包含不同程度的氨氮和氮氧化物，后續(xù)還需進(jìn)一步的反硝化處理。??

▲AvN控制策略

??案例分析??

??目前，AvN技術(shù)在全球已有兩例實(shí)際規(guī)模的應(yīng)用，分別是美國(guó)HRSD（HamptonRoadSanitationDistrict）的BoatHarbor污水處理廠（BHTP）以及奧地利的Strass污水處理廠。??

????1.美國(guó)BoatHarbor污水處理廠??

BoatHarbor污水處理廠最先于2015年夏實(shí)施AvN調(diào)控體系。該污水處理廠的占地面積十分有限，如下圖所示。??

▲BoatHarbor污水處理廠平面圖

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