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A/O生物除磷工藝是由厭氧和好氧兩部分反應(yīng)組成的污水生物處理系統(tǒng)。污水進(jìn)入?yún)捬醭睾螅c回流污泥混合。活性污泥中的聚磷菌在這一過(guò)程中大量吸收污水中的BOD,并將污泥中的磷以正磷酸鹽的形式釋放到混合液中?;旌弦哼M(jìn)入好氧池后,有機(jī)物被氧化分解,同時(shí)聚磷菌大量吸收混合液中的正磷酸鹽到污泥中。由于聚磷菌在好氧條件下吸收的磷多于厭氧條件下釋放的磷,因此污水經(jīng)過(guò)“厭氧-好氧”的交替作用和二沉池的污泥分離達(dá)到除磷的目的。一般情況下,TP的去除率可達(dá)到85%以上。
1.基本原理
A/O是Anoxic/Oxic的縮寫(xiě),它的優(yōu)越性是除了使有機(jī)污染物得到降解之外,還具有一定的脫氮除磷功能,是將厭氧水解技術(shù)用為活性污泥的前處理,所以A/O法是改進(jìn)的活性污泥法。
A/O工藝將前段缺氧段和后段好氧段串聯(lián)在一起,A段DO不大于0.2mg/L,O段DO=2~4mg/L。在缺氧段異養(yǎng)菌將污水中的淀粉、纖維、碳水化合物等懸浮污染物和可溶性有機(jī)物水解為有機(jī)酸,使大分子有機(jī)物分解為小分子有機(jī)物,不溶性的有機(jī)物轉(zhuǎn)化成可溶性有機(jī)物,當(dāng)這些經(jīng)缺氧水解的產(chǎn)物進(jìn)入好氧池進(jìn)行好氧處理時(shí),提高污水的可生化性,提高氧的效率;在缺氧段異養(yǎng)菌將蛋白質(zhì)、脂肪等污染物進(jìn)行氨化(有機(jī)鏈上的N或氨基酸中的氨基)游離出氨(NH3、NH4+),在充足供氧條件下,自養(yǎng)菌的硝化作用將NH3-N(NH4+)氧化為HO3-,通過(guò)回流控制返回至A池,在缺氧條件下,異氧菌的反硝化作用將NO3-還原為分子態(tài)氮(N2)完成C、N、O在生態(tài)中的循環(huán),實(shí)現(xiàn)污水無(wú)害化處理。
2.主要工藝特點(diǎn)
缺氧池在前,污水中的有機(jī)碳被反硝化菌所利用,可減輕其后好氧池的有機(jī)負(fù)荷,反硝化反應(yīng)產(chǎn)生的減度可以補(bǔ)償好氧池中進(jìn)行硝化反應(yīng)對(duì)堿度的需求。
好氧在缺氧池之后,可以使反硝化殘留的有機(jī)污染物得到進(jìn)一步去除,提高出水水質(zhì)。
BOD5的去除率較高可達(dá)90~95%以上,但脫氮除磷效果稍差,脫氮效率70~80%,除磷只有20~30%。盡管如此,由于A/O工藝比較簡(jiǎn)單,也有其突出的特點(diǎn),目前仍是比較普遍采用的工藝。該工藝還可以將缺氧池與好氧池合建,中間隔以檔板,降低工程造價(jià),所以這種形式有利于對(duì)現(xiàn)有推流式曝氣池的改造。
3. A/O工藝的影響因素
A/O工藝運(yùn)行過(guò)程控制不要產(chǎn)生污泥膨脹和流失,其對(duì)有機(jī)物的降解率是較高的(90~95%),缺點(diǎn)是脫氮除磷效果較差。如果原污水含磷濃度<3mg/L,則選用A/O工藝是合適的,為了提高脫氮效果,A/O工藝主要控制幾個(gè)因素:
①M(fèi)LSS一般應(yīng)在3000mg/L以上,低于此值A(chǔ)/O系統(tǒng)脫氮效果明顯降低。
