A2O污水處理工藝的運(yùn)行過程及控制述評(píng)

姚寧波 殷成強(qiáng)(蘇州科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，蘇州 215009)

A2O污水處理工藝的運(yùn)行過程及控制述評(píng)

姚寧波 殷成強(qiáng)
(蘇州科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，蘇州 215009)

文章介紹了A2O污水處理工藝及其3種改進(jìn)形式的運(yùn)行原理、運(yùn)行方式、技術(shù)特點(diǎn)及運(yùn)行效果，總結(jié)了A2O工藝脫氮除磷的影響因素，并參考前人研究結(jié)果或?qū)嵺`經(jīng)驗(yàn)給出了合適的工藝參數(shù)的數(shù)值范圍，最后比較分析了幾種A2O工藝運(yùn)行性能，指出了今后的運(yùn)行策略。

A2O工藝；脫氮除磷；影響因素；運(yùn)行控制

隨著城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大量工業(yè)企業(yè)的興建，一些未達(dá)標(biāo)排放的工業(yè)廢水通過地表徑流或滲漏進(jìn)入城市污水收集管網(wǎng)，例如味精生產(chǎn)企業(yè)廢水不僅具有較高COD值，其氨氮可達(dá)6000mg·L-1，含磷洗滌劑、化肥的使用以及金屬表面的磷化處理都會(huì)增加水中的含磷量，大量營養(yǎng)元素的流入導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，嚴(yán)重危害水生生物的生命活動(dòng)，破壞水體生態(tài)平衡，污水排放標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高促使污水處理既要對(duì)有機(jī)物去除，又要對(duì)氮磷污染物進(jìn)行深度處理。

文章介紹了污水處理A2O的運(yùn)行原理、運(yùn)行方式、運(yùn)行特點(diǎn)、運(yùn)行效果及影響A2O脫氮除磷效果的因素，指出了A2O工藝運(yùn)行中不足之處，闡述了A2O改進(jìn)的3種形式的運(yùn)行過程，最后比較分析了幾種A2O工藝運(yùn)行效果及今后的運(yùn)行策略。

1 傳統(tǒng)A2O工藝的運(yùn)行原理、運(yùn)行方式及特點(diǎn)

1.1 A2O工藝的運(yùn)行原理和運(yùn)行方式

圖1 A2O生物脫氮除磷工藝流程

1.2 A2O工藝的運(yùn)行特點(diǎn)

(1)污水首先進(jìn)入?yún)捬醵?，充分發(fā)揮了厭氧菌群對(duì)高濃度、較難降解有機(jī)物的降解優(yōu)勢(shì)，適合混有工業(yè)廢水的城市污水處理，污泥產(chǎn)量少。

(2)簡化了處理流程，增加了處理功能，是最簡單的脫氮除磷工藝，減少了水力停留時(shí)間。

(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一般小于100，不會(huì)發(fā)生污泥膨脹。

(4)剩余污泥中的磷含量一般可達(dá)污泥干重的6%～7%，具有很高的肥效[5]。

2 A2O工藝的運(yùn)行控制

A2O脫氮除磷涉及硝化反硝化、吸磷釋磷等多個(gè)生化反應(yīng)，每個(gè)反應(yīng)對(duì)環(huán)境條件、基質(zhì)類型、微生物組成要求不同[6]，脫氮除磷各過程相互制約，因此了解工藝控制要素及其對(duì)脫氮除磷的影響很有必要。

2.1 泥量與泥齡

A2O工藝運(yùn)行中系統(tǒng)污泥濃度和泥齡對(duì)脫氮除磷有重要影響，研究表明，當(dāng)厭氧池、缺氧池、好氧池中的MLSS維持在3000～3800mg·L-1，且三個(gè)反應(yīng)器中的MLSS值接近時(shí)，系統(tǒng)具有較好的脫氮除磷效果[7]。厭氧池聚磷菌和缺氧池反硝化細(xì)菌屬于短泥齡微生物，短泥齡有利于除磷和反硝化[8]，一般缺氧池的泥齡為3～5d，好氧池中自養(yǎng)硝化細(xì)菌增殖速度慢，世代周期長，要使自養(yǎng)硝化細(xì)菌在系統(tǒng)中維持一定的數(shù)量，成為優(yōu)勢(shì)菌群，好氧段需要20～30d的長泥齡，但同時(shí)長泥齡使含磷污泥的排放過少，且在較高的泥齡下聚磷菌為維持生命活動(dòng)分解聚合磷酸鹽，可能使磷從含磷污泥里重新釋放出來，不利于系統(tǒng)除磷，一般系統(tǒng)若以除磷為主要目的，泥齡可控制在6～8d，另外，反硝化聚磷菌的發(fā)現(xiàn)使系統(tǒng)在缺氧段脫氮的同時(shí)也能使磷得到部分去除，研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)系統(tǒng)的SRT在15d時(shí)缺氧段具有較高的脫氮除磷效果。為了兼顧脫氮除磷，張學(xué)洪等[9]建議污泥齡為硝化菌的最小世代期的2倍以上，權(quán)衡考慮將污泥齡控制在8～15d較合適。

2.2 碳源

脫氮除磷過程中反硝化細(xì)菌和聚磷菌是混合共生的，相互競爭碳源，且反硝化細(xì)菌會(huì)優(yōu)先攝取碳源，厭氧段碳源不足會(huì)抑制聚磷菌的釋磷，從而導(dǎo)致最終除磷效果變差，為了保證良好的除磷效果，厭氧段需要有充足的可供聚磷菌吸收的碳源，一般將厭氧池(SP/SBOD)控制在0.06以內(nèi)，污泥負(fù)荷控制在0.10kgBOD5/(kgMLSS·d)以上[7]。

