AIS一体式活性污泥系统

绪论

多年来, 为了克服传统活性污泥法的一些缺点，提高生化处理的效率，从中衍生出很多改进的工艺。然而，几乎所有的改进工艺都脱离不了一个传统模式，那就是曝气池和二沉池分建，沉淀浓缩后的污泥需要从二沉池回流到曝气池（如图1）。

英环的AIS（ADVENT Integral System）一体式活性污泥系统将曝气池和二沉池合为一体，从而实现了“无内部移动部件”的构想（见图2）。

图1. 传统活性污泥系统

图2. Advent AIS活性污泥系统

与合建式沉淀系统不同，AIS采用了高效经济的气提泵

将曝气池污泥输送到二沉池内沉淀，从而实现了回流污

泥的“导入式下沉流”构想。 实践证明，AIS 的运行和

出水优于或等于传统活性污泥法，而投资费用和运行费

用都低于传统活性污泥法。

传统活性污泥法

传统活性污泥法（图1）的污泥循环外置，二沉池实现

了四个重要功能：

• 提供足够的污泥沉淀表面积和静置的水力环境，使得污

泥可以和澄清的出水通过重力沉降作用分离。

• 提供充分的停留时间和底部表面积来压缩沉降的污泥，

从而降低污泥回流比，减少二沉池中的紊流扰动。

• 提供一种可靠的方法来排放剩余污泥，尽可能地减少低

浓度污泥的短流，提高排放剩余污泥的浓度。

• 减少污泥在二沉池的滞留，从而防止出现缺氧/厌氧环

境，避免发生反硝化、污泥上浮和产生臭气。

传统二沉池在设计、运行和费用控制方面有三个重要的

考虑因素：

• 运行复杂性：传统二沉池需要压缩污泥，并提供可靠

的污泥回流。

• 投资费用：传统二沉池需要有连续运行的污泥回流

泵、内置机械刮泥和排泥系统、以及容纳3-5米水深

的结构体。

• 运行和维护：污泥回流泵和机械刮泥机的运行能耗

高，日常维护复杂。

Influent Wastewater

Return Activated Sludge

Treated Effluent CENTRAL

MOTORGEAR

DRIVE MECHANISM

SLUDGE

SCRAPPER

MECHANISM

SECONDARY

CLARIFIER

STRUCTURAL

SHELL

SLUDGE

RETURN PUMPS

“50年来废水生化处理

的最大革新”

AIS系统

AIS将曝气池和二沉池融为一体，无内部移动部件。这使得污泥可以在操作工的控制下，从二沉池中心导入沉淀区，通过下沉流，直接将污泥回流至曝气池，同时澄清出水。和传统的二沉池相比， AIS系统中污泥导入式下沉流能够更持续、高效地去除不容易沉淀的小颗粒悬浮物和泡沫。

AIS的“无内部移动部件”的特点不但节省了投资和运行成本，并且使整个活性污泥系统的设计和运行更加灵活。AIS是通过大型曝气罐的实验研究而发展起来的。在最初的AIS开发中，污泥底流排泥和导入式污泥沉降流的设想在实验中进行了验证和优化。

AIS的优势

AIS

• 是运行最为简单的活性污泥系统。由于不需要实现污泥浓缩，AIS 运行可以通过系统自身来调节，操作工只需要定期排放污泥，将曝气池污泥浓度控制在设定范围就可以了。

AIS

• 都是投资和运行成本最低的活性污泥系统。“无内部移动部件”是AIS的一个最主要的特点。AIS中的二沉池只是一个薄壳，而不是一个复杂的独立构筑体，并且不需要污泥回流泵和刮泥设备。

AIS

• 是占地面积最小活性污泥系统。通过将二沉池融合到曝气池和调节曝气池的深度，AIS的占地仅仅是传统活性污泥系统中曝气池的占地。

AIS

• 是曝气废气控制最简单的活性污泥系统。通过二

沉池和曝气池的合并，减少了曝气池的表面积，相应

的曝气废气控制也变得简单了。

AIS的构造

基于可用场地面积和二沉池、曝气池的体积比，AIS可

以提供多种灵活的结构设计。图3 展示了五种最为普通

的设计结构

图3 二沉池类型

圆型和椭圆型圆型和椭圆型的设计通常用于较深的曝

气池和较大的二沉池的设计（比如高浓度废水）。此结

构的二沉池所需结构支撑非常少。

方型和长方型 方型和长方型的二沉池通常应用在中等

规模的系统中，以达到所需要的沉淀池表面积，并保持

二沉池底喉道速率和实现底部清理。

外环型和锥体型 外环型和锥体型通常用在二沉池体积

相对较大的情况下（比如低浓度废水）。

AIS的应用

AIS除了用于去除含碳有机物（COD和 BOD）之外，

也广泛应用在其它领域，包括：

• 单一池体中的硝化-反硝化

• 加载生物选择器来进行丝状菌控制

• 改造现有曝气塘

• 提高现有活性污泥系统的水力负荷

• 更为经济的曝气废气排放控制

硝化-反硝化和使用生物选择器

图4 显示了传统的硝化-反硝化的活性污泥系统构造。

通过将缺氧区和二沉池、好氧区结合在一起，AIS作为

一个硝化-反硝化反应器独立运行。

图4：传统两阶段硝化-反硝化系统

一体式的硝化-反硝化AIS大大简化了系统运行，减少了

各反应器间机械泵流。此外，由于利用了二沉池作为好

氧、缺氧区的分隔，投资成本也大为降低。同样一个缺

氧区还可以作为活性污泥系统的生物选择器，从而减少

丝状菌的生长、改善污泥沉淀性能。图5为选择器设计

和硝化-反硝化的图示。

Influent

Treated

Effluent

Aerobic Basin

Anoxic

Basin

Secondary Clarifier

Nitrate Recycle

Return Activated Sludge