城镇污水处理A2O工艺脱氮与除磷矛盾
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A2O工艺处理效果的影响因素影响A2O工艺出水效果的因素有很多,一般有以下一些方面的因素:1. 污水中生物降解有机物对脱氮除磷的影响可生物降解有机物对脱氮除磷有着十分重要的影响,它对A2/O工艺中的三种生化过程的影响是复杂的、相互制约甚至是相互矛盾的。
在厌氧池中,聚磷菌本身是好氧菌,其运动能力很弱,增殖缓慢,只能利用低分子的有机物,是竞争能力很差的软弱细菌。
但由于聚磷菌能在细胞内贮存PHB和聚磷酸基,当它处于不利的厌氧环境下,能将贮藏的聚磷酸盐中的磷通过水解而释放出来,并利用其产生的能量吸收低分子有机物而合成PHB,在利用有机物的竞争中比其它好氧菌占优势,聚磷菌成为厌氧段的优势菌群。
因此,污水中可生物降解有机物对聚磷菌厌氧释磷起着关键性的作用。
所以,厌氧池进水中溶解性磷与溶解性有机物的比值(S-P/S-BOD)应在0.06之内,且有机物的污泥负荷率应> 0.10 kgBOD5/kgMLSS·d。
在缺氧段,异养型兼性反硝化菌成为优势菌群,反硝化菌利用污水中可降解的有机物作为电子供体,以硝酸盐作为电子受体,将回流混合液中的硝态氮还原成N2而释放,从而达到脱氮的目的。
污水中的可降解有机物浓度高,则C/N比高,反硝化速率大,缺氧段的水力停留时间HRT短,一般为0.5~1.0 h即可。
反之,则反硝化速率小,HRT需2~3 h。
可见污水中的C/N比值较低时,则脱氮率不高。
通常只要污水中的COD/TKN>8时,氮的去除率可达80%。
在好氧段,当有机物浓度高时污泥负荷也较大,降解有机物的异养型好氧菌超过自养型好氧硝化菌,使氨氮硝化不完全,出水中NH+4-N浓度急剧上升,使氮的去除效率大大降低。
所以要严格控制进入好氧池污水中的有机物浓度,在满足好氧池对有机物需要的情况下,使进入好氧池的有机物浓度较低,以保证硝化细菌在好氧池中占优势生长,使硝化作用完全。
对此,好氧段的污泥负荷应<0.18 kgBOD5/kgMLSS·d。
A2/O工艺的脱氮除磷分析A2/O工艺是厌氧-缺氧-好氧生物脱氮除磷工艺的简称,一般适用于要求脱氮除磷的大中型城市污水厂。
下面,我们通过A2/O工艺的脱氮除磷分析,来具体了解下该工艺。
南方某城市污水处理厂采用的多点进水的改良A2/O工艺,下面对该工程的运行进行探讨,以期获得此类污水处理厂的管理经验。
该污水处理厂一期规模200,000t/d,工程于2004年正式运行。
由于厂外配套管网尚未完善,目前该厂的处理量只有100,000t/d。
该厂自运行以来,取得了较好的脱氮除磷效果。
l.工艺流程该工艺流程如图1所示。
2.主要处理构筑物及设备主要处理构筑物及设备如表1所示。
其中生化池的预缺氧段、厌氧段、缺氧段和好氧段的容积分别为:1,420m3、5,760m3、7,180m3和34,580m3,各段的平面布置如图2所示。
3.运行效果该厂2004年开始正式运行,至今运行正常。
其中,2005年1月份进水水质较差,故以该月的运行结果来考察其运行效果。
该月运行结果与设计进出水水质如表2所示,由此表可知,2005年1月份进水BOD5、TN和NH4+-N均超出设计值,但仍取得较好的处理效果,出水各项指标均达到设计要求,尤其总磷的去除率达84.04%,说明多点进水的改良A2/0工艺强化了除磷,除磷脱氮效果较好。
4.主要运行参数的调控要获得良好的脱氮除磷效果,关键是对工艺中生化池各脱氮除磷反应单元的氧环境控制得当,以满足脱氮与除磷分别要求的缺氧/好氧和厌氧/好氧状态,还需要对工艺的其他主要运行参数进行控制,以取得较好的运行效果。
