天津眾邁A2-O污水處理工藝的運(yùn)行過(guò)程及運(yùn)行策略

【資料簡(jiǎn)介】

天津眾邁A2-O污水處理工藝的運(yùn)行過(guò)程及運(yùn)行策略

 天津市眾邁環(huán)保設(shè)備科技有限公司位于環(huán)渤海地區(qū)的經(jīng)濟(jì)中心——天津，公司是一家集研發(fā)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售水處理設(shè)備、環(huán)保凈化設(shè)備于一體的綜合生產(chǎn)型企業(yè)。設(shè)備在銷(xiāo)往全國(guó)各地的同時(shí)也出口多個(gè)國(guó)家并得到客戶的*！
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公司擁有一批的科研技術(shù)及管理人才，可以針對(duì)同不客戶的要求，不僅可以向客戶提供的成品，而且還可以按照客戶的需求，提供技術(shù)方案，定制設(shè)備，系統(tǒng)設(shè)計(jì)，工程實(shí)施，售后服務(wù)等服務(wù)。
天津市眾邁環(huán)保設(shè)備科技有限公司本著“科技興企、人才興企”經(jīng)營(yíng)理念和“質(zhì)量為先、誠(chéng)信為本”的企業(yè)宗旨，服務(wù)于社會(huì)，回報(bào)于社會(huì)，盡心盡力做好環(huán)保事業(yè)。

1 傳統(tǒng) A2O工藝的運(yùn)行原理、運(yùn)行方式及特點(diǎn)

A2O工藝的運(yùn)行原理和運(yùn)行方式

A2O生物脫氮除磷工藝流程如圖1，污水與回流污泥混合后進(jìn)入?yún)捬醭?，在兼性厭氧菌的作用下，部分易降解的大分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化為小分子的VFA，聚磷菌吸收這些小分子物質(zhì)合成PHB并儲(chǔ)存在細(xì)胞內(nèi)，同時(shí)將細(xì)胞內(nèi)的聚合磷酸鹽水解成正磷酸鹽釋放到水中，在厭氧段部分BOD被去除。厭氧池出水和從好氧池內(nèi)回流的NO-x-N進(jìn)入缺氧池被反硝化細(xì)菌利用污水中的有機(jī)物還原成N2去除，有機(jī)物和  NO-x-N都得到去除。混合液從缺氧池進(jìn)入好氧池后主要完成有機(jī)物的進(jìn)一步去除、有機(jī)氮氨化、氨氮硝化，同時(shí)聚磷菌分解體內(nèi)的PHB獲取能量供自身生長(zhǎng)繁殖，并超量吸收溶解性的正磷酸鹽以聚合磷酸鹽的形式儲(chǔ)存于體內(nèi)，后二沉池通過(guò)排除富磷污泥使磷得到去除。

A2O工藝的運(yùn)行特點(diǎn)

(1) 污水首入?yún)捬醵?，充分發(fā)揮了厭氧菌群對(duì)高濃度、較難降解有機(jī)物的降解優(yōu)勢(shì)，適合混有工業(yè)廢水的城市污水處理，污泥產(chǎn)量少。

(2) 簡(jiǎn)化了處理流程，增加了處理功能，是簡(jiǎn)單的脫氮除磷工藝，減少了水力停留時(shí)間。

(3) 在厭氧-缺氧-好氧交替運(yùn)行下，絲狀菌不會(huì)大量繁殖，SVI一般小于100，不會(huì)發(fā)生污泥膨脹。

(4) 剩余污泥中的磷含量一般可達(dá)污泥干重的6%～7% ，具有很高的肥效。

2 A2O工藝的運(yùn)行控制

A2O脫氮除磷涉及硝化反硝化、吸磷釋磷等多個(gè)生化反應(yīng)，每個(gè)反應(yīng)對(duì)環(huán)境條件、基質(zhì)類型、微生物組成要求不同，脫氮除磷各過(guò)程相互制約，因此了解工藝控制要素及其對(duì)脫氮除磷的影響很有必要。

