隨著污水處理廠持續將水中的碳源朝著能源再生或者其他的方向轉化，水體里殘留的營養物質，尤其是氮，卻越來越難以去除。現階段，營養物質的過量排放使得自然水體面臨富營養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，曝氣環節占據了近52%的能源消耗。然而，這個比例還會持續增長，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研發推廣的一項污水處理過程控制及優化的專利技術。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，并且不需要對現有污水廠的規模進行擴建改造。整個過程能實現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勢菌種，并達到短程生物脫氮的目的。與傳統硝化/反硝化相比，如果能夠成功抑制NOB的亞硝酸鹽氧化，那么就可以節省25%的氧氣消耗以及40%的有機碳源。在美國，大多數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。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AvN的調控原理，出水包含不同程度的氨氮和氮氧化物，后續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

??