ABR-AO生化沉淀一体化污水处理技术

随着我国城镇化进程加快和环保标准日益严格，污水处理技术正向着高效、节能、集约化方向发展。ABR-AO生化沉淀一体化污水处理技术作为一种创新型工艺，通过将厌氧折流板反应器(ABR)与生物接触氧化(BCO)及沉淀单元有机结合，实现了污水处理流程的紧凑化设计与高效运行。本文将系统阐述该技术的工艺原理、核心优势、工程应用及未来发展方向，为污水处理领域的工艺选择与优化提供参考。

工艺原理与技术构成

ABR-AO生化沉淀一体化技术是基于传统A²/O工艺的创新升级，由厌氧折流板反应器(ABR)、生物接触氧化池(BCO)和生化污泥沉淀池三个核心单元组成一体化结构。该工艺最早应用于美国食品加工废水处理，后逐渐扩展至城市污水和工业废水处理领域，其技术原理可分为四个协同作用的处理阶段：

厌氧处理阶段：污水首先进入ABR反应器，通过折流板设计形成上下流动路径，使废水依次通过多个反应室的污泥床。在无氧条件下，厌氧微生物将复杂有机物分解为甲烷和CO₂，同时完成部分脱氮除磷。ABR的特殊结构使其具有比传统厌氧反应器更高的生物固体截留能力和抗冲击负荷性能。

生物接触氧化阶段：经ABR处理后的污水进入生物接触氧化池(BCO)，该单元采用间歇曝气方式运行，池内填充弹性立体填料作为微生物载体，形成丰富的生物膜系统。在好氧条件下，附着于填料上的微生物群落通过吸附和代谢作用大幅降低污水中有机物含量，同时硝化菌将氨氮转化为硝酸盐，为后续反硝化创造条件。

沉淀分离阶段：生化处理后的混合液进入一体化设计的沉淀池，通过旋流沉淀或斜板沉淀实现泥水高效分离。沉淀污泥部分回流至ABR和BCO单元以维持系统生物量，剩余污泥则进入浓缩处理环节。这一阶段对保证出水水质至关重要，特别是一体化设计避免了传统工艺中沉淀池与生化池分离导致的占地面积大、管道复杂等问题。

消毒排放阶段：部分工程案例在沉淀后增设紫外线或次氯酸钠消毒单元，确保出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准或其他特定要求。这一阶段尤其适用于医院污水等含有病原微生物的废水处理场景。

技术优势与创新特性

ABR-AO生化沉淀一体化技术相较于传统活性污泥法展现出多方面的性能优势，这些优势使其在污水处理领域获得越来越广泛的应用。

在处理效率方面，该技术对COD、氨氮和总磷的综合去除率分别可达90%、85%和80%以上。ABR单元的折流板设计创造了良好的水力条件，使污泥停留时间(SRT)与水力停留时间(HRT)有效分离，提高了对高浓度有机物的降解效率；而BCO单元的生物膜-活性污泥复合系统则增强了脱氮性能，尤其适合处理C/N比低的城市污水。

从占地面积角度看，一体化设计是该技术的显著创新。通过将ABR、BCO和沉淀池集成于单个设备或紧凑结构中，较传统污水处理系统节省占地40%以上。潍坊鲁盛水处理设备有限公司的AO一体化设备案例显示，处理规模为100m³/d的系统仅需约20m²的安装空间，极大缓解了城市污水处理厂用地紧张的问题。

在运行成本方面，ABR-AO工艺表现出突出的节能特性。ABR单元无需曝气能耗，依靠厌氧微生物代谢即可去除大量有机物；BCO单元采用微孔曝气器，氧利用率高达25%以上，配合智能控制系统优化曝气量，显著降低了能耗。中科华瑞的工程数据显示，一体化设备的吨水电耗可比传统工艺降低30%左右。

该技术还具有抗冲击负荷能力强、污泥产量少等优势。ABR的多格室结构能有效缓冲水质水量波动，而生物膜法固有的长污泥龄特性使系统产泥量较活性污泥法减少20-30%。涵源环保在医院污水处理项目中的应用表明，即使在进水COD波动于300-1200mg/L的情况下，ABR-AO系统仍能保持出水COD稳定低于50mg/L。

工程应用与典型案例

ABR-AO生化沉淀一体化技术已在多个领域获得成功应用，展现出良好的适应性和可靠性。

在医疗污水处理方面，涵源环保为转化医学国家重大科技基础设施(四川)项目设计的一体化处理系统，处理规模为300m³/d，采用"ABR+AO接触氧化+消毒"工艺，出水稳定达到《医疗机构水污染物排放标准》(GB18466-2005)要求。该系统特别针对医院污水中的药物残留和病原微生物进行了优化设计，通过强化消毒环节确保出水安全性。

食品加工废水处理是该技术的传统优势领域。某食品厂处理案例显示，进水COD高达18000mg/L的化机浆废水经ABR-AO系统处理后，COD去除率达95%以上，沼气产量超过设计值16%，实现了能源回收与污染治理的双重效益。ABR单元对高浓度有机物的高效预处理，有效减轻了后续生化单元的负荷，避免了传统工艺常见的污泥膨胀问题。

在城镇生活污水处理中，潍坊鲁盛水处理设备有限公司的AO一体化设备采用弹性立体填料，A级(厌氧)停留时间2小时，O级(好氧)停留时间7小时，气水比控制在15:1左右，出水主要指标达到一级A标准。这种紧凑型设计特别适合中小型污水处理站和分散式污水处理场景。

值得一提的是，该技术在工业园区废水集中处理中也表现出色。河南某产业园采用"UASB+氧化沟+芬顿"的组合工艺处理混合工业废水，其中ABR-AO作为核心生化单元，使COD总去除率达到98.8%，吨水处理成本降低0.8元。工程实践表明，针对特定工业废水特性调整ABR与BCO的容积比和运行参数，可显著提升处理效能。

技术挑战与发展前景

尽管ABR-AO生化沉淀一体化技术优势明显，但在推广应用过程中仍面临一些技术挑战需要克服。

低温适应性是北方地区应用面临的主要问题。当水温低于15℃时，微生物活性明显下降，特别是硝化菌对温度敏感，易导致脱氮效率降低。未来研究可聚焦耐冷菌种培养、保温措施优化等方面，如潍坊某项目尝试在低温季节投加低温适应性硝化菌剂，使系统在10℃环境下仍保持70%以上的氨氮去除率。

膜污染控制是长期稳定运行的另一个挑战。虽然ABR-AO工艺本身不依赖膜分离，但一些升级版本已开始集成膜组件以进一步提升出水水质。如何平衡处理效果与膜污染风险，优化清洗周期和方式，是需要持续探索的方向。

智能化运行将成为该技术未来发展的重要趋势。通过引入在线监测、大数据分析和自动控制技术，实现对DO、ORP、MLSS等关键参数的精准调控，可大幅提升系统稳定性和能效比。涵源环保在医院污水处理项目中实施的智能加药系统，根据进水水质实时调节碳源投加量，成功减少20%的药剂消耗。

从应用前景看，ABR-AO生化沉淀一体化技术将在以下领域获得更广泛应用：农村分散式污水处理、工业园区废水集中处理、医院等特殊行业废水处理以及现有污水处理厂提标改造等。随着环保要求的不断提高和技术的持续优化，该工艺有望成为中小规模污水处理的主流选择之一，为水环境治理提供高效、经济、可持续的技术解决方案。