泥量與泥齡

A2O工藝運(yùn)行中系統(tǒng)污泥濃度和泥齡對(duì)脫氮除磷有重要影響，研究表明，當(dāng)厭氧池、缺氧池、好氧池中的MLSS維持在3000～3800mg˙L，且三個(gè)反應(yīng)器中的MLSS值接近時(shí)，系統(tǒng)具有較好的脫氮除磷效果。厭氧池聚磷菌和缺氧池反硝化細(xì)菌屬于短泥齡微生物，短泥齡有利于除磷和反硝化，一般缺氧池的泥齡為3～5d，好氧池中自養(yǎng)硝化細(xì)菌增殖速度慢，世代周期長(zhǎng)，要使自養(yǎng)硝化細(xì)菌在系統(tǒng)中維持一定的數(shù)量，成為優(yōu)勢(shì)菌群，好氧段需要20～30d的長(zhǎng)泥齡，但同時(shí)長(zhǎng)泥齡使含磷污泥的排放過(guò)少，且在較高的泥齡下聚磷菌為維持生命活動(dòng)分解聚合磷酸鹽，可能使磷從含磷污泥里重新釋放出來(lái)，不利于系統(tǒng)除磷，一般系統(tǒng)若以除磷為主要目的，泥齡可控制在6～8d，另外，反硝化聚磷菌的發(fā)現(xiàn)使系統(tǒng)在缺氧段脫氮的同時(shí)也能使磷得到部分去除，研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)系統(tǒng)的SRT在  15d時(shí)缺氧段具有較高的脫氮除磷效果。為了兼顧脫氮除磷，建議污泥齡為硝化菌的小世代期的2倍以上，權(quán)衡考慮將污泥齡控制在8～15d較合適。

碳源

脫氮除磷過(guò)程中反硝化細(xì)菌和聚磷菌是混合共生的，相互競(jìng)爭(zhēng)碳源，且反硝化細(xì)菌會(huì)優(yōu)先攝取碳源，厭氧段碳源不足會(huì)抑制聚磷菌的釋磷，從而導(dǎo)致終除磷效果變差，為了保證良好的除磷效果，厭氧段需要有充足的可供聚磷菌吸收的碳源，一般將厭氧池(  SP/SBOD) 控制在0.06以內(nèi)，污泥負(fù)荷控0.10kgBOD5 /( kgMLSS˙d)  以上。缺氧池內(nèi)異養(yǎng)型兼性厭氧反硝化細(xì)菌需要足夠的有機(jī)物作為電子供體，以NO-x-N為電子受體，將回流混合液中的NO-x-N還原成  N2，完成系統(tǒng)的脫氮，因此缺氧池需要一定的C/N，根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)COD/TKN大于8時(shí)，脫氮率可達(dá)80% 。

好氧池碳源不宜過(guò)多，過(guò)多的碳源會(huì)促使好氧池內(nèi)異養(yǎng)型好氧細(xì)菌成為優(yōu)勢(shì)菌群，抑制自養(yǎng)型硝化細(xì)菌的硝化作用，對(duì)系統(tǒng)脫氮產(chǎn)生負(fù)面影響，好氧池應(yīng)將污泥負(fù)荷控制在0.15kgBOD5/(  kgMLSS˙d)以下。系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中應(yīng)定期核算污水進(jìn)水水質(zhì)是否滿足BOD5/TKN大于4，BOD5/TP大于20的要求，否則需要補(bǔ)充碳源。在碳源分配上，厭氧池、缺氧池、好氧池呈遞減趨勢(shì)，厭氧池需要過(guò)多的碳源，缺氧池碳源充足，好氧池碳源較低。

NH+4-N濃度

好氧段過(guò)高的NH+4-N濃度會(huì)對(duì)硝化菌產(chǎn)生抑制作用，要保證NH+4-N正常硝化，通常TKN/MLSS負(fù)荷率應(yīng)小于0.05kgTKN/(  kgMLSS˙d)

溶解氧( DO)

為了防止進(jìn)入二沉池的混合液發(fā)生反硝化或釋磷，引起污泥上浮，影響出水水質(zhì)和除磷效果，進(jìn)入沉淀池的混合液中通常保證一定的DO濃度，且好氧池DO  不足會(huì)抑制硝化菌的生長(zhǎng)，其對(duì)DO的zuidi忍受極限為0.5～0.7mg˙L.

