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化，水體里殘留的營養(yǎng)物質，尤其是氮，卻越來越難以去除。現(xiàn)階段，營養(yǎng)物質的過量排放使得自然水體面臨富營養(yǎng)化以及極度缺氧的問題。??

在實際的污水處理中，為保證污染物去除過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，這個比例還會持續(xù)增長，因為有越來越多的污水處理廠需要解決氨氮達標排放的問題。通常，污水處理廠多選擇通過物理方式解決曝氣問題（如通過改進曝氣閥、曝氣口的設計來提高曝氣池的曝氣效率），而在實際操作時會十分受限。因此，深刻認識污水生物處理機制就顯得極為重要。它將會打破現(xiàn)階段的僵局，為污水處理能源消耗帶來真正意義上的革新。而AvN技術正是污水生物處理機制研究所孕育的產物。

????AvN技術的原理與核心??

AvN是由美國WorldWaterWorks研發(fā)推廣的一項污水處理過程控制及優(yōu)化的專利技術。它具有極大的靈活性，能夠幫助污水處理廠達到氨氮和總氮的出水排放標準，并且不需要對現(xiàn)有污水廠的規(guī)模進行擴建改造。整個過程能實現(xiàn)能源高效利用并且能在低碳需求的條件下達到目的。因此，污水中更多的碳源能夠被導向厭氧消化從而增加生物沼氣的產量。

??在主流式短程生物脫氮過程中，一方面需要維持高效的氨氧化細菌（AOB）速率，另一方面需要抑制亞硝酸鹽氧化細菌（NOB）的活性。AvN技術通過控制二者之間的平衡來達到篩選分離出理想優(yōu)勢菌種，并達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%的有機碳源。在美國，大多數(shù)厭氧氨氧化技術被應用在側流式脫氮過程中，而AvN則可以將這項脫氨技術應用在主流式脫氮領域。整個過程控制體現(xiàn)在以下幾個方面：氨氮，氮氧化物，溶解氧，側流式厭氧氨氧化過程中AOB的引入，污泥停留時間（SRT）的調控等。AvN通過控制脫氨過程中的出水氨氮與氮氧化物之間的濃度關系，進而做到“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到最低出水總氮濃度的目標。????

??AvN技術的控制手段??

????在美國，基于短程脫氮的AvN技術能夠大大減少反硝化過程中所需的碳源。也正因為如此，AvN技術為前段工藝碳捕捉/碳轉移提供了極大的空間，進而使得厭氧消化過程中有更多的碳源，大大提高了甲烷產量。在新式短程脫氮技術體系中，AvN技術包含了運行過程的工藝控制以及反應池運行條件的配置。NOB的淘汰則是主流式短程脫氮過程的技術核心。AvN技術對于NOB淘汰的調控策略主要包括：??

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換；??

????4.較短的SRT；??

5.AOB以及厭氧氨氧化細菌（AMX）的生物強化????

??前三個調控策略尤為重要，主要通過AvN曝氣控制來實現(xiàn)。AvNSRT調控的主要原則在于維持較短的SRT，通過人為或者自動排放一定量的剩余污泥使得實際SRT接近AOB的沖刷SRT，從而使NOB得到有效的抑制。AOB生物強化可實現(xiàn)較短SRT，主要是從測流式短程脫氮池里接種AOB到主流池，而AMX生物強化和反應池中較長時間的停留則能有效幫助主流脫氨。實際上，AvN技術調控系統(tǒng)下的出水水質主要取決于NOB的淘汰程度、進水碳氮比以及生物脫氮的主要途徑。根據(jù)AvN的調控原理，出水包含不同程度的氨氮和氮氧化物，后續(xù)還需進一步的反硝化處理。??

▲AvN控制策略

??案例分析??

??目前，AvN技術在全球已有兩例實際規(guī)模的應用，分別是美國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BoatHarbor污水處理廠??

BoatHarbor污水處理廠最先于2015年夏實施AvN調控體系。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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