【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 AO生物脫氮工藝將傳統(tǒng)的活性污泥生物硝化工藝結(jié)合起來(lái) 取長(zhǎng)補(bǔ)短 更有效的去除水中的有機(jī)物此法即是通常所說(shuō)的厭氧 缺氧 好氧法 污水依次經(jīng)過(guò)厭氧池 缺氧池 好氧池被降解O生物脫氮除磷工藝流程見(jiàn)圖P的濃度升高溶解性有機(jī)物被細(xì)胞吸收而使污水中BOD濃度下降另外NH3N因細(xì)胞的合成而被去除一部分使污水中NH3N濃度下降但NO3N含量沒(méi)有變化在缺氧池中反硝化菌利用污水中的有機(jī)物作碳源將回流混合液中帶入的大量NO3N和NO2N還原為N2釋放至空氣中因此BOD5濃度繼續(xù)下降NO3N濃度大幅度下降而磷的變化很小在好氧池中有機(jī)物被微生物生化降解后濃度繼續(xù)下降有機(jī)氮被氨化繼而被硝化使NH3N濃度顯著下降但隨著硝化過(guò)程的進(jìn)展NO3N的濃度增加 P將隨著聚磷菌的過(guò)量攝取也以較快的速率下降所以AAO能同時(shí)完成有機(jī)物的去除硝化脫氮磷的過(guò)量攝取而被去除等功能脫氮的前提是NH3N應(yīng)完全硝化好氧池能完成這一功能缺氧池則完成脫氮功能圖21 AA0實(shí)驗(yàn)工藝流程圖圖22 AAO工藝主要污染去除變化曲線圖 AAO 法污水處理開(kāi)工調(diào)試污水處理系統(tǒng)開(kāi)工調(diào)試主要分3個(gè)階段 悶曝培養(yǎng)→連續(xù)進(jìn)水馴化→穩(wěn)定進(jìn)水試運(yùn)行具體操作方案如下1投加菌種將曝氣池注滿清水按曝氣池蓄水量的0508向曝氣池中投加脫水活性污泥盡量在2天內(nèi)投加完畢2培菌步驟當(dāng)有菌種進(jìn)入曝氣池時(shí)無(wú)論菌種是否投加完畢必須立即開(kāi)始培菌步驟a悶曝所有曝氣機(jī)的攪拌都開(kāi)啟各轉(zhuǎn)角的曝氣機(jī)風(fēng)機(jī)開(kāi)啟剩余風(fēng)機(jī)暫不開(kāi)根據(jù)自控儀表顯示的溶解氧變化調(diào)整曝氣機(jī)風(fēng)機(jī)的開(kāi)停數(shù)量使溶解氧保持在1525mgL之間在污泥量少供氧有富余時(shí)悶曝35小時(shí)后進(jìn)入靜沉步驟b靜沉將所有曝氣機(jī)停止051小時(shí)需要注意的是開(kāi)始靜沉前應(yīng)將溶解氧提高到253mgL之間c間歇補(bǔ)充廢水按a→b→a的順序不斷反復(fù)上述步驟當(dāng)監(jiān)測(cè)到的COD值較最初降低了50時(shí)向曝氣池補(bǔ)充設(shè)計(jì)處理量50的有機(jī)廢水以前2次進(jìn)水時(shí)間間隔為基準(zhǔn)安排進(jìn)水時(shí)間并且每天將此間隔縮短1半d完成培菌經(jīng)過(guò)57天的培養(yǎng)曝氣池污泥濃度MLSS達(dá)到1500mgL左右時(shí)可以進(jìn)入馴化步驟3馴化步驟按設(shè)計(jì)處理量的30左右連續(xù)進(jìn)水溶解氧控制在153mgL之間在系統(tǒng)正常運(yùn)行前提下每天按現(xiàn)有處理量的10遞增進(jìn)水直到達(dá)到設(shè)計(jì)處理量4試運(yùn)行 AAO工藝的特點(diǎn)1厭氧缺氧好氧三種不同的環(huán)境條件和不同種類微生物菌群的有機(jī)配合能同時(shí)具有去除有機(jī)物脫氮除磷的功能2在同時(shí)脫氮除磷去除有機(jī)物的工藝中該工藝流程最為簡(jiǎn)單總的水力停留時(shí)間也少于同類其他工藝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 