【文章內容簡介】 AO生物脫氮工藝將傳統(tǒng)的活性污泥生物硝化工藝結合起來 取長補短 更有效的去除水中的有機物此法即是通常所說的厭氧 缺氧 好氧法 污水依次經過厭氧池 缺氧池 好氧池被降解O生物脫氮除磷工藝流程見圖P的濃度升高溶解性有機物被細胞吸收而使污水中BOD濃度下降另外NH3N因細胞的合成而被去除一部分使污水中NH3N濃度下降但NO3N含量沒有變化在缺氧池中反硝化菌利用污水中的有機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物被微生物生化降解后濃度繼續(xù)下降有機氮被氨化繼而被硝化使NH3N濃度顯著下降但隨著硝化過程的進展NO3N的濃度增加 P將隨著聚磷菌的過量攝取也以較快的速率下降所以AAO能同時完成有機物的去除硝化脫氮磷的過量攝取而被去除等功能脫氮的前提是NH3N應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實驗工藝流程圖圖22 AAO工藝主要污染去除變化曲線圖 AAO 法污水處理開工調試污水處理系統(tǒng)開工調試主要分3個階段 悶曝培養(yǎng)→連續(xù)進水馴化→穩(wěn)定進水試運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天內投加完畢2培菌步驟當有菌種進入曝氣池時無論菌種是否投加完畢必須立即開始培菌步驟a悶曝所有曝氣機的攪拌都開啟各轉角的曝氣機風機開啟剩余風機暫不開根據(jù)自控儀表顯示的溶解氧變化調整曝氣機風機的開停數(shù)量使溶解氧保持在1525mgL之間在污泥量少供氧有富余時悶曝35小時后進入靜沉步驟b靜沉將所有曝氣機停止051小時需要注意的是開始靜沉前應將溶解氧提高到253mgL之間c間歇補充廢水按a→b→a的順序不斷反復上述步驟當監(jiān)測到的COD值較最初降低了50時向曝氣池補充設計處理量50的有機廢水以前2次進水時間間隔為基準安排進水時間并且每天將此間隔縮短1半d完成培菌經過57天的培養(yǎng)曝氣池污泥濃度MLSS達到1500mgL左右時可以進入馴化步驟3馴化步驟按設計處理量的30左右連續(xù)進水溶解氧控制在153mgL之間在系統(tǒng)正常運行前提下每天按現(xiàn)有處理量的10遞增進水直到達到設計處理量4試運行 AAO工藝的特點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配合能同時具有去除有機物脫氮除磷的功能2在同時脫氮除磷去除有機物的工藝中該工藝流程最為簡單總的水力停留時間也少于同類其他工藝3在厭氧缺氧好氧交替運行下絲狀菌不會大量繁殖SVI 一般少于100不會發(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以及反硝化產生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工藝的內在固有缺欠就是硝化菌反硝化菌和聚磷菌在有機負荷泥齡以及碳源需求上存在著矛盾和競爭很難在同一系統(tǒng)中同時獲得氮磷的高效去除阻礙著生物除磷脫氮技術的應用其中最主要的問題是厭氧環(huán)境下反硝化與釋磷對碳源的競爭根據(jù)生物除磷原理在厭氧條件下聚磷菌通過菌種間的協(xié)作將有機物轉化為揮發(fā)酸借助水解聚磷釋放的能量將之吸收到體內并以聚β羥基丁酸PHB形式貯存提供后續(xù)好氧條件下過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以有機物為電子供體進行反硝化消耗進水中有機碳源影響厭氧產物PHB的合成進而影響到后續(xù)除磷效果一般而言要同時達到氮磷的去除目的城市污水中碳氮比 CODN 至少為45[2]當城市污水中碳源低于此要求時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入厭氧區(qū)干擾厭氧釋磷的正常進行 有時甚至會導致聚磷菌直接吸磷 最終影響到整個營養(yǎng)鹽去除系統(tǒng)的穩(wěn)定運行為解決A2O工藝碳源不足及其引起的硝酸鹽進入厭氧區(qū)干擾釋磷的問題研究者們進行了大量工藝改進歸納起來主要有三個方面一是解決硝酸鹽干擾釋磷問題而提出的工藝如UCTMUCT等工藝二是直接針對碳源不足而采取解決措施如補充碳源改變進水方式為反硝化和除磷重新分配碳源進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工藝流程的改進措施1硝酸鹽干擾磷問題的工藝對策非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UCT工藝作為階段反應器在水力停留時間較短和低泥齡下運行時在美國被稱為VIP Virginia Initiative Process1987 工藝與工藝相比UCT工藝在適當?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進水TKNCOD較高時缺氧區(qū)無法實現(xiàn)完全的脫氮仍有部分硝酸鹽進入厭氧區(qū)因此又產生改良UCT工藝MUCT工藝 見圖 MUCT工藝有兩個缺氧池前一個接受二沉池回流污泥后一個接受好氧區(qū)硝化混合液使污泥的脫氮與混合液的脫氮完全分開進一步減少硝酸鹽進入厭氧區(qū)的可能圖23 UCT工藝流程圖24 MUCT工藝流程2彌補碳源不足的工藝對策補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器也可以是厭氧反應器在厭氧反應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為投加易生物降解的COD能使起始的脫氮速率加快并能運行較長的一段時間改變進水方式取消初次沉淀池或縮短初次沉淀時間使沉砂池出水中所含大量顆粒有機物直接進入生化反應系統(tǒng)這種傳統(tǒng)意義上的初次沉淀池污泥進入生化反應池后可引發(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水的有機物總量增加了部分地緩解了碳源不足的問題在提高除磷脫氮效率的同時降低運行成本對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缺氧池這樣來自二沉池的污泥可利用33左右進水中的有機物作為反硝化碳源去除硝態(tài)氮以消除硝酸鹽對厭氧池厭氧環(huán)境的不利影響此外對傳統(tǒng)工藝有人建議采用13進水入缺氧區(qū)23進水入厭氧區(qū)的分配方案可以取得較高的NP去除效果倒置工藝同濟大學高廷耀張波等認為傳統(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識他們對常規(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 