（一）ESD工藝介紹（**申請號202610654482.5）

強化二級反硝化工藝（Enhanced Secondary Denitrification，簡稱ESD工藝）屬于Bardenpho改良工藝，又叫AAOAO、AAOAAO工藝或AAOAAAO工藝。

圖1  Bardenpho工藝

以下是ESD工藝的幾種具體形式：

AAOAO工藝

AAOAAO工藝

AAOAAAO工藝

         圖2  ESD工藝

表面看，ESD工藝和Baodenpho（以下簡稱Bar）很像，特別是AAOAO形式上完全一致，實際上這兩種工藝是不一樣的：1）反應機理完全不一樣。Bar的二級反硝化是常規反硝化,ESD的二級反硝化主體反應是PD+Anammox（以下簡寫Ana）（部分反硝化+厭氧氨氧化），二者反應機理完全不一樣；2）菌種不一樣。Bar二級反硝化是常規反硝化，菌種就是活性污泥中的常規反硝化**。ESD工藝除了有少量的CD之外（Complete Denitrification完全反硝化），主體反應是PD+Anammox，PD主要依靠常規反硝化**完成，而Anammox主要是依靠Anammox菌完成。由于Anammox菌的世代時間比較長，所以在Ana反應區內需要安裝填料固定Ana菌；3）對碳源需求不一樣。Bar的二級反硝化是常規反硝化，所以Bar工藝中二級反硝化區需要外加碳源。ESD的二級反硝化的主體Anammox反應完全不需要碳源，只需要從厭氧池出水抽取15-30%左右作為氨源投加。氨源中的COD可以滿足PD反應所需的碳源，在碳源的加持下，完成PD反應，NO3-→NO2-，當然在碳源富余時也會有少量的CD發生，NO2-→N2，CD發生的比例隨碳源富余量自動耦合。在PD區積累的NO2-流入Ana反應區后，就會和氨源中的NH4+發生Ana反應，1.32NO2-+NH4++0.066HCO3-+0.13H+=1.02N2+0.26NO3-+0.066CH2O0.15N0.15+2.03H2O，在線檢測儀器隨時監測池內的NO2-、NH3濃度，在AI的加持下，及時調控氨源投量，將兩者比例控制在1.32:1附近區域，使得NO2-、NH3*大限度的去除，碳源平衡去除，出水TN*低。4）由于厭氧氨氧化反應后會新生少量的NO3-（NO2-去除量的19.7%），所以在二級反硝化區需要串聯兩段甚至三段反硝化池，形成AAOAAO或者AAOAAAO工藝，串聯的反硝化池一樣利用PD+Ana的反應機理，解決上一段Ana反應新生的NO3-問題。暫不考慮有機氮的問題，單就無機氮而言，串聯兩段反硝化的話，可將出水TN降至2mg/L以下。串聯三段反硝化的話，可將出水TN降至1.5mg/L以下，取得TN超凈出水。

假定生化池按照理想化狀態進行反應，即：1）氨化反應在**缺氧池出水前就100%的完成；2）硝化池將NH3100%的氧化為NO3-；3）**反硝化池將硝態氮（主要是NO3-）100%的還原為N2；4）PD池內將NO3-100%的還原為NO2-；5）Anammox反應區內只要NO2-：NH4+=1.32:1，就會100%的反應去除，無殘留。6）氨源從厭氧池出水口抽取，經過厭氧池的水解酸化作用，進水中除了CODNB（這一部分為二沉出水COD）之外，所有的COD均轉化為好碳源，能夠為PD或者CD所用。理想化是為了讓問題變得簡單能夠獲取答案，理想和現實之間的差距可以通過數據檢測和自動調節加以修正和解決。

某市政污水處理廠，處理規模為Qm3/d，采用本工藝，外回流為100%，**AO的內回流比為300%，原水可以用作碳源的COD為110mg/L，原水的NH3=TN=50mg/L。按照理想化運行，即：硝化池內將NH3100%的氧化為NO3-，反硝化池內將NO3-100%的還原為N2，PD池內將NO3-100%的還原為NO2-，Anammox反應區內只要NO2-：NH4+=1.32:1，就會100%的反應去除，無殘留。**AO出水中NO3-=10mg/L，NH4+=0mg/L。氨源從厭氧池出水口抽取，抽取量為厭氧池出水流量的x%，經過厭氧池混合液的稀釋，氨源中可以利用的碳源COD降為55mg/L，NH4+濃度降為25mg/L。下圖為此廠二級反硝化池內投加氨源后NO2-和NH4+之間的演化關系。

圖3  二級反硝化池內NO2-、NH4+濃度與氨源投量關系圖

1）在開始階段，隨著氨源投量的上升，越來越多的NO3-會被PD反應還原為NO2-，到達折點時（圖中A點）所有的NO3-全變為NO2-，NO2-濃度達到*大；2）隨著氨源投量的繼續加大，帶來的碳源COD超出PD反應所需，便會有少量的完全硝化反應（CD反應）發生，部分NO2-被完全硝化還原為N2，此段NO2-濃度會不斷下降。之所以NO2-沒有完全被CD反應所消耗，主要是碳源的總體缺乏；3）隨著氨源投量的不斷上升，二級反硝化池內NH4+濃度會不斷上升，便會和剩余的NO2-不斷地發生Anammox反應。此時出水TN中NH3等于零，只有NO3-和NO2-（過了折點之后只有NO2-）；4）在折點之后開始階段，NO2-濃度始終大于NH4+，隨著氨源投量的不斷上升，兩者之間的差距不斷縮小，直到某一點，剛好出現NO2-:NH4+=1.32:1，這一點我們稱之為平衡點（圖中D點），此時理論上NO2-和投加的NH4+會完全反應，此時出水TN中除了新生的少量NO3-之外，NH3為零，NO2-為零，出水TN值*小；5）過了平衡點，隨著氨源投量的上升，NH4+的濃度會超出NO2-，氨源投量越大，這種差距就會越大，此時出水TN中,NO2-之應該等于0，出水TN中除了新生的少量NO3-之外，主要是NH4+；6）我們在實際運行時將氨源的投加量控制在平衡點附近的區域即可，此時出水TN*低。