A2O工艺在城市生活污水处理中的应用

A2/O工艺在城市生活污水处理中的应用

摘要：随着城市规模的不断扩大，城市人口也不断增长，与之而来的就是生活污水排放的明显增加。A2/O 工艺具有较好的除磷脱氮效果，而且成本不高，对于解决城市生活污水处理厂运行中所面临的出水水质不好、成本高、能耗高等问题具有现实意义，对于新建污水处理厂的设计也将具有重要指导意义。

关键词：A2/O工艺；城市生活污水；处理

一、A2/O工艺的特点

常规的A2/O工艺呈厌氧(A1）——缺氧(A2)——好氧(O) 的布置形式。该布置在理论上基于这样一种认识,即:聚磷微生物有效释磷水平的充分与否, 对于提高系统的除磷能力具有极其重要的意义,厌氧区在前可以使聚磷微生物优先获得碳源并得以充分释磷。

本工艺在系统上是最简单的同步除磷脱氮工艺, 总水力停留时间小于同类其它工艺。在厌氧、缺氧和好氧交替运行的条件下可抑制丝状菌繁殖, 克服污泥膨胀,SVI值一般小于10, 有利于处理后污水与污泥的分离, 运行中在厌氧和缺氧段内只需轻缓搅拌, 运行费用低。由于厌氧、缺氧和好氧三个区严格分开, 有利于不同微生物菌群的繁殖生长, 因此脱氮除磷效果非常好。目前在国内外使用较为广泛。特别是在好氧池中有机物浓度很低, 十分有利于自养型硝化细菌的生长繁殖，具有较好的除磷效果。

二、A2/O工艺在城市生活污水处理中的机理

污水在流经三个不同功能分区的过程中, 在不同微生物菌群作用下,使污水中的有机物、氮、磷得到去除。

污水首先进人厌氧池与回流污泥混合, 在兼性厌氧发酵细菌的作用下部分易生物降解大分子有机物被转化为小分子的挥发性脂肪酸(VFA),聚磷菌吸收这些小分子有机物合成PHB并储存在细胞内,同时将细胞内聚磷水解成正磷酸盐, 释放到水中,释放的能量可供专性好氧的聚磷菌在厌氧的压抑环境下维持生存；随后污水进人缺氧池,反硝化菌利用污水中的有机物和回流混合液中的硝酸盐进行反硝化,可同时去碳脱氮；当污水进人好氧池时,有机物浓度已很低,聚磷菌主要是靠分解体内储存的PHB来获得能量供自身生长繁殖,同时超量吸收水中的溶解性磷以聚磷酸盐的形式储存在体内,经过沉淀,将含磷高的污泥从水中分离出来,达到除磷的效果。A2/O工艺的可同步脱氮除磷机制由两部分组成,一是除磷,二是脱氮。A2/O工艺生物脱氮除磷系统的活性污泥中的菌群主要由硝化菌、反硝化菌和聚磷菌组成。

在好氧段,硝化菌将污水中的氨氮及由有机氮转化成的氨氮,通过生物硝化作用,转化成硝酸盐在缺氧段,控制DO<0.7 mg/L,由于兼氧脱氮菌的作用,利用水中BOD作为氢供给体(有机碳源),反硝化菌将通过内回流带人的硝酸盐通过生物反硝化作用,将来自好氧池混合液中的硝酸盐及亚硝酸盐还原成氮气逸入大气,达到脱氮的目的。

在厌氧段,污水中的磷在厌氧状态(DO<0.3mg/L),释放出聚磷菌,并吸收代级脂肪酸等易降解的有机物；在好氧状况下,聚磷菌超量吸收磷,以剩余污泥的形式将其排出系统。

三、影响A2/O 工艺在城市生活污水处理效果的因素

3.1 温度的影响

温度是影响A2/O 工艺脱氮效果的主要因素, 且温度对脱氮的影响比对除磷的影响大。在好氧段,硝化反应在5～35℃时, 其反应速率随温度升高而加快, 适宜的温度范围为30～35 ℃。当低于5 ℃时, 硝化菌的生命活动几乎停止。有人提出硝化细菌比增长速率μ与温度的关系为: μ=μ0θ(T20), 式中μ0 为20 ℃时最大比增长速率, θ为温度系数, 对亚硝酸菌θ为1.12、对硝酸菌为1.07。缺氧段的反硝化反应可在5～27 ℃时进行, 反硝化速率随温度升高而加快, 适宜的温度范围为15～25 ℃。厌氧段, 温度对厌氧释磷的影响不太明