(1)溶解氧改良A2/O工艺生化池中各脱氮除磷的反应单元的溶解氧控制是工艺控制的难点。
首先,预缺氧段的溶解氧控制与好氧2段的溶解氧控制存在矛盾。
为保证好氧段的硝化效果和为聚磷菌提供一个有氧环境以利于聚磷菌超量吸收磷,同时也使混合液进入二次沉淀池后不会因为缺氧反硝化而导致污泥上浮,一般好氧2段的DO要求在2.0mg/L以上。
A2/O工艺在城市生活污水处理中的应用摘要:随着城市规模的不断扩大,城市人口也不断增长,与之而来的就是生活污水排放的明显增加。
A2/O 工艺具有较好的除磷脱氮效果,而且成本不高,对于解决城市生活污水处理厂运行中所面临的出水水质不好、成本高、能耗高等问题具有现实意义,对于新建污水处理厂的设计也将具有重要指导意义。
关键词:A2/O工艺;城市生活污水;处理一、A2/O工艺的特点常规的A2/O工艺呈厌氧(A1)——缺氧(A2)——好氧(O) 的布置形式。
该布置在理论上基于这样一种认识,即:聚磷微生物有效释磷水平的充分与否, 对于提高系统的除磷能力具有极其重要的意义,厌氧区在前可以使聚磷微生物优先获得碳源并得以充分释磷。
本工艺在系统上是最简单的同步除磷脱氮工艺, 总水力停留时间小于同类其它工艺。
在厌氧、缺氧和好氧交替运行的条件下可抑制丝状菌繁殖, 克服污泥膨胀,SVI值一般小于10, 有利于处理后污水与污泥的分离, 运行中在厌氧和缺氧段内只需轻缓搅拌, 运行费用低。
由于厌氧、缺氧和好氧三个区严格分开, 有利于不同微生物菌群的繁殖生长, 因此脱氮除磷效果非常好。
目前在国内外使用较为广泛。
特别是在好氧池中有机物浓度很低, 十分有利于自养型硝化细菌的生长繁殖,具有较好的除磷效果。
二、A2/O工艺在城市生活污水处理中的机理污水在流经三个不同功能分区的过程中, 在不同微生物菌群作用下,使污水中的有机物、氮、磷得到去除。
污水首先进人厌氧池与回流污泥混合, 在兼性厌氧发酵细菌的作用下部分易生物降解大分子有机物被转化为小分子的挥发性脂肪酸(VFA),聚磷菌吸收这些小分子有机物合成PHB并储存在细胞内,同时将细胞内聚磷水解成正磷酸盐, 释放到水中,释放的能量可供专性好氧的聚磷菌在厌氧的压抑环境下维持生存;随后污水进人缺氧池,反硝化菌利用污水中的有机物和回流混合液中的硝酸盐进行反硝化,可同时去碳脱氮;当污水进人好氧池时,有机物浓度已很低,聚磷菌主要是靠分解体内储存的PHB来获得能量供自身生长繁殖,同时超量吸收水中的溶解性磷以聚磷酸盐的形式储存在体内,经过沉淀,将含磷高的污泥从水中分离出来,达到除磷的效果。
A2-O工艺脱氮除磷及其优化控制的研究A2/O工艺脱氮除磷及其优化控制的研究摘要:本文主要研究了A2/O(Anoxic/Anaerobic/Oxic)工艺在废水处理中的应用,并对其脱氮除磷效果进行了探讨。
通过对A2/O工艺的原理、工艺流程和工艺优化控制方法进行分析,旨在为工程实践提供技术支持和参考。
一、引言废水中的氨氮和磷元素对自然生态环境具有一定的污染作用,因此废水处理工艺中必须考虑脱氮除磷工作。
A2/O工艺是一种通过增加缺氧区域和厌氧区域来实现同时脱氮除磷的工艺。
该工艺具有工艺简单、操作方便等优点,被广泛应用于污水处理厂。
二、A2/O工艺原理A2/O工艺是将缺氧区域引入A2/O反应池内,通过氨氧化细菌、反硝化细菌和同步硝化反硝化细菌协同作用,将废水中的氨氮转化为氮气的过程。
在A2/O反应池中,废水经过缺氧区、厌氧区和好氧区,分别进行脱氮、厌氧反硝化和好氧反硝化反应,从而达到脱氮除磷的效果。
