A2O工艺处理污水浅谈

A2O工艺处理污水浅谈A2O是Anaeroxic-Anoxic-Oxic的英文缩写，A2O生物脱氮除磷工艺是传统活性污泥工艺、生物硝化及反硝化工艺和生物除磷工艺的综合。A2O工艺的概述及原理工作原理其工艺流程图如下图，生物池通过曝气装置、推进器(厌氧和缺氧段)及回流渠道的布置分成厌氧段、缺氧段、好氧段。一、工艺机理污水首先厌氧池内,主要进行磷的释放。由于厌氧条件对聚磷菌的抑制作用,促使其以溶解磷的形式释放在好氧池中富集的磷,并大量吸收挥发性有机碳源,为在好氧池中过量吸磷准备条件。缺氧池的首要功能是脱氮。在此反应器中,反硝化菌利用污水中的有机物作碳源,将内循环混合液中带入的大量NO3-N和NO2-N还原为N2,并释放到空气中。好氧池具有多种功能:首先,有机物被微生物生化氧化,降低污水中有机物含量;其次,有机氮被氨化继而被硝化,NH3-N浓度显著下降,而磷则随着聚磷菌的过量摄取,也以较快的速率下降。最后，混合液进入沉淀池，进行泥水分离，上清液作为处理水排放，沉淀污泥的一部风回流厌氧池，另一部分作为剩余污泥排放。二、工艺特点(1)厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和种类微生物菌群的有机配合，能同时具有去除有机物、脱氮除磷的功能。(2)在同时脱氧除磷去除有机物的工艺中，该工艺流程最为简单，总的水力停留时间也少于同类其他工艺。(3)在厌氧—缺氧—好氧交替运行下，丝状菌不会大量繁殖，SVI一般小于100，不会发生污泥膨胀。(4)污泥中磷含量高，一般为2.5％以上，具有很高的肥效。A2O工艺启动1、污泥培养2、污泥训化3、厌氧缺氧的启动A2/O工艺处理效果的影响因素1、温度的影响温度是影响A2O工艺脱氮效果的主要因素,且温度对脱氮的影响比对除磷的影响大。在好氧段,硝化反应在5～35℃时,其反应速率随温度升高而加快,适宜的温度范围为30～35℃。当低于5℃时,硝化菌的生命活动几乎停止。2、pH值的影响在厌氧段,生物除磷系统适宜的pH范围与常规生物处理相同,为中性或微碱性,最适宜的pH值为6～8,对pH不合适的工业废水,处理前须先进行调节,以避免污泥中毒。而在缺氧段,反硝化细菌脱氮适宜的pH值为6.5～7.5。在好氧段,一般认为亚硝化细菌的最佳pH值为8.0～8.4。3溶解氧的影响溶解氧的存在会抑制异养硝化盐还原反应,其作用机理为:(1)氧阻抑硝酸盐还原酶的形成(有些反硝化细菌必须在厌氧和有硝酸盐存在的条件下才能诱导合成硝酸盐还原酶);(2)氧可作为电子受体,竞争性地阻碍硝酸盐的还原。A2O系统在实际运行时,为获得更高的脱氮效果,常采用较大的内回流比,使更多的NO3-N进入到缺氧池进行反硝化处理。造成回流混合液中溶解氧破坏了缺氧硝化环境,阻断反硝化反应的进行。4C/N比的影响在A2O系统中,C/N比是影响系统脱氮除磷效果的关键因素。理论上,脱氮除磷系统中N的负荷不允许超过0.05N/(kgMLSS·d),C/N过高会抑制好氧段的硝化功能,C/N过低则抑制反硝化和释磷过程。有研究表明,当废水中C/N的值小于4时,系统的脱氮除磷效果将恶化,但在实际操作运行中,为提高系统处理功能,C/N一般不宜小于8,这样做主要是为避免过量的NO3-N存在使硝化细菌在厌氧池中与聚磷细菌争夺有限的碳源。城市废水中C/N一般不小于8,因此城市生活废水的C/N不会成为A2O工艺的限制因子,而以工业废水为主的处理系统,C/N比率不稳定,常常会对系统产生不良影响。5污泥龄(SRT)的影响硝化细菌属于专性自养型好氧细菌,其突出特点是繁殖速度慢,世代时间较长,其比增长速率比异养细菌低一个数量级,在冬季,硝化细菌繁殖所需的世代时间长达30d以上,即使是夏季,在泥龄小于5d的活性污泥系统中硝化作用也十分微弱。与之相反,系统中异养降解细菌和反硝化细菌的世代周期一般为2～3d,过长的泥龄会造成上述菌种的老化,影响其降解活性。另外,聚磷脱氮菌也多为短泥龄微生物,较短的泥龄可获得较高的除磷效果,在实际生产中,A2O系统为满足硝化脱氮功能常采用10～15d的长泥龄。这就造成了系统在一定程度上牺牲了部分有机物降解、除磷和反硝化速率。此外,生物除磷的唯一渠道是排除剩余污泥,为保证系统的除磷效果就不得不维持较高的污泥排放量,系统的泥龄也就相应地降低。