一般少于100不會(huì)發(fā)生污泥膨脹4污泥中磷含量高一般為25以上5厭氧缺氧池只需輕攪拌使之混合而以不增加溶解氧為度6沉淀池要防止發(fā)生厭氧缺氧狀態(tài)以避免聚磷菌釋放磷而降低出水水質(zhì)以及反硝化產(chǎn)生N2而干擾沉淀7脫氮效果受混合液回流比大小的影響除磷效果則受回流污泥中挾帶DO 和硝酸態(tài)氧的影響因而脫氮除磷效率不可能很高 AAO工藝的固有缺欠AAO工藝的內(nèi)在固有缺欠就是硝化菌反硝化菌和聚磷菌在有機(jī)負(fù)荷泥齡以及碳源需求上存在著矛盾和競(jìng)爭(zhēng)很難在同一系統(tǒng)中同時(shí)獲得氮磷的高效去除阻礙著生物除磷脫氮技術(shù)的應(yīng)用其中最主要的問(wèn)題是厭氧環(huán)境下反硝化與釋磷對(duì)碳源的競(jìng)爭(zhēng)根據(jù)生物除磷原理在厭氧條件下聚磷菌通過(guò)菌種間的協(xié)作將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為揮發(fā)酸借助水解聚磷釋放的能量將之吸收到體內(nèi)并以聚β羥基丁酸PHB形式貯存提供后續(xù)好氧條件下過(guò)量攝磷和自身增殖所需的碳源和能量如果厭氧區(qū)存在較多的硝酸鹽反硝化菌會(huì)以有機(jī)物為電子供體進(jìn)行反硝化消耗進(jìn)水中有機(jī)碳源影響厭氧產(chǎn)物PHB的合成進(jìn)而影響到后續(xù)除磷效果一般而言要同時(shí)達(dá)到氮磷的去除目的城市污水中碳氮比 CODN 至少為45[2]當(dāng)城市污水中碳源低于此要求時(shí)由于該工藝把缺氧反硝化置于厭氧釋磷之后反硝化效果受到碳源量的限制大量的未被反硝化的硝酸鹽隨回流污泥進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)干擾厭氧釋磷的正常進(jìn)行 有時(shí)甚至?xí)?dǎo)致聚磷菌直接吸磷 最終影響到整個(gè)營(yíng)養(yǎng)鹽去除系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行為解決A2O工藝碳源不足及其引起的硝酸鹽進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)干擾釋磷的問(wèn)題研究者們進(jìn)行了大量工藝改進(jìn)歸納起來(lái)主要有三個(gè)方面一是解決硝酸鹽干擾釋磷問(wèn)題而提出的工藝如UCTMUCT等工藝二是直接針對(duì)碳源不足而采取解決措施如補(bǔ)充碳源改變進(jìn)水方式為反硝化和除磷重新分配碳源進(jìn)而形成的一些工藝如JHB工藝倒置A2O工藝三是隨著反硝化除磷細(xì)菌DPB的發(fā)現(xiàn)形成的以厭氧污泥中PHB為反硝化碳源的工藝如Dephanox工藝和雙污泥系統(tǒng)的除磷脫氮工藝 AAO工藝流程的改進(jìn)措施1硝酸鹽干擾磷問(wèn)題的工藝對(duì)策非UCT University of Cape Town1983 工藝 圖 將中的污泥回流由厭氧區(qū)改到缺氧區(qū)使污泥經(jīng)反硝化后再回流至厭氧區(qū)減少了回流污泥中硝酸鹽和溶解氧含量當(dāng)UCT工藝作為階段反應(yīng)器在水力停留時(shí)間較短和低泥齡下運(yùn)行時(shí)在美國(guó)被稱為VIP Virginia Initiative Process1987 