三、A2/O工艺流程A2/O工艺的主要流程包括进水、预处理、A1区、A2区、M区、混凝沉淀、滤池和出水等。
在进水预处理阶段,可采用格栅污染物筛选和调节pH值等措施。
在A1区,废水与好氧污泥混合,并通过曝气装置增加溶解氧含量。
在A2区,废水与厌氧污泥混合,减少氧气的供应来实现缺氧条件。
在M区,通过混凝剂的加入,使沉淀物形成较大的颗粒,便于后续的沉淀。
最后,通过滤池和反洗等步骤,实现出水的净化。
四、A2/O工艺优化控制A2/O工艺的优化控制主要包括进水流量的控制、曝气量的控制、外加碳源的控制、内循环比的调整以及污泥回流比的控制等。
其中,进水流量的控制要根据实际情况进行调整,以保证污水处理出水的稳定性。
曝气量的控制应根据废水的COD浓度和溶解氧的含氧量进行调整,以提高好氧污泥的活性和效果。
外加碳源的控制主要是根据废水的C/N比进行投加,以促进脱氮除磷反应的进行。
内循环比的调整可以通过增加或减少回流水量,来实现系统中不同区域的溶解氧浓度和污泥浓度的调节。
A2O污水处理工艺中脱氮除磷的过程控制1.A2O池的检测与控制参数的确定A2O生物除磷脱氮工艺处理污水效果与DO、内回流比r、外回流比R、泥龄SRT、污水温度及PH值等有关。
一般厌氧池DO在0.2mg/l以下,缺氧池DO在0.5mg/l 以下,而好氧池DO在2.0mg/l以上;污泥混合液的PH值大于7;SRT为8-15天。
然而A2O生物除磷脱氮过程,本质上是一系列生物氧化还原反应的综合,A2O生物池各段混合液中的ORP(氧化还原值)能够综合地反应生物池中各参数的变化。
混合液中的DO越高,ORP值也越高;而当存在磷酸根离子和游离的磷时,ORP则随磷酸根离子和游离的浓度升高而降低。
一般A-A-O生物除磷脱氮工艺处理过程中,厌氧段的ORP应小于-250mV,缺氧段控制在-100mV左右,好氧段控制在40mV以上。
如厌氧段ORP升高,表明DO值过大,可能与回流比过大带入更多的氧及回流污泥中带入太多的氮有关,还与搅拌强度太大产生空气复氧有关。
如缺氧段ORP升高,表明DO值过大,可能与回流比过大带入更多的氧有关,另外还与搅拌强度太大产生空气复氧有关。
根据以上说明的A2O池中各参数变化对污水除磷脱氮处理工艺的影响,合理选择检测仪表,对污水处理过程中各参数的变化情况进行检测,为污水处理厂的运行控制提供依据。
一般A2O工艺中需要检测的数据为:进水:进水量 Q COD CODPH T5A2O池厌氧段:溶解氧 DO 氧化还原值 ORPA2O池缺氧段:溶解氧 DO 氧化还原值 ORPA2O池好氧段:溶解氧 DO 氧化还原值 MLSS出水:COD BOD5根据以上推荐的典型仪表配置与工艺控制特点,我们提出以ORP和DO为主要控制参数,来对曝气系统、内回流系统、外回流系统、剩余污泥排放系统进行控制,以实现良好的除磷脱氮效果,有效地降低污水中的BOD5,同时最大限度地节约能源,使整个系统高效稳定地运行。
2.A2O污水处理工艺过程控制方法A2O污水处理工艺A2O池传统的控制是:DO值的PID调节(进气量)、MLSS的PID 调节(回流比)均为对单一参数的单一对象控制。
Ó城市给排水Ó城市污水生物除磷脱氮工艺中的矛盾关系及对策华光辉张波提要目前,城市污水处理厂的处理对象包括COD、BOD5、SS和氮、磷等营养物质。
就氮磷脱除而言,一般需涉及硝化、反硝化、微生物释磷和吸磷等过程。
由于各过程的要求不同,在同一污水处理工艺系统中就不可避免地产生了各过程间的矛盾关系。
针对泥龄问题、碳源问题、硝酸盐问题、系统的硝化和反硝化容量问题、释磷吸磷的容量问题进行了探讨。