②TKN/MLSS負(fù)荷率(TKN─凱式氮,指水中氨氮與有機(jī)氮之和):在硝化反應(yīng)中該負(fù)荷率應(yīng)在0.05gTKN/(gMLSS·d)之下。
③BOD5/MLSS負(fù)荷率:在硝化反應(yīng)中,影響硝化的主要因素是硝化菌的存在和活性,因?yàn)樽匝跣拖趸钚”仍鲩L(zhǎng)速度為0.21/d;而異養(yǎng)型好氧菌的最小比增殖速度為1.2/d。前者比后者的比增殖速度小得多。要使硝化菌存活并占優(yōu)勢(shì),要求污泥齡大于4.76d;但對(duì)于異養(yǎng)型好氧菌,則污泥齡只需0.8d。在傳統(tǒng)活性污泥法中,由于污泥齡只有2~4d,所以硝化菌不能存活并占有優(yōu)勢(shì),不能完成硝化任務(wù)。
要使硝化菌良好繁殖就要增大MLSS濃度或增大曝氣池容積,以降低有機(jī)負(fù)荷,從而增大污泥齡。其污泥負(fù)荷率(BOD5/MLSS)應(yīng)小于0.18KgBOD5/KgMLSS·d
④污泥齡 ts:為了使硝化池內(nèi)保持足夠數(shù)量的硝化菌以保證硝化的順利進(jìn)行,確定的污泥齡應(yīng)為硝化菌世代時(shí)間的3倍,硝化菌的平均世代時(shí)間約3.3d(20℃)
硝化菌世代時(shí)間與污水溫度的關(guān)系
若冬季水溫為10℃,硝化菌世代時(shí)間為10d,則設(shè)計(jì)污泥齡應(yīng)為30d
⑤污水進(jìn)水總氮濃度:TN應(yīng)小于30mg/L,NH3-N濃度過(guò)高會(huì)抑制硝化菌的生長(zhǎng),使脫氮率下降至50%以下。
⑥混合液回流比:R的大小直接影響反硝化脫氮效果,R增大,脫氮率提高,但R增大增加電能消耗增加運(yùn)行費(fèi)。
A/O工藝脫氮率與混合液回流比關(guān)系
⑦缺氧池BOD5/NOx--N比值:H>4以保證足夠的碳/氮比,否則反硝化速率迅速下降;但當(dāng)進(jìn)入硝化池BOD5值又應(yīng)控制在80mg/L以下,當(dāng)BOD5濃度過(guò)高,異養(yǎng)菌迅速繁殖,抑制自養(yǎng)菌生長(zhǎng)使硝化反應(yīng)停滯。
⑧硝化池溶解氧:DO>2mg/L,一般充足供氧DO應(yīng)保持2~4mg/L,滿足硝化需氧量要求,按計(jì)算氧化1gNH4+需4.57g氧。
⑨水力停留時(shí)間:硝化反應(yīng)水力停留時(shí)間>6h;而反硝化水力停留時(shí)間2h,兩者之比為3:1,否則脫氮效率迅速下降。
⑩pH:硝化反應(yīng)過(guò)程生成HNO3使混合液pH下降,而硝化菌對(duì)pH很敏感,硝化最佳pH =8.0~8.4,為了保持適宜的PH就應(yīng)采取相應(yīng)措施,計(jì)算可知,使1g氨氮(NH3-N)完全硝化,約需堿度7.1g(以CaCO3計(jì));反硝化過(guò)程產(chǎn)生的堿度(3.75g堿度/gNOx--N)可補(bǔ)償硝化反應(yīng)消耗堿度的一半左右。 反硝化反應(yīng)的最適宜pH值為6.5~7.5,大于8、小于7均不利。
⑾溫度:硝化反應(yīng)20~30℃,低于5℃硝化反應(yīng)幾乎停止;反硝化反應(yīng)20~40℃,低于15℃反硝化速率迅速下降。
因此,在冬季應(yīng)提高反硝化的污泥齡ts,降低負(fù)荷率,提高水力停留時(shí)間等措施保持反硝化速率。