工藝與工藝相比UCT工藝在適當(dāng)?shù)腃ODTKN比例下缺氧區(qū)的反硝化可使厭氧區(qū)回流混合液中硝酸鹽含量接近于零當(dāng)進(jìn)水TKNCOD較高時(shí)缺氧區(qū)無(wú)法實(shí)現(xiàn)完全的脫氮仍有部分硝酸鹽進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)因此又產(chǎn)生改良UCT工藝MUCT工藝 見(jiàn)圖 MUCT工藝有兩個(gè)缺氧池前一個(gè)接受二沉池回流污泥后一個(gè)接受好氧區(qū)硝化混合液使污泥的脫氮與混合液的脫氮完全分開(kāi)進(jìn)一步減少硝酸鹽進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)的可能圖23 UCT工藝流程圖24 MUCT工藝流程2彌補(bǔ)碳源不足的工藝對(duì)策補(bǔ)充碳源源可分為兩類一類是包括甲醇乙醇丙酮和乙酸等可用作外部碳源的化合物一類是易生物降解的COD源它們可以是初沉池污泥發(fā)酵的上清液或其它酸性消化池的上清液或者是某種具有大量易生物降解COD組分的有機(jī)廢水例如麥芽工業(yè)廢水水果和蔬菜工業(yè)廢水和果汁工業(yè)廢水等碳源的投加位置可以是缺氧反應(yīng)器也可以是厭氧反應(yīng)器在厭氧反應(yīng)器中投加碳源不僅能改善除磷而且能增加硝酸鹽的去除潛力因?yàn)橥都右咨锝到獾腃OD能使起始的脫氮速率加快并能運(yùn)行較長(zhǎng)的一段時(shí)間改變進(jìn)水方式取消初次沉淀池或縮短初次沉淀時(shí)間使沉砂池出水中所含大量顆粒有機(jī)物直接進(jìn)入生化反應(yīng)系統(tǒng)這種傳統(tǒng)意義上的初次沉淀池污泥進(jìn)入生化反應(yīng)池后可引發(fā)常規(guī)活性污泥法系統(tǒng)邊界條件的重要變化之一就是進(jìn)水的有機(jī)物總量增加了部分地緩解了碳源不足的問(wèn)題在提高除磷脫氮效率的同時(shí)降低運(yùn)行成本對(duì)功能完整的城市污水處理廠而言這種碳源是易于獲取又不額外增加費(fèi)用的Johannesburg JHB 工藝是在工藝到厭氧區(qū)污泥回流線路中增加了一個(gè)缺氧池這樣來(lái)自二沉池的污泥可利用33左右進(jìn)水中的有機(jī)物作為反硝化碳源去除硝態(tài)氮以消除硝酸鹽對(duì)厭氧池厭氧環(huán)境的不利影響此外對(duì)傳統(tǒng)工藝有人建議采用13進(jìn)水入缺氧區(qū)23進(jìn)水入?yún)捬鯀^(qū)的分配方案可以取得較高的NP去除效果倒置工藝同濟(jì)大學(xué)高廷耀張波等認(rèn)為傳統(tǒng)工藝厭氧缺氧好氧布置的合理性值得懷疑其在碳源分配上總是優(yōu)先照顧釋磷的需要把厭氧區(qū)放在工藝的前部缺氧區(qū)置后這種作法是以犧牲系統(tǒng)的反硝化速率為前提的但釋磷本身并不是除磷脫氮工藝的最終目的就工藝的最終目的而言把厭氧區(qū)前置是否真正有利利弊如何是值得研究的基于以上認(rèn)識(shí)他們對(duì)常規(guī)除磷脫氮工藝提出一種新的碳源分配方式缺氧區(qū)放在工藝最前端厭氧區(qū)置后即所謂的倒置AAO工藝 見(jiàn)圖 圖25 