关键词污水处理生物除磷脱氮工艺系统矛盾关系城市污水(生物)处理技术经历了三个发展阶段。
在污水处理技术发展初期,人们认识到有机污染对环境生态的危害,从而把好氧性的有机污染物(COD)和悬浮固体(SS)的去除作为污水处理的主要目标。
到六七十年代,随着常规二级生物处理技术在工业化国家的普及,人们发现仅仅去除COD和SS是不够的。
氨氮(NH3-N)的存在依然导致水体的黑臭或溶解氧降低,这一问题的出现使常规二级生物处理技术从单纯的有机物的去除发展到有机物和氨氮的联合去除,即污水的硝化处理。
到七八十年代,由于水体富营养化问题日益严重,污水氮磷去除的实际需要使二级生物处理技术进入了具有除磷脱氮功能的深度二级生物处理阶段。
所以,今天的城市污水处理厂的处理对象包括COD、BOD5、SS和氮、磷等营养物质。
这就要求在同一污水处理工艺系统中同时具备多种处理功能。
一般来说,只要污水中没有大量难降解有机物, COD的去除是比较容易实现的。
而氮磷脱除则比较复杂,一般需涉及硝化、反硝化、微生物释磷和吸磷等过程。
上述每一个过程的目的不一样,对微生物组成、基质类型及环境条件的要求也不一样。
例如,硝化需要长泥龄的硝化菌和好氧条件,反硝化则需要短泥龄的脱氮菌和缺氧条件;释磷需要短泥龄的聚磷菌和厌氧条件,而吸磷则需要好氧条件。
由于各过程的要求不同,在同一污水处理工艺系统中就不可避免地产生了各过程间的矛盾关系。
如何处理好这些矛盾关系,使各自所需的反应条件有机地结合起来从而达到处理目的,是一个重要而艰巨的课题。
城市污水生物除磷脱氮工艺中的矛盾关系及对策城市污水生物除磷脱氮工艺中的矛盾关系及对策随着城市化的不断发展,城市的污水处理工艺变得越来越重要。
在污水处理中,除磷和脱氮是两个关键环节,对于保护水资源和减少污染具有重要意义。
然而,在城市污水生物除磷脱氮的工艺中,存在着一些矛盾关系,例如除磷效果和脱氮效果之间的冲突,以及能源消耗和环境负荷之间的冲突。
为了解决这些矛盾关系,有一些对策可以被采取。
首先,城市污水生物除磷脱氮中的矛盾关系之一是除磷效果和脱氮效果之间的冲突。
生活污水中的磷含量较高,如果完全除磷,则可能会影响脱氮效果。
这是因为磷除磷工艺中通常使用化学药剂来沉淀磷,但同时也会对脱氮微生物造成抑制。
解决这个矛盾关系的一种策略是采用生物脱氮工艺来达到脱氮效果。
生物除磷装置和生物脱氮装置可以结合在一起,通过合理的调控来平衡除磷效果和脱氮效果。
其次,能源消耗和环境负荷之间存在冲突。
城市污水处理需要消耗大量的能源,例如运行污水处理厂所需的电力和化学药剂等。
然而,这样的能源消耗会增加温室气体的排放,对环境产生负面影响。
为了应对这样的矛盾关系,可以采取一些对策。
例如,可以优化污水处理工艺,减少运行能耗;引入可再生能源,例如太阳能和风能等,来替代传统能源;开展能源回收利用,将废水中的有机物转化为能源等。
此外,城市污水处理还面临着运营成本和技术工艺之间的矛盾关系。
现有的生物除磷脱氮工艺往往需要复杂的设备和高技术水平。
这使得运营成本较高,对于一些资源匮乏的地区来说可能难以承受。
为了解决这个矛盾,可以考虑采用简化的工艺流程、降低设备成本和培训操作人员等方式来降低运营成本。
总的来说,城市污水生物除磷脱氮工艺中存在着一些矛盾关系,并且这些矛盾关系会对污水处理的效果、能源消耗、环境负荷和运营成本等方面产生影响。
为了解决这些矛盾关系,我们可以采取一些对策,例如结合生物除磷装置和生物脱氮装置,优化污水处理工艺,引入可再生能源,开展能源回收利用,降低设备成本和培训操作人员等。