增加溶解氧有利于硝化作用的進(jìn)行，好氧末端DO對(duì)A2O工藝脫氮除磷的影響，結(jié)果表明隨著末端DO的增大，系統(tǒng)硝化速率提高，NH+4-N的去除率從60%升高到90%以上,TN的去除率從54%升高到67%  ，總磷的去除率也有所提高，好氧池的DO>2mg˙L以后，硝化速率開(kāi)始減緩，繼續(xù)增大DO對(duì)硝化進(jìn)程不僅沒(méi)有大幅加快，還可能使回流污泥和回流混合液中DO濃度偏高，不利于厭氧段釋磷和缺氧段反硝化，根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)將好氧段DO控制在2mg˙L為宜，高不超過(guò)3mg˙L  。缺氧段DO會(huì)與硝酸鹽競(jìng)爭(zhēng)電子供體，較高的DO還會(huì)影響硝酸鹽還原酶的合成及活性，一般缺氧段的DO不超過(guò)0.5mg˙L為宜。的厭氧環(huán)境有利于聚磷菌的釋磷，但回流污泥不可避免的帶入部分DO和NO-x-N，實(shí)際操作中厭氧段DO<0.2mg˙L即可。

混合液回流比R

好氧池出水回流至缺氧池用于脫氮，回流比越大，脫氮效果越好，但較大的回流比增大了能源消耗，提高了處理成本，研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)R超過(guò)300%時(shí)，脫氮率可達(dá)到75%以上。

污泥回流比r

二沉池污泥回流到厭氧池以維持各段合適的污泥濃度，保證整個(gè)生化反應(yīng)的正常進(jìn)行。污泥回流比增大，泥齡增長(zhǎng)，有利于自養(yǎng)型硝化細(xì)菌的增長(zhǎng)，硝化作用良好，但回流污泥中過(guò)多的NO-x-N進(jìn)入?yún)捬醭夭坏茐牧藚捬醐h(huán)境，還會(huì)與聚磷菌競(jìng)爭(zhēng)碳源，影響除磷效果。厭氧區(qū)NO-x-N濃度超過(guò)1.5mg˙L-1時(shí)，釋磷會(huì)受到抑制。相反污泥回流比減小，好氧段因硝化不*也會(huì)導(dǎo)致脫氮效果不佳。一般污泥回流比在60%-98%為宜，zuidi不少于40%。

水力停留時(shí)間( HRT)

水力停留時(shí)間與進(jìn)水水質(zhì)、溫度等因素有關(guān)，A2O工藝整個(gè)運(yùn)行時(shí)間在6～8h左右，HRT( 厭氧/缺氧/好氧) = 1/1/( 3～4)  。厭氧池水力停留時(shí)間一般為1～2h，缺氧池的水力停留時(shí)間一般為1.5～2h，好氧池的水力停留時(shí)間一般為6h左右。

溫度

溫度升高對(duì)生物脫氮有利，好氧段硝化反應(yīng)適宜溫度為30～35℃，缺氧反硝化反應(yīng)適宜溫度為15～25℃，當(dāng)溫度低于15℃，生物脫氮效率明顯下降，溫度的變化對(duì)除磷影響不大，厭氧除磷的適宜溫度為5～30℃，溫度降低還可能有利生物除磷。

pH

厭氧段聚磷菌適宜的pH為6～8，缺氧段反硝化細(xì)菌的適宜pH為6.5～7.5，好氧段硝化細(xì)菌適宜的pH為7.5～8.5，實(shí)際操作中將污水混合液pH控制在7.0以上即可，如果pH過(guò)低，可投加石灰補(bǔ)充堿度。

