AOA工藝簡介及特點

在污水處理領域，同步脫氮除磷一直是技術難點，尤其是面對低碳氮比污水時，傳統工藝常因碳源競爭陷入效率瓶頸。AOA工藝（Anaerobic-Oxic-Anoxic，厭氧-好氧-缺氧）作為一種創新型活性污泥法，通過流程重構與參數優化，在碳源高效利用、深度脫氮及低碳節能方面展現出顯著優勢，成為低碳氮比污水治理的核心技術之一。

一、AOA工藝的起源與發展

AOA工藝源于對傳統AAO工藝（厭氧-缺氧-好氧）的優化改進。傳統AAO工藝中，污水先進入厭氧區釋磷，再進入缺氧區反硝化脫氮，但大量易降解碳源在厭氧區被聚磷菌消耗，導致缺氧區碳源不足，脫氮效率受限。為解決這一問題，AOA工藝創新性地調整反應區順序為“厭氧→好氧→缺氧”，通過碳源的精準分配，實現“除磷優先、脫氮保障”的協同目標。

該工藝由彭永臻院士團隊于2015年首次提出，并開發了污泥雙回流技術，通過將污泥從二沉池分別回流至厭氧區和缺氧區，進一步強化碳源利用效率。2022年，北控水務正式推出AOA工藝，并在深圳濱河水質凈化廠等項目中實現大規模工程化應用，驗證了其技術可行性與經濟性。

二、AOA工藝的核心原理與流程

AOA工藝通過順序控制溶解氧（DO）實現功能分區，其核心流程可分為三步：

1、厭氧區：碳源儲存與磷釋放  

污水與回流污泥（含聚磷菌）首先進入厭氧區，在嚴格厭氧環境（DO≈0）下，聚磷菌利用易降解碳源（如揮發性脂肪酸）合成細胞內儲存物（PHA），同時釋放正磷酸鹽至水中。此階段為后續好氧吸磷提供能量儲備，且通過水解酸化菌將復雜有機物分解為VFAs，為聚磷菌提供充足底物。

2、好氧區：硝化與吸磷  

混合液流入好氧區后，氨氧化菌將氨氮轉化為亞硝酸鹽，再由亞硝酸鹽氧化菌進一步轉化為硝酸鹽（硝化作用）。同時，聚磷菌分解PHA獲取能量，過量吸收水中的正磷酸鹽，合成聚磷酸鹽儲存于體內。此階段需控制DO>2mg/L，以保證硝化反應完全和聚磷菌高效吸磷。

3、缺氧區：內源反硝化脫氮  

好氧區混合液直接流入缺氧區，反硝化菌利用微生物內源代謝產物（如PHA分解產物）或殘留的緩慢降解有機物作為電子供體，將硝酸鹽還原為氮氣逸出。此階段通過延長水力停留時間（HRT）或增大缺氧區容積，可彌補碳源質量較差的缺陷，實現高效脫氮。

三、AOA工藝的核心特點

1、碳源高效利用，降低外加藥劑需求  

AOA工藝通過“厭氧積累-好氧調控-缺氧釋放”的碳源循環機制，將易降解碳源優先供給聚磷菌，后續脫氮則利用內源碳源或殘留緩慢降解碳源。深圳濱河水質凈化廠實踐表明，該工藝可減少40%以上外加碳源投加，顯著降低運行成本。

2、簡化回流系統，降低能耗與復雜性  

傳統AAO工藝需同時設置污泥回流和硝化液內回流，而AOA工藝取消了硝化液內回流，僅需保留污泥回流（回流比100%-200%）。這一改進使回流泵能耗降低約15%，系統復雜性大幅下降，同時減少了設備維護成本。

3、高效脫氮除磷，出水水質穩定  

AOA工藝通過優化碳源分配和污泥齡設計（通常10-20天），可實現總氮（TN）去除率超90%、磷（TP）去除率超95%。深圳濱河項目在未投加碳源條件下，出水TN日均值低至2.19mg/L，氨氮降至0.22mg/L，遠超設計標準。

4、抗沖擊負荷能力強，適應水質波動  

AOA工藝通過內源碳源的緩沖作用，可耐受進水碳源濃度和組成的波動。例如，江蘇屺亭工業園區污水廠采用AOA工藝后，在進水TN波動較大的情況下，仍能穩定實現出水TN<5mg/L，運行水量提升20%。

5、低碳節能，符合“雙碳”目標  

AOA工藝通過減少曝氣需求（好氧區DO控制精度提升）、降低藥劑投加和污泥產量（減少30%），顯著降低碳排放。深圳濱河項目每年可減少二氧化碳排放600噸以上，為污水處理行業綠色轉型提供了技術支撐。

## 四、AOA工藝的應用場景與挑戰

AOA工藝尤其適用于低碳氮比污水（如市政污水、工業廢水）治理，以及現有AAO工藝的升級改造。通過調整反應區隔斷和流態，無需大規模新建構筑物即可實現工藝轉型，大幅降低改造成本。然而，該工藝仍面臨以下挑戰：  

缺氧區反硝化速率受碳源質量限制，需通過增大容積或延長HRT補償；  

好氧區末端DO需精確控制（1-2mg/L），避免破壞缺氧環境；  

污泥齡設計需平衡硝化菌（長泥齡）與聚磷菌（短泥齡）需求，防止二次釋磷。

五、結語

AOA工藝通過流程創新與參數優化，在碳源高效利用、深度脫氮及低碳節能方面實現了突破，為低碳氮比污水治理提供了高效、經濟的解決方案。隨著AI調控、生物膜耦合等技術的融入，其抗沖擊能力和運行穩定性將進一步提升，有望成為未來污水處理的主流工藝之一。對于污水廠運營者而言，掌握AOA工藝的核心原理與優化策略，將為實現“高效治理、節能降耗”目標提供有力支撐。