AOA工艺：城镇污水厂的低碳突围，从“耗能”到“省料”的革命

2025年春，杭州湾的晨光映照着平静水面，而水下的城镇污水处理领域，正酝酿着一场颠覆性变革。在中国城镇供水排水协会年会上，哈尔滨工业大学（深圳）董文艺教授抛出的“AOA工艺”，让在场从业者眼前一亮——这个看似是AO工艺“顺序调整”的技术，实则是污水厂从“高耗低效”到“低碳高效”的破局关键。

一、打破认知：AOA不是“顺序游戏”，是有机物的“命运重构”

初次听闻AOA，不少人会误以为是“缺氧-好氧（AO）”工艺的顺序颠倒。实则不然，AOA的全称是“缺氧-好氧-缺氧（Anoxic–Oxic–Anoxic）”，其核心创新不在于流程顺序，而在于对污水中有机物（COD）的“价值重估”：传统AO工艺会在好氧段通过大量曝气，将有机物直接氧化分解以降低污染，相当于把“宝贵燃料”直接烧掉；而AOA工艺的思路是“先存后用”，让有机物从“污染物”变身“脱氮除磷的核心能源”。

AOA的“能量转化逻辑”清晰且精妙，分为三步完成：

这套流程下来，AOA工艺形成了三大核心优势：少曝气降能耗、不外加碳源省成本、脱氮除磷一体化，彻底摆脱了传统工艺的“高耗低效”困境。

二、凭何突围？最严标准下的“提标+降本”双重破局

AOA工艺能被寄予厚望，根源在于它精准击中了当前城镇污水厂的两大痛点：排放标准越来越严，运营成本居高不下。

1. 硬实力：扛住“史上最严”排放标准

污水处理的氮（TN）排放要求不断升级：国家一级A标准为TN≤15mg/L，新一轮标准收紧至TN≤8mg/L，深圳湾、杭州湾等重点区域更是要求TN≤5mg/L。这让大批十年前建成的污水厂面临“提标生死考”，而AOA工艺的处理能力堪称“超标应对利器”：

深度脱氮：TN可稳定控制在1mg/L以下，远低于重点区域标准；

深度除磷：TP能降至0.1mg/L以下，满足最高环保要求；

稳定性强：面对进水水质波动，仍能保持出水达标。

2. 软实力：破解“高成本”运营困局

2023年底，国家三部门联合发文要求2025年前建成100座绿色低碳标杆污水厂，提标、节能、减碳成为硬性要求。AOA工艺通过“资源循环利用”实现降本增效：

节能：减少曝气环节能耗，相比传统工艺曝气能耗降低30%以上；

省料：充分利用进水有机物作为碳源，无需额外购买甲醇等碳源药剂，年药剂成本降低40%以上；

减泥：微生物代谢更高效，污泥产量减少15%-20%，后续污泥处理成本同步降低。

三、真实案例：国内首个全规模应用，用数据说话

AOA的优势并非理论空谈，国内首个全规模应用案例已在WaterResearch（国际顶级水领域期刊）刊发，用实际运营数据验证了其价值。该案例为一座日处理能力4万立方米的市政污水厂，面临的核心难题是进水碳氮比极低（C/N≈5），传统工艺需大量外加碳源才能达标。

采用AOA工艺改造后，实现了三大突破：

四、改造难点：不是推倒重来，而是“针灸式”优化

AOA工艺的原理虽清晰，但对现有污水厂而言，最大挑战并非技术本身，而是如何在原有设施框架内落地。董文艺教授指出，改造的核心是“精准适配”而非“推倒重建”，关键突破点集中在四大维度：

1. 生化段：精准测算“负荷平衡”

需重新核算各反应段的污染物负荷、反应速率、水力停留时间（HRT）及曝气量，确保前置缺氧段的碳源储存、好氧段的硝化吸磷、后置缺氧段的反硝化除磷形成高效闭环，避免某一环节成为“瓶颈”。

2. 二沉池：兼顾“沉降与回流”

改造后污泥性状会发生变化，需优化二沉池的污泥沉降性、回流比和水力负荷，防止出现污泥膨胀或出水带泥问题，确保固液分离效果稳定。

3. 设备端：适配“低耗高效”需求

风机、水泵、曝气搅拌设备需根据新工艺的能耗需求调整参数，例如采用变频风机实现精准曝气；污泥脱水、除臭系统也需与新的污泥产量和气体成分适配，避免设备浪费或能力不足。

4. 控制系统：实现“智能调控”

搭建覆盖进水、反应、出水全流程的监测体系，通过水质在线监测数据联动控制曝气强度、回流比等关键参数，实现“按需供氧、精准调控”，最大化节能效果。

五、未来趋势：从“耗能设施”到“资源工厂”的转型

AOA工艺的意义，远不止于一种污水处理技术的升级，更折射出城镇污水处理的发展趋势：污水厂不再是单纯消耗能源和药剂的“环保设施”，而是实现资源循环利用的“生态工厂”——将污水中的有机物转化为“能源”，将氮磷等污染物转化为“可去除的物质”，最终实现“污水净化+资源回收+低碳减排”的多重价值。

随着绿色低碳标杆厂建设目标的推进，以及AOA工艺在更多案例中验证成熟，未来3-5年，这种“重构有机物命运”的工艺有望成为城镇污水厂提标改造的“标配”，推动污水处理行业进入“低碳高效”的新时代。

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