高效排水帽廠家A2O工藝優(yōu)缺點及改進工藝總結(jié)整理

　　高效排水帽生產(chǎn)廠家A2O工藝優(yōu)缺點及改進工藝總結(jié)整理。A2O法又稱AAO法，是英文Anaerobic-Anoxic-Oxic第一個字母的簡稱(厭氧-缺氧-好氧法)，是一種常用的污水處理工藝，可用于二級污水處理或三級污水處理，以及中水回用，具有良好的脫氮除磷效果。在傳統(tǒng) A²/O 工藝的單泥系統(tǒng)中高效地完成脫氮和除磷兩個過程，就會發(fā)生各種矛盾沖突，比如泥齡的矛盾、碳源競爭、硝酸鹽及溶解氧(DO)殘余干擾等。

　　一、傳統(tǒng)A²O工藝存在的矛盾

　　1、污泥齡矛盾

　　傳統(tǒng)A²/O 工藝屬于單泥系統(tǒng)，聚磷菌(PAOs)、 反硝化菌和硝化菌等功能微生物混合生長于同一系統(tǒng)中，而各類微生物實現(xiàn)其功能最大化所需的泥齡不同：

　　1)自養(yǎng)硝化菌與普通異養(yǎng)好氧菌和反硝化菌相比，硝化菌的世代周期較長，欲使其成為優(yōu)勢菌群， 需控制系統(tǒng)在長泥齡狀態(tài)下運行。冬季系統(tǒng)具有良好硝化效果時的污泥齡(SRT)需控制在 30d 以上;即使夏季，若 SRT<5 d，系統(tǒng)的硝化效果將顯得極其微弱。

　　2)PAOs 屬短世代周期微生物，甚至其最大世代周期(Gmax)都小于硝化菌的最小世代周期(Gmin)。

　　從生物除磷角度分析富磷污泥的排放是實現(xiàn)系統(tǒng)磷減量化的唯一渠道。若排泥不及時，一方面會因 PAOs 的內(nèi)源呼吸使胞內(nèi)糖原消耗殆盡，進而影響厭氧區(qū)乙酸鹽的吸收及聚 -β- 羥基烷酸(PHAs)的貯存，系統(tǒng)除磷率下降，嚴重時甚至造成富磷污泥磷的二次釋放;另一方面，SRT 也影響到系統(tǒng)內(nèi) PAOs 和聚糖菌(GAOs) 的優(yōu)勢生長。在 30 ℃的長泥齡(SRT≈ 10 d)厭氧環(huán)境中，GAOs 對乙酸鹽的吸收速率高于PAOs，使其在系統(tǒng)中占主導(dǎo)地位，影響 PAOs 釋磷行為的充分發(fā)揮。

　　2、碳源競爭及硝酸鹽和DO殘余干擾

　　在傳統(tǒng)A²/O脫氮除磷系統(tǒng)中，碳源主要消耗于釋磷、反硝化和異養(yǎng)菌的正常代謝等方面，其中釋磷和反硝化速率與進水碳源中易降解部分的含量有很大關(guān)系。一般而言，要同時完成脫氮和除磷兩個過程，進水的碳氮比(BOD5 /ρ(TN))>4～5，碳磷比(BOD5 /ρ(TP))>20～30。當碳源含量低于此時，因前端厭氧區(qū) PAOs 吸收進水中揮發(fā)性脂肪酸(VFAs)及醇類等易降解發(fā)酵產(chǎn)物完成其細胞內(nèi) PHAs 的合成，使得后續(xù)缺氧區(qū)沒有足夠的優(yōu)質(zhì)碳源而抑制反硝化潛力的充分發(fā)揮，降低了系統(tǒng)對 TN 的脫除效率。

　　反硝化菌以內(nèi)碳源和甲醇或 VFAs 類為碳源時的反硝化速率分別為 17～48 、120～900 mg/(g·d)。因反硝化不徹底而殘余的硝酸鹽隨外回流污泥進入?yún)捬鯀^(qū)，反硝化菌將優(yōu)先于 PAOs 利用 環(huán)境中的有機物進行反硝化脫氮，干擾厭氧釋磷的正常進行，最終影響系統(tǒng)對磷的高效去除。一般，當厭氧區(qū)的 NO3-N 的質(zhì)量濃度>1.0 mg/L 時，會對 PAOs 釋磷產(chǎn)生抑制，當其達到 3～4 mg/L 時，PAOs 的釋磷行為幾乎完全被抑制，釋磷(PO4 3--P)速率降 至 2.4 mg/(g·d)。