倒置A2-O工艺生物脱氮除磷原理及其生产应用倒置A2/O工艺生物脱氮除磷原理及其生产应用摘要:随着我国城市化的快速发展和人口的增加,废水处理成为了一个日益严峻的问题。
其中,氮和磷的高浓度排放对水体环境造成了严重的污染。
为了有效地去除废水中的氮和磷,倒置A2/O工艺应运而生。
本文深入探讨了倒置A2/O工艺的原理和生产应用,旨在为废水处理工程的设计和实践提供参考。
1. 引言中国是世界上最大的废水排放国之一,废水中的氮和磷成为了主要的污染物之一。
传统的物理化学处理技术对于废水中的氮和磷去除效果有限,成本较高。
为了解决这一问题,倒置A2/O工艺应运而生。
这一工艺通过利用生物脱氮和生物除磷的机制,能够高效地去除废水中的氮和磷,并且具有成本低、运行稳定等优点,被广泛应用于废水处理工程中。
2. 倒置A2/O工艺原理倒置A2/O工艺是一种基于活性污泥工艺的废水处理工艺。
其主要分为两个阶段:缺氧(anaerobic)阶段和好氧(aerobic)阶段。
在缺氧阶段,由于缺氧环境,有机物会被厌氧菌分解产生大量的挥发性脂肪酸(VFA)和短链脂肪酸(SCFA)。
这些有机物在好氧阶段被氧化为二氧化碳和水。
在好氧阶段,氨氮会通过硝化作用转化为硝态氮,硝态氮最终被反硝化作用转化为氮气放出。
同时,磷通过生物吸附和沉淀的方式被去除。
整个过程稳定可靠,能够有效地去除废水中的氮和磷。
3. 倒置A2/O工艺的优势倒置A2/O工艺具有以下几个优势:(1)高效去除氮和磷:倒置A2/O工艺通过生物脱氮和生物除磷的机制,能够高效地去除废水中的氮和磷。
实际应用中,氮和磷的去除率均能够达到90%以上。
(2)成本低:相比传统的物理化学处理技术,倒置A2/O工艺的运行成本较低。
这一工艺主要依靠生物反应器运行,不需要额外的化学药剂和设备。
(3)运行稳定:倒置A2/O工艺的运行稳定性较好,即使在负荷波动较大的情况下,也能够保持较高的氮和磷去除效果。
4. 倒置A2/O工艺的应用案例倒置A2/O工艺已经在许多废水处理厂得到了成功应用。
A2-O-曝气生物滤池工艺处理低C-N比生活污水脱氮除磷A2/O-曝气生物滤池工艺处理低C/N比生活污水脱氮除磷一、引言生活污水中的氮、磷含量高对环境造成很大危害。
氮的排放会导致水体富营养化,引发蓝藻水华等问题;磷的排放则会引发水体富营养化以及海洋富营养化,造成生态失衡。
因此,研究高效且经济的水处理技术对于改善水环境质量至关重要。
本文将介绍A2/O-曝气生物滤池工艺处理低C/N比生活污水脱氮除磷的研究进展。
二、A2/O-曝气生物滤池工艺概述A2/O-曝气生物滤池工艺是一种集预处理、污泥活性污泥法和生物滤池处理为一体的污水处理技术。
该工艺分为A段、AN 段、O段三个部分。
废水首先进入A段进行预处理,去除一部分固体悬浮物后,再进入AN段,进行硝化和反硝化反应,最后进入O段进行除磷反应和深度去除有机污染物。
通过该工艺处理后的出水可以达到国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的一级A排放标准。
三、低C/N比生活污水脱氮除磷的挑战与问题低C/N比是指污水中的化学需氧量(COD)与总氮(TN)的质量比较低,通常小于4。
低C/N比生活污水对于传统的生物脱氮除磷工艺来说是一大挑战。
传统工艺对碳源的要求较高,需加入外部碳源以维持反硝化反应和除磷反应。
然而,外部碳源的加入会增加投资和运营成本,且碳源的选择和投加量需要精确控制才能达到较好的脱氮除磷效果。
因此,研究低C/N比生活污水脱氮除磷工艺具有重要的理论和实际意义。