显, 在5～30 ℃除磷效果均较好。

3.2 pH 值的影响

在厌氧段, 生物除磷系统适宜的pH 范围与常规生物处理相同, 为中性或微碱性, 最适宜的pH 值为6～8, 对pH 不合适的工业废水, 处理前须先进行调节, 以避免污泥中毒。而在兼氧段, 反硝化细菌脱氮适宜的pH 值为6.5～7.5。在耗氧反硝化段, 一般认为亚硝化细菌的最佳pH 值为8.0～8.4。

3.3 污泥龄(SRT)的影响

硝化细菌属于专性自养型好氧细菌, 其突出点是繁殖速度慢, 世代时间较长, 其比增长速率比异养细菌低一个数量级, 在冬季, 硝化细菌繁殖所需的世代时间长达30 d 以上, 即使是夏季, 在泥龄小于5 d 的活性污泥系统中硝化作用也十分微弱。与之相反, 系统中异养降解细菌和反硝化细菌的世代周期一般为2 ～3 d, 过长的泥龄会造成上述菌种的老化, 影响其降解活性。另外, 聚磷脱氮菌也多为短泥龄微生物, 较短的泥龄可获得较高的除磷效果,在实际生产中, A2/O 系统为满足硝化脱氮功能常采用10 ～15 d 的长泥龄。这就造成了系统在一定程度上牺牲了部分有机物降解、除磷和反硝化速率。此外, 生物除磷的唯一渠道是排除剩余污泥, 为保证系统的除磷效果就不得不维持较高的污泥排放量, 系统的泥龄也就相应地降低。硝化菌和聚磷脱氮菌在泥龄需求上存在着矛盾, 整个系统的泥龄必须控制在一个很窄的范围, 这种调和虽然使系统具备脱氮除磷效果, 同时也使两类微生物无法发挥各自的优势。

3.4 有机负荷的影响

生物除磷工艺应采用高污泥负荷、低污泥龄系统, 是因为磷的去除是通过排泥完成, F/M较高时, SRT 较小, 剩余污泥排放量较多, 因而除磷量也多。而生物硝化属于低负荷工艺,负荷越低, 硝化反应就进行得越充分, NH3- N 向NO3-- N 转化的效率就越高,生物硝化是生物反硝化的前提, 只有良好的硝化才能获得高效而稳定的反硝化,因此生物脱氮属低污泥负荷系统。A2/O 工艺的运行实践证明, 有机负荷率在0.10～0.15 gBOD5/(gMLSS·d)的范围内,处理效果较好, 过高的有机负荷会降低曝气池中的DO, 使厌氧细菌大量生存, 抑制了硝化细菌的生长, 过低浓度的有机负荷则会使硝化细菌在与异养型COD分解细菌的竞争中处于劣势, 降低硝化速率。因此系统为兼顾较高的脱氮与除磷效率, 其负荷范围较窄,过高的水质与水量变化对系统脱氮和除磷效率将产生较大的影响。

3.5 硝酸盐的影响

硝酸盐对聚磷细菌在厌氧条件下的释磷有抑制作用,其原因为:(1) 厌氧型产酸细菌可利用NO3-作为最终电子受体氧化有机基质, 从而减少产酸细菌在厌氧条件下的挥发性脂肪酸(VFA)产量；( 2)反硝化细菌利用NO3-进行反硝化, 同时消耗大量易生物降解的有机基质, 从而竞争性地抑制了聚磷细菌的厌氧释磷作用。而在生物脱氮除磷工艺中, 硝酸盐的存在是系统硝化脱氮的先决条件, 因此为提高系统脱氮能力, 氮元素必须充分硝化。由于聚磷菌、硝化菌、反硝化菌及其他多种微生物共同生长在一个系统内, 并在整个系统内循环, 不可避免地使得硝酸盐随好氧段回流的污泥进入厌氧池, 严重地影响了聚磷菌的释磷效率, 尤其当进水中挥发性有机物较少, 污泥负荷较低时, 硝酸盐的存在甚至会导致聚磷菌直接吸磷。

结束语

A2/O工艺处理市政生活污水和工业污水效果良好，虽然基建费和运行费均较高，运行管理要求高，但是对目前我国国情来说，当处理后的污水排入封闭性水体或缓流水体引起富营养化，影响给水水源时，该工艺具有较高的推广应用价值。

参考文献：

[1]沈晓铃，李大成，孔建明，等. A2/O工艺在污水处理厂一级A提标改造中的应用[J].中国给水排水，2011(04).