　　按照回流位置的不同，溶解氧(DO)殘余干擾主要包括：

　　1)從分子態(tài)氧(O2)和硝酸鹽(NO3-N)作為電子受體的氧化產(chǎn)能數(shù)據(jù)分析，以 O2 作為電子受體的產(chǎn)能約為 NO3-N 的 1.5 倍，因此當系統(tǒng)中同時存在O2和NO3-N時，反硝化菌及普通異養(yǎng)菌將優(yōu)先以O(shè)2為電子受體進行產(chǎn)能代謝。

　　2)氧的存在破壞了PAOs釋磷所需的“厭氧壓抑”環(huán)境，致使厭氧菌以O(shè)2為終電子受體而抑制其發(fā)酵產(chǎn)酸作用，妨礙磷的正常釋放，同時也將導(dǎo)致好氧異養(yǎng)菌與PAOs進行碳源競爭。一般厭氧區(qū)的DO的質(zhì)量濃度應(yīng)嚴格控制在0.2mg/L以下。從某種意義上來說硝酸鹽及DO殘余干擾釋磷或反硝化過程歸根還是功能菌對碳源的競爭問題。

　　二、傳統(tǒng)A²O工藝改進策略

　　1、基于 SRT 矛盾的復(fù)合式

　　A²/O工藝在傳統(tǒng) A²/O工藝的好氧區(qū)投加浮動載體填料，使載體表面附著生長自養(yǎng)硝化菌，而 PAOs 和反硝化菌則處于懸浮生長狀態(tài)，這樣附著態(tài)的自養(yǎng)硝化菌的 SRT 相對獨立，其硝化速率受短 SRT 排泥的影響較小，甚至在一定程度上得到強化。

　　懸浮污泥SRT、填料投配比及投配位置的選擇不僅要考慮硝化的增強程度，還要考慮懸浮態(tài)污泥 含量降低對系統(tǒng)反硝化和除磷的負面影響。載體填料的投配并不意味可大幅度增加系統(tǒng)排泥量，縮短懸浮污泥 SRT 以提高系統(tǒng)除磷效率;相反，SRT 的 縮短可能降低懸浮態(tài)污泥(MLSS)含量，從而影響系統(tǒng)的反硝化效果，甚至造成除磷效果惡化。

　　研究表明，當懸浮污泥 SRT 控制為 5 d 時，復(fù)合式 A²/O 工藝的硝化效果與傳統(tǒng)A²/O工藝相比，兩者的硝化效果無明顯差異，復(fù)合式A²/O工藝的載體填料不能完全獨立地發(fā)揮其硝化性能;若再降低懸浮污泥SRT則因系統(tǒng)懸浮污泥含量的降低致使硝酸鹽積累，影響厭氧磷的正常釋放。

　　2、基于“碳源競爭”角度的工藝解決傳統(tǒng) A²/O工藝碳源競爭及其硝酸鹽和 DO 殘余干擾釋磷或反硝化的問題，主要集中在 3 方面：

　　針對碳源競爭采取的解決策略，如補充外碳源、反硝化和釋磷 重新分配碳源(如倒置 A²/O工藝)等;

　　解決硝酸鹽干擾釋磷提出的工藝改革，如 JHB、UCT、MUCT 等工藝;

　　針對 DO 殘余干擾釋磷、反硝化的問題， 可在好氧區(qū)末端增設(shè)適當容積的“非曝氣區(qū)”。

　　(1)補充外碳源補充外碳源是在不改變原有工藝池體結(jié)構(gòu)及各功能區(qū)順序的情況下，針對短期內(nèi)因水質(zhì)波動引起碳源不足而提出的應(yīng)急措施。一般供選擇的碳源可分為 2 類：a、甲醇、乙醇、葡萄糖和乙酸鈉等有機化合物;b、可替代有機碳源，如厭氧消化污泥上清液、 木屑、牲畜或家禽糞便及含高碳源的工業(yè)廢水等。相對糖類、纖維素等高碳物質(zhì)而言，因微生物以低分子碳水化合物(如，甲醇、乙酸鈉等)為碳源進行合成代謝時所需能量較大，使其更傾向于利用此類碳源進行分解代謝，如反硝化等。 任何外碳源的投加都要使系統(tǒng)經(jīng)歷一定的適應(yīng)期，方可達到預(yù)期的效果。