6碳源的影响在A2O系统中,反硝化细菌和聚磷细菌均需要利用有机碳源进行新陈代谢,研究表明,污水中低分子挥发性有机物越高,反硝化菌和聚磷细菌吸收有机物以聚-β-羟丁酸PHB形式储藏在细胞内就越快速,并且内源反硝化脱氮速率和聚磷速率取决于细胞内的PHB贮存量,原因在于反硝化细菌利用PHB作为电子受体氧化NO3-N,聚磷细菌需氧化PHB产能以大量吸收游离P,因此污水中挥发性有机物含量越高,厌氧段初始的放磷速率越大,后续反硝化脱氮和好氧吸磷速率也越高,由此可见,A2O系统中反硝化和聚磷速率与污水中挥发性的有机酸含量的关系最大,系统中反硝化菌与聚磷细菌对有机碳源中VFA的竞争矛盾也显得尤为突出。(2)厌氧水解酸化可使长链状大分子难降解有机物裂变成小分子醇、酸。另一方面,过量碳源对系统脱氮效果会产生负面作用,研究表明,好氧硝化段有机质浓度不宜过高,有机负荷应低于0.15gBOD5/(kgMLSS·d),否则过高的有机物浓度会促使异养细菌快速生长,从而抑制了硝化细菌,降低系统硝化功能。由此可见,A2O系统中聚磷细菌和反硝化细菌之间存在着争夺易生化降解的低分子有机物,而硝化过程又排斥过量的碳源,整个处理系统形成了碳源需求不平衡的矛盾关系。7有机负荷的影响生物除磷工艺应采用高污泥负荷、低污泥龄系统,是因为磷的去除是通过排泥完成,F/M较高时,SRT较小,剩余污泥排放量较多,因而除磷量也多。而生物硝化属于低负荷工艺,负荷越低,硝化反应就进行得越充分,NH3-N向NO3-N转化的效率就越高,生物硝化是生物反硝化的前提,只有良好的硝化才能获得高效而稳定的反硝化,因此生物脱氮属低污泥负荷系统。实践证明,A2O工艺的运行有机负荷在0.10～0.15gBOD5/(gMLSS∙d)的范围内,处理效果较好,过高的有机负荷会降低曝气池中的DO,使厌氧细菌大量生存,抑制了硝化细菌的生长,过低浓度的有机负荷则会使硝化细菌在与异养型COD分解细菌的竞争中处于劣势,降低硝化速率。因此系统为兼顾较高的脱氮与除磷效率,其负荷范围较窄,过高的水质与水量变化对系统脱氮和除磷效率将产生较大的影响。8硝酸盐的影响硝酸盐对聚磷细菌在厌氧条件下的释磷有抑制作用,其原因为:(1)厌氧型产酸细菌可利用NO3-N作为最终电子受体氧化有机基质,从而减少产酸细菌在厌氧条件下的挥发性脂肪酸VFA产量;(2)反硝化细菌利用NO3-N进行反硝化,同时消耗大量易生物降解的有机基质,从而竞争性地抑制了聚磷细菌的厌氧释磷作用而在生物脱氮除磷工艺中,硝酸盐的存在是系统反硝化脱氮的先决条件,因此为提高系统脱氮能力,氮元素必须充分硝化。由于聚磷菌、硝化菌、反硝化菌及其他多种微生物共同生长在一个系统内,并在整个系统内循环,不可避免地使得硝酸盐随好氧段回流的污泥进入厌氧池,严重地影响了聚磷菌的释磷效率,尤其当进水中挥发性有机物较少,污泥负荷较低时,硝酸盐的存在甚至会导致聚磷菌直接吸磷。9污泥回流比(R)和混合液回流比(RN)的影响回流污泥从二沉池池底回流到厌氧池,以保持A2/O系统各段污泥浓度,使之维持正常的生化反应功能,回流污泥对系统的影响同混合液中DO和NO3-N含量有关。如果污泥回流比R太小,则污泥浓度过低,在水力停留时间不变的条件下,污泥负荷增高,会影响各段的生化反应效率;反之,回流比R太大,则会将过量NO3-N带入厌氧池,抑制磷的释放速度,同时大回流比也会将曝气池中溶解氧带入厌氧池,使异养细菌优先消耗掉挥发性有机物,干扰聚磷细菌的释磷作用。因此实际生产中,权衡污泥回流比对工艺的影响后,一般采用回流比R=50%～100%,最低不可低于40%。混合液回流比的大小直接影响反硝化脱氮效果,根据A2/O工艺系统的脱氮率η与混合液回流比RN的关系式η=RN/(1+RN)可以得到两者之间相互关系。从好氧池流出的混合液,很大一部分要回流到缺氧段进行反硝化脱氮。由表1可知,回流比RN大,则脱氮率提高,回流比超过400后,则提高回流比对脱氮率提升不显著,过高的回流需大功率回流泵,且消耗更多能源,会造成投资成本增加和运行动力消耗过大,因此常规污水处理厂运行一般采用回流比RN=300%～400%工艺参数变化范围池容比一般情况，体积比按1:2:4考虑水力停留时间厌氧区缺氧区好氧区0.5～1.00.5～1.03.5～6.0溶解氧/(mg/L)一般情况，厌氧区≤0.3，缺氧阶段＜0.5，好氧＞1.5～2.0水温/℃5～30，低于15℃硝化和反硝化效果明显降低F/M0.15～0.7污泥回流比/%50～100混合液回流比100～300BOD/TP5～25，最好＞10A2O工艺设计参数讨论A2/O工艺是颇有发展前途的污水处理工艺,虽然该工艺尚需改进,但该法电耗少、运行费用低且污泥处理费用也比较少,不仅是节能污水处理工艺,同时也是经济有效的脱氮除磷较先进的技术,该工艺在控制水体富营养化及污水回用等方面也具有广泛的应用前景。