四、A2/O-曝气生物滤池工艺处理低C/N比生活污水脱氮除磷的改进方法在A2/O-曝气生物滤池工艺中,通过对工艺参数的优化和改进,可以处理低C/N比生活污水并实现高效脱氮除磷。
1. 曝气方式改进:采用更合理的曝气方式有助于增加污泥中异养菌和硝化菌的数量,提高脱氮除磷效果。
传统的曝气方式会导致部分污泥处于厌氧状态,降低了脱氮除磷效果;而改进后的曝气方式可以增加氧气传递效率,提高整体氧化还原电位,使得污泥中的异氧代硝化菌和异养菌得以繁殖和生长,从而提高脱氮除磷效果。
A2/O生物脱氮除磷工艺原理在首段厌氧池进行磷的释放使污水中P的浓度升高,溶解性有机物被细胞吸收而使污水中BOD浓度下降,另外NH3—N因细胞合成而被去除一部分,使污水中NH3—N浓度下降,但NO3——N浓度没有变化.在缺氧池中,反硝化菌利用污水中的有机物作碳源,将回流混合液中带入的大量NO3——N和NO2——N还原为N2释放至空气,因此BOD5浓度继续下降,NO3——N浓度大幅度下降,但磷的变化很小。
在好氧池中,有机物被微生物生化降解,其浓度继续下降;有机氮被氨化继而被硝化,使NH3-N浓度显著下降,NO3——N浓度显著增加,而磷随着聚磷菌的过量摄取也以较快的速率下降。
A2/O合建式工艺中,厌氧、缺氧、好氧三段合建,中间通过隔墙与孔洞相连。
厌氧段和缺氧段采用多格串连为混合推流式,好氧段则不分隔为推流式。
厌氧段、缺氧段,均采用水下搅拌器搅拌;好氧段采用鼓风曝气A2/O工艺影响因素1。
污水中可生物降解有机物的影响2. 污泥龄ts的影响3。
DO的影响4. NS的影响5. TKN/MLSS负荷率的影响(凯氏氮-污泥负荷率的影响)6. R与RN的影响A2/O工艺存在的问题该工艺流程在脱氮除磷方面不能同时取得较好的效果。
其原因是:回流污泥全部进入到厌氧段.好氧段为了硝化过程的完成,要求采用较大的污泥回流比,(一般R 为60%~100%,最低也应>40%),NS较低硝化作用良好.但由于回流污泥将大量的硝酸盐和DO带回厌氧段,严重影响了聚磷菌体的释放,同时厌氧段存在大量硝酸盐时,污泥中的反硝化菌会以有机物为碳源进行反硝化,等脱N完全后才开始磷的厌氧释放,使得厌氧段进行磷的厌氧释放的有效容积大大减少,使出磷效果↓如果好氧段硝化不好,则随回流污泥进入厌氧段的硝酸盐减少,改变了厌氧环境,使磷能充分厌氧释放,∴ηP↑,但因硝化不完全,故脱氮效果不佳,使ηN↓A2/O工艺改进措施。
1. 将回流污泥分两点加入,减少加入到厌氧段的回流污泥量,从而减少进入厌氧段的硝酸盐和溶解氧。
A2O工艺脱氮与除磷矛盾
A2O法又称AAO法,是英文Anaerobic-Anoxic-Oxic第一个字母的简称(厌氧-缺氧-好氧法),是一种常用的污水处理工艺,可用于二级污水处理或三级污水处理,以及中水回用,具有良好的脱氮除磷效果。
在传统A2O工艺的单泥系统中高效地完成脱氮和除磷两个过程,就会发生各种矛盾冲突,比如泥龄的矛盾、碳源竞争、硝酸盐及溶解氧(DO)残余干扰等。
一、传统A2O工艺存在的矛盾
1、污泥龄矛盾
传统A2/O工艺属于单泥系统,聚磷菌(PAOs)、反硝化菌和硝化菌等功能微生物混合生长于同一系统中,而各类微生物实现其功能最大化所需的泥龄不同:
1)自养硝化菌与普通异养好氧菌和反硝化菌相比,硝化菌的世代周期较长,欲使其成为优势菌群,需控制系统在长泥龄状态下运行。
冬季系统具有良好硝化效果时的污泥龄(SRT)需控制在30d以上;即使夏季,若SRT<5 d,系统的硝化效果将显得极其微弱。
2)PAOs属短世代周期微生物,甚至其最大世代周期(Gmax)都小于硝化菌的最小世代周期(Gmin)。