見圖 圖25 倒置的AAO工藝流程其特點如下①聚磷菌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吸磷動力可以得到更充分的利用具有饑餓效應優(yōu)勢②允許所有參與回流的污泥全部經歷完整的釋磷吸磷過程故在除磷方面具有群體效應優(yōu)勢③缺氧段位于工藝的首端允許反硝化優(yōu)先獲得碳源故進一步加強了系統(tǒng)的脫氮能力④工程上采取適當措施可以將回流污泥和內循環(huán)合并為一個外回流系統(tǒng)因而流程簡捷宜于推廣據(jù)他們報道該工藝在實驗室機理試驗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領域的深化研究者發(fā)現(xiàn)一種兼性厭氧反硝化除磷細菌DPB Denitrifying Phosphorus Removing Bacteria 能在缺氧環(huán)境下在氧化PHB的過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不同的生物過程能夠借助同一種細菌在同一環(huán)境中一并完成實現(xiàn)同時反硝化和過度攝磷即所謂一碳 指PHB 兩用這對于解決除磷系統(tǒng)反硝化碳源不足的問題和降低系統(tǒng)充氧能耗都具有一定的意義于是產生了利用DPB的反硝化除磷工藝DPB的特點研究表明①DPB易在厭氧缺氧序批反應器中積累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細胞內有機物質 如PHB 肝糖的降解能力DEPHANOX工藝Wanner在1992年率先開發(fā)出第一個以厭氧污泥中的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菌所需環(huán)境和基質的一種強化除磷工藝其特點是在AAO工藝的厭氧池與缺氧池之間增設一中間沉淀池和固定膜反應池 一種好氧生物膜反應器 原污水進入厭氧反應池后聚磷菌放磷大部分有機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池進行硝化這樣被沉淀的污泥則跨越固定膜反應池并與在其內生成的硝酸鹽一起進入后續(xù)的缺氧反應池同時進行反硝化和攝磷再曝氣池吹脫氮氣并使聚磷菌完全再生試驗表明在缺氧反應器中硝酸鹽 電子受體 缺少的情況下再曝氣池完成過量磷的吸收是非常有必要的本試驗是在一體式膜生物反應器中采用射流曝氣來減緩膜污染將射流曝氣用于膜組件前面利用射流曝氣強大的氣水沖刷能力提高膜表面的錯流速度使膜組件表面形成較大的紊動而大大延緩膜污染的形成本試驗將射流曝氣用于式膜生物反應器中試驗用整套集成設備是自行設計加工而成裝置的實物照片見圖2中試實驗裝置 射流曝氣泵電磁流量計 PLC電器控制箱 真空負壓表 潛污泵圖26 實驗裝置實物圖22 實驗用水本實驗采用人工配水每天定時投加定量豆?jié){尿素磷肥按缺氧池濃度進出守恒設計進水CODNP 30051如下表21所示為運行期間人工配水水質要求范圍表21 人工配水水質要求項目 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)測項目與分析方法本研究定期測定的指標包括CODcrNH4NTNNO3NNO2NTP濁度PH值等測定方法 CODcr的測定采用重鉻酸鉀水質指標及測定方法分析項目 分析方法 儀器 COD 重鉻酸鉀法 TP 過硫酸鉀消解 高壓鍋分光光度計 TN 堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法 UV71紫外可見分光光度計 NH3N 納氏試劑分光光度法 DR2800 NO3N 二磺酸酚分光光度法 UV71紫外可見分光光度計 NO2N N1萘基乙二胺光度法A 分光光度計 MLSS 烘箱分析天平 DO 儀器測定 型便攜式溶氧儀 pH 儀器測定 PHS精密數(shù)顯酸度計 濁度 分光光度法 分光光度計 SV30 體積比法 ml1000ml量筒 生物相 光學顯微鏡 凱氏氮蒸工配水時的參數(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到一定的水位并測水溫使水溫保持20℃左右污泥來自污水處理廠二沉池排泥經靜沉棄去上清液后將污泥濃縮后移入反應器內起初的污泥濃度達到60然后悶曝72小時靜止排去部分上清液待其適應人工配水水質后正式啟動反應3測定沉降比污泥濃度觀察活性污泥的生長情況每天定時測定好氧池DO每1小時監(jiān)測一次PH等數(shù)值的變化根據(jù)變化調節(jié)曝氣量4測定初期水質及排水階段上清液的水質根據(jù)水質情況調節(jié)進水量和養(yǎng)料的投加5 接著開始進行人工配水的注入注入量為20的設計水量投加大豆粉和面粉以及磷肥和尿素配制的營養(yǎng)溶液好氧池的營養(yǎng)比按CNP 10051配制設計COD為400mgl厭氧池的進水營養(yǎng)比CNP 35051每12小時配制一次原水每天測定上清液的CODSVSVIMLSSDO等值監(jiān)測活性污泥的生長情況至活性污泥全面形成大顆粒絮團沉降性能良好6 逐漸增加進水量控制曝氣量使好氧池DO值在24mgl之間進水直至達到預計水量即達到滿負荷20天后污泥濃度達到6000mgl缺氧區(qū)DO控制在0203mgL采用連續(xù)進水連續(xù)出水連續(xù)曝氣的運行方式24小時不間斷運行進水池與配水池儲備一天試驗用水每天進行一次配水監(jiān)測水質的情況7對膜進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)對有機