好氧池碳源不宜過多，過多的碳源會(huì)促使好氧池內(nèi)異養(yǎng)型好氧細(xì)菌成為優(yōu)勢(shì)菌群，抑制自養(yǎng)型硝化細(xì)菌的硝化作用，對(duì)系統(tǒng)脫氮產(chǎn)生負(fù)面影響，好氧池應(yīng)將污泥負(fù)荷控制在0.15kgBOD5/(kgMLSS·d)以下[10]。系統(tǒng)運(yùn)行過程中應(yīng)定期核算污水進(jìn)水水質(zhì)是否滿足BOD5/TKN大于4，BOD5/TP大于20的要求，否則需要補(bǔ)充碳源。在碳源分配上，厭氧池、缺氧池、好氧池呈遞減趨勢(shì)，厭氧池需要過多的碳源，缺氧池碳源充足，好氧池碳源較低。

2.4 溶解氧(DO)

2.5 混合液回流比R

好氧池出水回流至缺氧池用于脫氮，回流比越大，脫氮效果越好，但較大的回流比增大了能源消耗，提高了處理成本，研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)R超過300%時(shí)，脫氮率可達(dá)到75%以上。

2.6 污泥回流比r

2.7 水力停留時(shí)間(HRT)

水力停留時(shí)間與進(jìn)水水質(zhì)、溫度等因素有關(guān)，A2O工藝整個(gè)運(yùn)行時(shí)間在6～8h左右，HRT(厭氧/缺氧/好氧)=1/1/(3～4)。厭氧池水力停留時(shí)間一般為1～2h，缺氧池的水力停留時(shí)間一般為1.5～2h，好氧池的水力停留時(shí)間一般為6h左右。

2.8 溫度

溫度升高對(duì)生物脫氮有利，好氧段硝化反應(yīng)適宜溫度為30～35℃，缺氧反硝化反應(yīng)適宜溫度為15～25℃，當(dāng)溫度低于15℃，生物脫氮效率明顯下降，溫度的變化對(duì)除磷影響不大，厭氧除磷的適宜溫度為5～30℃，溫度降低還可能有利生物除磷。

2.9 pH

厭氧段聚磷菌適宜的pH為6～8，缺氧段反硝化細(xì)菌的適宜pH為6.5～7.5，好氧段硝化細(xì)菌適宜的pH為7.5～8.5，實(shí)際操作中將污水混合液pH控制在7.0以上即可，如果pH過低，可投加石灰補(bǔ)充堿度。

3 A2O工藝發(fā)展的新形式

3.1 改良A2O工藝

圖2 改良型A2O生物脫氮除磷工藝流程

3.2 倒置A2O工藝

圖3 倒置A2O生物脫氮除磷工藝流程

3.3 UCT工藝

圖4 UCT生物脫氮除磷工藝流程

4 A2O工藝及其變式的比較分析

A2O工藝脫氮除磷過程的主要問題在于硝化長泥齡與釋磷、反硝化短泥齡的矛盾，反硝化與釋磷碳源分配矛盾以及污泥回流破壞厭氧環(huán)境，影響除磷問題。A2O工藝的三種變式也主要是針對(duì)這三個(gè)問題而設(shè)計(jì)的。

通常厭氧池聚磷菌優(yōu)先利用污水中易生物降解的有機(jī)物除磷，而缺氧池反硝化細(xì)菌可以利用多種形態(tài)的有機(jī)物，倒置的A2O工藝將缺氧段前置，反硝化細(xì)菌優(yōu)先利用易生物降解的有機(jī)物，系統(tǒng)脫氮能力提高，但對(duì)厭氧池聚磷菌除磷可能產(chǎn)生基質(zhì)競爭，為保證除磷效果，可在滿足反硝化碳源的前提下，采取分點(diǎn)進(jìn)水，將部分進(jìn)水中的碳源直接給厭氧池，用于聚磷菌的釋磷，厭氧段釋放的磷直接進(jìn)入生化效率高的好氧段，吸磷效率增強(qiáng)，除磷效果提升。倒置A2O工藝整個(gè)系統(tǒng)的活性污泥都經(jīng)歷了厭氧和好氧的過程，排放的剩余污泥都能充分地吸磷，倒置A2O工藝適合C/P較高，C/N較低的污水，一般當(dāng)BOD5/TN<4，BOD5/TP>20時(shí)，系統(tǒng)具有較好的脫氮除磷效果，倒置A2O工藝在我國一些大中型城鎮(zhèn)污水處理廠的建設(shè)或升級(jí)改造中得到廣泛應(yīng)用。

5 總結(jié)

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A review on the operation process and control of A2O sewage treatment process

Yao Ningbo, Yin Chenqiang
(School of Environmental Science and Engineering, Suzhou University of Science and Technology, Suzhou 215009, China)

In this paper, the operation mechanisms, operation modes, technical characteristics and operation efficiencies of sewage treatment by A2O process and its three kinds of improved type were introduced; some factors influencing the nitrogen and phosphorus removal in A2O process were also summarized, and the suitable numerical value ranges of process parameters were given based on previous research or practical experiences; and finally, the performances of several A2O processes were compared and analyzed, and future operation strategies for the process were put forwards.

A2O process; nitrogen and phosphorus removal; influencing factors; operation control

2017-05-21； 2017-07-20修回

姚寧波(1990-)，男，碩士研究生，研究方向：水污染控制與理論。E-mail:329969708@qq.com

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