 A2O工藝發(fā)展的新形式

改良A2O工藝

改良A2O工藝的工藝流程見(jiàn)圖2，在厭氧池之前增設(shè)缺氧調(diào)節(jié)池，來(lái)自二沉池的回流污泥和10%左右的進(jìn)水首入缺氧調(diào)節(jié)池，停留時(shí)間為20-30min，微生物利用約10%進(jìn)水中有機(jī)物還原回流NO-x-N，消除其對(duì)厭氧池的不利影響，從而保證厭氧池的穩(wěn)定性，提高除磷效果，90%的進(jìn)水和缺氧調(diào)節(jié)池出水混合后進(jìn)入?yún)捬醭剡M(jìn)行釋磷,改良A2O工藝對(duì)低C/N城市生活污水的處理，得出了優(yōu)操作條件為在缺氧調(diào)節(jié)池回流污泥比為15%  ，TP去除率為89.51% ，硝化液回流比為250%時(shí)，TN去除率為65.3% 。

倒置A2O工藝

倒置A2O工藝主要是針對(duì)缺氧反硝化碳源不足而改進(jìn)設(shè)計(jì)的，其工藝流程見(jiàn)圖  3，將缺氧池置于厭氧池前面，來(lái)自二沉池的回流污泥和全部進(jìn)水或部分進(jìn)水，50%～150%的混合液回流均進(jìn)入缺氧段，將碳源優(yōu)先用于脫氮。

缺氧池內(nèi)碳源充足，回流污泥和混合液在缺氧池內(nèi)進(jìn)行反硝化，去除硝態(tài)氧，再進(jìn)入?yún)捬醵?，保證了厭氧池的厭氧狀態(tài)，強(qiáng)化除磷效果。由于污泥回流至缺氧段，缺氧段污泥濃度較好氧段高出50%  ，單位池容的反硝化速率明顯提高，反硝化作用能夠得到有效保證。某污水處理廠采用倒置A2O工藝進(jìn)行了中試試驗(yàn)研究，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定后，BOD去除率在90%以上，出水TN去除率為80%  左右，TP的去除率穩(wěn)定在85%  以上。采用批式實(shí)驗(yàn)對(duì)昆明某污水處理廠倒置A2O工藝進(jìn)出水水質(zhì)進(jìn)行了研究，結(jié)果表明倒置A2O工藝對(duì)有機(jī)物和NH+4-N的去除率分別為 89.4%和98.6%  ，A2O缺氧池內(nèi)碳源不足導(dǎo)致反硝化反應(yīng)受到限制，倒置A2O 優(yōu)先利用進(jìn)水中的碳源進(jìn)行反硝化，系統(tǒng)脫氮效果優(yōu)于A2O。

UCT工藝

UCT工藝主要是為了避免硝酸鹽干擾釋磷問(wèn)題而提出的，其工藝流程見(jiàn)圖4，回流污泥首入缺氧池脫氮，缺氧段部分出流混合液再回至厭氧段。通過(guò)這樣的修正，可以避免因回流污泥中的NO-x-N回流至厭氧段，干擾釋磷而降低磷的去除率。采用UCT工藝以太原市污水處理廠初沉池出水為研究對(duì)象，對(duì)各種污染物質(zhì)的去除效果進(jìn)行了研究，得出的結(jié)論為:  UCT工藝對(duì)COD的去除率達(dá)到85%以上，NH+4-N的去除率超過(guò)97% ，TN去除率穩(wěn)定在75%左右，PO3-4 - P去除率為80% 。

A2O工藝及其變式的比較分析

A2O工藝脫氮除磷過(guò)程的主要問(wèn)題在于硝化長(zhǎng)泥齡與釋磷、反硝化短泥齡的矛盾，反硝化與釋磷碳源分配矛盾以及污泥回流破壞厭氧環(huán)境，影響除磷問(wèn)題。A2O工藝的三種變式也主要是針對(duì)這三個(gè)問(wèn)題而設(shè)計(jì)的。

 