　　針對要解決的矛盾主體選擇合適的碳源投加點對系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和節(jié)能降耗至關(guān)重要。一般在厭氧區(qū)投加外碳源不僅能改善系統(tǒng)除磷效果，而且可增強系統(tǒng)的反硝化潛能;但是若反硝化碳源嚴重不足致使系統(tǒng)TN脫除欠佳時， 應(yīng)優(yōu)先考慮向缺氧區(qū)投加。(2)倒置 A²/O 工藝及其改良工藝傳統(tǒng) A²/O工藝以犧牲系統(tǒng)的反硝化速率為前提，優(yōu)先考慮釋磷對碳源的需求，而將厭氧區(qū)置于工藝前端，缺氧區(qū)后置，忽視了釋磷本身并非除磷工藝的目的所在。從除磷角度分析可知，倒置 A²/O 工藝還具有 2 個優(yōu)勢：

　　“饑餓效應(yīng)”。PAOs厭氧釋磷后直接進入生化 效率較高的好氧環(huán)境，其在厭氧條件下形成的攝磷驅(qū) 動力可以得到充分地利用。

　　“群體效應(yīng)”。允許所有 參與回流的污泥經(jīng)歷完整的釋磷、攝磷過程。然而有研究者認為，倒置 A2 /O 工藝的布置形式。

　　(3)JHB、UCT 及改良 UCT 工藝 與分點進水倒置 A2 /O 工藝相比，JHB(亦稱 A+ A2 /O 工藝) 和 UCT 工藝的設(shè)計初衷是通過改變外回流位點以解決硝酸鹽、DO殘余干擾釋磷。 JHB 工藝中的氮素的脫除主要發(fā)生在污泥反硝化區(qū)和缺氧區(qū)，且兩者的脫除量相當， 污泥反硝化區(qū)的設(shè)置改變了氮素在各功能區(qū)的分配比例，使厭氧區(qū)能夠更好地專注于釋磷。

　　JHB 工藝流程

　　與倒置 A2 /O 工藝相同，對于低 C/N 進水而言， JHB 工藝污泥反硝化區(qū)的設(shè)置可能會引起后續(xù)各功能區(qū)的碳源不足，為此也有必要采用分點進水方式。

　　與倒置 A2 /O 工藝不同，UCT 工藝是在不改變傳統(tǒng) A2 /O 工藝各功能區(qū)空間位置的情況下，污泥先回流至缺氧區(qū)，使其經(jīng)歷反硝化脫氮后，再通過缺氧區(qū)的混合液回流至厭氧區(qū)，避免了回流污泥中硝酸鹽、DO 對厭氧釋磷的干擾。

　　UCT 工藝流程

　　在進水C/N適中的情況下，缺氧區(qū)的反硝化作用可使回流至厭氧區(qū)的混合液中硝酸鹽的含量接近于0;而當進水C/N較低時， UCT工藝中的缺氧區(qū)可能無法實現(xiàn)氮的完全脫除， 仍有部分硝酸鹽進入?yún)捬鯀^(qū)，因此又產(chǎn)生了改良 UCT 工藝(MUCT)。

　　與 UCT 工藝相比，MUCT 將傳統(tǒng) A2 /O 工藝中 的缺氧區(qū)分隔為 2 個獨立區(qū)域，前缺氧區(qū)接受來自 二沉池的回流污泥，后缺氧區(qū)接受好氧區(qū)的硝化液， 從而使外回流污泥的反硝化與內(nèi)回流硝化液的反硝 化完全分離，進一步減少了硝酸鹽對厭氧釋磷的影響。

　　以MUCT工藝為主體工藝的流程圖

　　無論 UCT 還是 MUCT，回流系統(tǒng)的改變強化了 厭氧、缺氧的交替環(huán)境，使其與 JHB 一樣，缺氧區(qū)容易富集反硝化 PAOs，實現(xiàn)同步脫氮除磷。3、兼顧 SRT 矛盾及“碳源競爭”工藝

　　AAO+BAF與傳統(tǒng)活性污泥法相比,該工藝利用生物膜的形式將硝化細菌從活性污泥中獨立出來,在 BAF 池中完成硝化,在 AAO 中完成反硝化與除磷.較之傳統(tǒng)單污泥系統(tǒng),雙污泥反硝化除磷系統(tǒng)能降低 30%的曝氣量、50%的剩余污泥產(chǎn)量及碳源需求,是很有實用潛力的一種新型工藝。

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