从生物除磷角度分析富磷污泥的排放是实现系统磷减量化的唯一渠道。
若排泥不及时,一方面会因PAOs的内源呼吸使胞内糖原消耗殆尽,进而影响厌氧区乙酸盐的吸收及聚-β-羟基烷酸(PHAs)的贮存,系统除磷率下降,严重时甚至造成富磷污泥磷的二次释放;另一方面,SRT也影响到系统内PAOs和聚糖菌(GAOs)的优势生长。
在30℃的长泥龄(SRT≈10d)厌氧环境中,GAOs对乙酸盐的吸收速率高于PAOs,使其在系统中占主导地位,影响PAOs释磷行为的充分发挥。
2、碳源竞争及硝酸盐和DO残余干扰
在传统A2/O脱氮除磷系统中,碳源主要消耗于释磷、反硝化和异养菌的正常代谢等方面,其中释磷和反硝化速率与进水碳源中易降解部分的含量有很大关系。
一般而言,要同时完成脱氮和除磷两个过程,进水的碳氮比(BOD5 /ρ(TN))>4~5,碳磷比(BOD5/ρ(TP))>20~30。
当碳源含量低于此时,因前端厌氧区PAOs吸收进水中挥发性脂肪酸(VFAs)及醇类等易降解发酵产物完成其细胞内PHAs的合成,使得后续缺氧区没有足够的优质碳源而抑制反硝化潜力的充分发挥,降低了系统对TN 的脱除效率。
反硝化菌以内碳源和甲醇或VFAs类为碳源时的反硝化速率分别为17~48、120~900mg/(g·d)。
因反硝化不彻底而残余的硝酸盐随外回流污泥进入厌氧区,反硝化菌将优先于PAOs利用环境中的有机物进行反硝化脱氮,干扰厌氧释磷的正常进行,最终影响系统对磷的高效去除。
一般,当厌氧区的NO3-N的质量浓度>1.0mg/L时,会对PAOs释磷产生抑制,当其达到3~4mg/L时,PAOs的释磷行为几乎完全被抑制,释磷(PO43--P)速率降至 2.4mg/(g·d)。
按照回流位置的不同,溶解氧(DO)残余干扰主要包括:
1)从分子态氧(O2)和硝酸盐(NO3-N)作为电子受体的氧化产能数据分析,以O2作为电子受体的产能约为NO3-N的 1.5倍,因此当系统中同时存在O2和NO3-N时,反硝化菌及普通异养菌将优先以O2为电子受体进行产能代谢。
2)氧的存在破坏了PAOs释磷所需的“厌氧压抑”环境,致使厌氧菌以O2为终电子受体而抑制其发酵产酸作用,妨碍磷的正常释放,同时也将导致好氧异养菌与PAOs进行碳源竞争。
一般厌氧区的DO的质量浓度应严格控制在0.2mg/L以下。
从某种意义上来说硝酸盐及DO残余干扰释磷或反硝化过程归根还是功能菌对碳源的竞争问题。
二、传统A2O工艺改进策略
1、基于SRT矛盾的复合式
A2O工艺在传统A2O工艺的好氧区投加浮动载体填料,使载体表面附着生长自养硝化菌,而PAOs和反硝化菌则处于悬浮生长状态,这样附着态的自养硝化菌的SRT相对独立,其硝化速率受短SRT排泥的影响较小,甚至在一定程度上得到强化。
悬浮污泥SRT、填料投配比及投配位置的选择不仅要考虑硝化的增强程度,还要考虑悬浮态污泥含量降低对系统反硝化和除磷的负面影响。
载体填料的投配并不意味可大幅度增加系统排泥量,缩短悬浮污泥SRT 以提高系统除磷效率;相反,SRT的缩短可能降低悬浮态污泥(MLSS)含量,从而影响系统的反硝化效果,甚至造成除磷效果恶化。
研究表明,当悬浮污泥SRT控制为5d时,复合式A2O工艺的硝化效果与传统A2/O工艺相比,两者的硝化效果无明显差异,复合式A2/O工艺的载体填料不能完全独立地发挥其硝化性能;若再降低悬浮污泥SRT则因系统悬浮污泥含量的降低致使硝酸盐积累,影响厌氧磷的正常释放。
2、基于“碳源竞争”角度的工艺
解决传统A2O工艺碳源竞争及其硝酸盐和DO残余干扰释磷或反硝化的问题,主要集中在3方面:
针对碳源竞争采取的解决策略,如补充外碳源、反硝化和释磷重新分配碳源(如倒置A2O工艺)等;
解决硝酸盐干扰释磷提出的工艺改革,如JHB、UCT、MUCT等工艺;
针对DO残余干扰释磷、反硝化的问题,可在好氧区末端增设适当容积的“非曝气区”。
(1)补充外碳源
补充外碳源是在不改变原有工艺池体结构及各功能区顺序的情况下,针对短期内因水质波动引起碳源不足而提出的应急措施。
一般供选择的碳源可分为2类:
a、甲醇、乙醇、葡萄糖和乙酸钠等有机化合物;
b、可替代有机碳源,如厌氧消化污泥上清液、木屑、牲畜或家禽粪便及含高碳源的工业废水等。
相对糖类、纤维素等高碳物质而言,因微生物以低分子碳水化合物(如,甲醇、乙酸钠等)为碳源进行合成代谢时所需能量较大,使其更倾向于利用此类碳源进行分解代谢,如反硝化等。
任何外碳源的投加都要使系统经历一定的适应期,方可达到预期的效果。
针对要解决的矛盾主体选择合适的碳源投加点对系统的稳定运行和节能降耗至关重要。
一般在厌氧区投加外碳源不仅能改善系统除磷效果,而且可增强系统的反硝化潜能;但是若反硝化碳源严重不足致使系统TN脱除欠佳时,应优先考虑向缺氧区投加。
(2)倒置A2O工艺及其改良工艺
传统A2O工艺以牺牲系统的反硝化速率为前提,优先考虑释磷对碳源的需求,而将厌氧区置于工艺前端,缺氧区后置,忽视了释磷本身并非除磷工艺的目的所在。
从除磷角度分析可知,倒置A2O工艺还具有2个优势:
“饥饿效应”。
PAOs厌氧释磷后直接进入生化效率较高的好氧环境,其在厌氧条件下形成的摄磷驱动力可以得到充分地利用。
“群体效应”。
允许所有参与回流的污泥经历完整的释磷、摄磷过程。
然而有研究者认为,倒置A2O工艺的布置形式。
(3)JHB、UCT及改良UCT工艺
与分点进水倒置A2O工艺相比,JHB(亦称A+A2O工艺)和UCT工艺的设计初衷是通过改变外回流位点以解决硝酸盐、DO残余干扰释磷。
JHB工艺中的氮素的脱除主要发生在污泥反硝化区和缺氧区,且两者的脱除量相当,污泥反硝化区的设置改变了氮素在各功能区的分配比例,使厌氧区能够更好地专注于释磷。
JHB工艺流程
与倒置A2O工艺相同,对于低C/N进水而言,JHB工艺污泥反硝化区的设置可能会引起后续各功能区的碳源不足,为此也有必要采用分点进水方式。
与倒置A2O工艺不同,UCT工艺是在不改变传统A2O工艺各功能区空间位置的情况下,污泥先回流至缺氧区,使其经历反硝化脱氮后,再通过缺氧区的混合液回流至厌氧区,避免了回流污泥中硝酸盐、DO对厌氧释磷的干扰。
UCT工艺流程
在进水C/N适中的情况下,缺氧区的反硝化作用可使回流至厌氧区的混合液中硝酸盐的含量接近于0;而当进水C/N较低时,UCT工艺中的缺氧区可能无法实现氮的完全脱除,仍有部分硝酸盐进入厌氧区,因此又产生了改良UCT工艺(MUCT)。
与UCT工艺相比,MUCT将传统A2O工艺中的缺氧区分隔为2个独立区域,前缺氧区接受来自二沉池的回流污泥,后缺氧区接受好氧区的硝化液,从而使外回流污泥的反硝化与内回流硝化液的反硝化完全分离,进一步减少了硝酸盐对厌氧释磷的影响。
以MUCT工艺为主体工艺的流程图
无论UCT还是MUCT,回流系统的改变强化了厌氧、缺氧的交替环境,使其与JHB一样,缺氧区容易富集反硝化PAOs,实现同步脱氮除磷。
3、兼顾SRT矛盾及“碳源竞争”工艺
AAO+BAF
与传统活性污泥法相比,该工艺利用生物膜的形式将硝化细菌从活性污泥中独立出来,在BAF池中完成硝化,在A2O中完成反硝化与除磷.较之传统单污泥系统,双污泥反硝化除磷系统能降低30%的曝气量、50%的剩余污泥产量及碳源需求,是很有实用潜力的一种新型工艺。