普通A2O工藝通常用于C/N-C/P比值較高的污水，由于碳源充足，脫氮與除磷在爭(zhēng)奪碳源上矛盾較小，易生物降解的含碳有機(jī)物量大，回流污泥中的NO-x-N在厭氧區(qū)消耗的碳源不至于對(duì)釋磷產(chǎn)生明顯影響，系統(tǒng)能達(dá)到較好的除磷效果。改良型A2O工藝在厭氧池前端增設(shè)的缺氧調(diào)節(jié)池利用部分進(jìn)水中的有機(jī)物對(duì)回流污泥中的NO-x-N反硝化，一定程度上減輕了NO-x-N對(duì)厭氧區(qū)聚磷菌釋磷的不利影響，保持了厭氧區(qū)相對(duì)“壓抑”的環(huán)境，但由于缺氧調(diào)節(jié)池從進(jìn)水中得到的碳源有限，反硝化脫氮主要發(fā)生在后續(xù)的缺氧池，同時(shí)進(jìn)水中的碳源沒(méi)有*進(jìn)入?yún)捬醭赜糜诔?，終的處理效果還是受回流污泥的比例(  泥齡)  和進(jìn)水中有機(jī)物的含量及分配比例影響，一般改良型A2O工藝若要達(dá)到較高的氮磷去除率，也要求污水具有較高的C/N、C/P比值。由于增設(shè)了預(yù)缺氧池，改良的A2O工藝基建費(fèi)用增加，占地面積、處理成本增大。

 

通常厭氧池聚磷菌優(yōu)先利用污水中易生物降解的有機(jī)物除磷，而缺氧池反硝化細(xì)菌可以利用多種形態(tài)的有機(jī)物，倒置的A2O工藝將缺氧段前置，反硝化細(xì)菌優(yōu)先利用易生物降解的有機(jī)物，系統(tǒng)脫氮能力提高，但對(duì)厭氧池聚磷菌除磷可能產(chǎn)生基質(zhì)競(jìng)爭(zhēng)，為保證除磷效果，可在滿足反硝化碳源的前提下，采取分點(diǎn)進(jìn)水，將部分進(jìn)水中的碳源直接給厭氧池，用于聚磷菌的釋磷，厭氧段釋放的磷直接進(jìn)入生化效率高的好氧段，吸磷效率增強(qiáng)，除磷效果提升。

 

倒置A2O工藝整個(gè)系統(tǒng)的活性污泥都經(jīng)歷了厭氧和好氧的過(guò)程，排放的剩余污泥都能充分地吸磷，倒置A2O工藝適合C/P 較高，C/N較低的污水，一般當(dāng)  BOD5/TN<4.BOD5/TP>20時(shí)，系統(tǒng)具有較好的脫氮除磷效果，倒置A2

 

O工藝在我國(guó)一些大中型城鎮(zhèn)污水處理廠的建設(shè)或升級(jí)改造中得到廣泛應(yīng)用。

 

UCT工藝中好氧池混合液和回流污泥首入缺氧池，脫氮效果增強(qiáng)，經(jīng)缺氧池脫氮后的混合液隨進(jìn)水進(jìn)入?yún)捬醭蒯屃祝欢ǔ潭壬媳苊饬薔O-x-N進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)影響釋磷效果，除磷效率增強(qiáng)。厭氧池中的聚磷菌利用進(jìn)水中70%的易生物降解有機(jī)物進(jìn)行釋磷，10%左右的慢速生物降解的有機(jī)物進(jìn)入缺氧池反硝化脫氮，缺氧池反硝化負(fù)荷較高。

 

UCT工藝適用于處理 BOD5/TN或BOD5/TP較低的城市污水，當(dāng)污水C/N<4、C/P  <20時(shí)，UCT工藝比普通A2O工藝具有更高的除磷效率，UCT工藝增加了從缺氧段出流液到厭氧段的回流，增加了能耗，且兩套混合液回流交叉不利于控制缺氧段的水力停留時(shí)間。

 

A2O工藝作為基本的同步脫氮除磷工藝，由于實(shí)現(xiàn)不同功能的三種菌種( 硝化菌、反硝化菌、聚磷菌)  均不能在各自佳的條件下生長(zhǎng)，碳源矛盾、回流NO-x-N問(wèn)題不能從根本上解決，脫氮除磷相互制約，氮磷去除率不可能同時(shí)達(dá)到高。工程應(yīng)用中可根據(jù)實(shí)際進(jìn)水情況，有所偏向地重點(diǎn)去除氮或磷，也可以通過(guò)操作條件優(yōu)化，獲得優(yōu)的氮磷同步去除率。