倒置的AAO工藝流程其特點(diǎn)如下①聚磷菌厭氧釋磷后直接進(jìn)入生化效率較高的好氧環(huán)境其在厭氧條件下形成的吸磷動(dòng)力可以得到更充分的利用具有饑餓效應(yīng)優(yōu)勢(shì)②允許所有參與回流的污泥全部經(jīng)歷完整的釋磷吸磷過(guò)程故在除磷方面具有群體效應(yīng)優(yōu)勢(shì)③缺氧段位于工藝的首端允許反硝化優(yōu)先獲得碳源故進(jìn)一步加強(qiáng)了系統(tǒng)的脫氮能力④工程上采取適當(dāng)措施可以將回流污泥和內(nèi)循環(huán)合并為一個(gè)外回流系統(tǒng)因而流程簡(jiǎn)捷宜于推廣據(jù)他們報(bào)道該工藝在實(shí)驗(yàn)室機(jī)理試驗(yàn)中得到了較好的除磷脫氮效果以厭氧污泥中PHB為反硝化碳源的工藝隨著除磷研究在微生物學(xué)領(lǐng)域的深化研究者發(fā)現(xiàn)一種兼性厭氧反硝化除磷細(xì)菌DPB Denitrifying Phosphorus Removing Bacteria 能在缺氧環(huán)境下在氧化PHB的過(guò)程中能以硝酸鹽代替氧作電子受體使攝磷和反硝化這兩個(gè)不同的生物過(guò)程能夠借助同一種細(xì)菌在同一環(huán)境中一并完成實(shí)現(xiàn)同時(shí)反硝化和過(guò)度攝磷即所謂一碳 指PHB 兩用這對(duì)于解決除磷系統(tǒng)反硝化碳源不足的問(wèn)題和降低系統(tǒng)充氧能耗都具有一定的意義于是產(chǎn)生了利用DPB的反硝化除磷工藝DPB的特點(diǎn)研究表明①DPB易在厭氧缺氧序批反應(yīng)器中積累②DPB在傳統(tǒng)除磷系統(tǒng)中大量存在③DPB與完全好氧的聚磷菌PAO Polyphosphate ccumulating Organisms 相比有相似的除磷潛力和對(duì)細(xì)胞內(nèi)有機(jī)物質(zhì) 如PHB 肝糖的降解能力DEPHANOX工藝Wanner在1992年率先開(kāi)發(fā)出第一個(gè)以厭氧污泥中的PHB為反硝化碳源的工藝取得了良好的NP去除效果該工藝就是DEPHANOX工藝DEPHANOX工藝是滿足反硝化除磷細(xì)菌所需環(huán)境和基質(zhì)的一種強(qiáng)化除磷工藝其特點(diǎn)是在AAO工藝的厭氧池與缺氧池之間增設(shè)一中間沉淀池和固定膜反應(yīng)池 一種好氧生物膜反應(yīng)器 原污水進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)池后聚磷菌放磷大部分有機(jī)底物被污泥生物降解在中間沉淀池中活性污泥和富含P和氨的上清液分離上清液在固定膜反應(yīng)池進(jìn)行硝化這樣被沉淀的污泥則跨越固定膜反應(yīng)池并與在其內(nèi)生成的硝酸鹽一起進(jìn)入后續(xù)的缺氧反應(yīng)池同時(shí)進(jìn)行反硝化和攝磷再曝氣池吹脫氮?dú)獠⑹咕哿拙耆偕囼?yàn)表明在缺氧反應(yīng)器中硝酸鹽 電子受體 缺少的情況下再曝氣池完成過(guò)量磷的吸收是非常有必要的本試驗(yàn)是在一體式膜生物反應(yīng)器中采用射流曝氣來(lái)減緩膜污染將射流曝氣用于膜組件前面利用射流曝氣強(qiáng)大的氣水沖刷能力提高膜表面的錯(cuò)流速度使膜組件表面形成較大的紊動(dòng)而大大延緩膜污染的形成本試驗(yàn)將射流曝氣用于式膜生物反應(yīng)器中試驗(yàn)用整套集成設(shè)備是自行設(shè)計(jì)加工而成裝置的實(shí)物照片見(jiàn)圖2中試實(shí)驗(yàn)裝置 射流曝氣泵電磁流量計(jì) PLC電器控制箱 真空負(fù)壓表 潛污泵圖26 實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)物圖22 實(shí)驗(yàn)用水本實(shí)驗(yàn)采用人工配水每天定時(shí)投加定量豆?jié){尿素磷肥按缺氧池濃度進(jìn)出守恒設(shè)計(jì)進(jìn)水CODNP 30051如下表21所示為運(yùn)行期間人工配水水質(zhì)要求范圍表21 人工配水水質(zhì)要求項(xiàng)目 CODcr mgL 氨氮mgL KNmgL PH TPmgL 硝態(tài)氮mgL 范圍 300600 530 535 6787 211440 0 平均值 450 16 20 77 33 0 23監(jiān)測(cè)項(xiàng)目與分析方法本研究定期測(cè)定的指標(biāo)包括CODcrNH4NTNNO3NNO2NTP濁度PH值等測(cè)定方法 CODcr的測(cè)定采用重鉻酸鉀水質(zhì)指標(biāo)及測(cè)定方法分析項(xiàng)目 分析方法 儀器 COD 重鉻酸鉀法 TP 過(guò)硫酸鉀消解 高壓鍋分光光度計(jì) TN 堿性過(guò)硫酸鉀消解紫外分光光度法 UV71紫外可見(jiàn)分光光度計(jì) NH3N 納氏試劑分光光度法 DR2800 NO3N 二磺酸酚分光光度法 UV71紫外可見(jiàn)分光光度計(jì) NO2N N1萘基乙二胺光度法A 分光光度計(jì) MLSS 烘箱分析天平 DO 儀器測(cè)定 型便攜式溶氧儀 pH 儀器測(cè)定 PHS精密數(shù)顯酸度計(jì) 濁度 分光光度法 分光光度計(jì) SV30 體積比法 ml1000ml量筒 生物相 光學(xué)顯微鏡 凱氏氮蒸工配水時(shí)的參數(shù)控制與研究方案12污泥馴化向好氧池注入清水和部分人工配制的污水使液面達(dá)到一定的水位并測(cè)水溫使水溫保持20℃左右污泥來(lái)自污水處理廠二沉池排泥經(jīng)靜沉棄去上清液后將污泥濃縮后移入反應(yīng)器內(nèi)起初的污泥濃度達(dá)到60然后悶曝72小時(shí)靜止排去部分上清液待其適應(yīng)人工配水水質(zhì)后正式啟動(dòng)反應(yīng)3測(cè)定沉降比污泥濃度觀察活性污泥的生長(zhǎng)情況每天定時(shí)測(cè)定好氧池DO每1小時(shí)監(jiān)測(cè)一次PH等數(shù)值的變化根據(jù)變化調(diào)節(jié)曝氣量4測(cè)定初期水質(zhì)及排水階段上清液的水質(zhì)根據(jù)水質(zhì)情況調(diào)節(jié)進(jìn)水量和養(yǎng)料的投加5 接著開(kāi)始進(jìn)行人工配水的注入注入量為20的設(shè)計(jì)水量投加大豆粉和面粉以及磷肥和尿素配制的營(yíng)養(yǎng)溶液好氧池的營(yíng)養(yǎng)比按CNP 10051配制設(shè)計(jì)COD為400mgl厭氧池的進(jìn)水營(yíng)養(yǎng)比CNP 35051每12小時(shí)配制一次原水每天測(cè)定上清液的CODSVSVIMLSSDO等值監(jiān)測(cè)活性污泥的生長(zhǎng)情況至活性污泥全面形成大顆粒絮團(tuán)沉降性能良好6 逐漸增加進(jìn)水量控制曝氣量使好氧池DO值在24mgl之間進(jìn)水直至達(dá)到預(yù)計(jì)水量即達(dá)到滿負(fù)荷20天后污泥濃度達(dá)到6000mgl缺氧區(qū)DO控制在0203mgL采用連續(xù)進(jìn)水連續(xù)出水連續(xù)曝氣的運(yùn)行方式24小時(shí)不間斷運(yùn)行進(jìn)水池與配水池儲(chǔ)備一天試驗(yàn)用水每天進(jìn)行一次配水監(jiān)測(cè)水質(zhì)的情況7對(duì)膜進(jìn)行清洗檢修重新考察流量壓力變化在此條件下選擇控制的最優(yōu)條件331 系統(tǒng)對(duì)有機(jī)