A2/O 工藝在高原污水處理中的應(yīng)用

謝占川，侯恩卿，李秀慶，楊 娜，楊 林

（青海師范大學(xué)化學(xué)系，青海西寧810008）

1 A2/O工藝

A2/O工藝是傳統(tǒng)活性污泥工藝、生物硝化反硝化工藝以及生物除磷工藝的結(jié)合，可用于二級(jí)污水處理或三級(jí)污水處理，以及中水回用，目前在城市污水廠有較為廣泛的應(yīng)用。該工藝實(shí)現(xiàn)了同步脫氮除磷，而且在厭氧－缺氧－好氧交替運(yùn)行條件下，不易發(fā)生污泥膨脹。該工藝的處理效率一般能達(dá)到：BOD5為90%～95%、SS為90%～95%、TN 為70% 以上、P為90%左右。為了更好適應(yīng)不同水質(zhì)的污水處理，現(xiàn)已開(kāi)發(fā)出各種改良A2/O工藝，如后置反硝化 A2/O、預(yù)缺氧 A2/O、倒置型 A2/O、UCT工藝等［1－3］。

1.1 原理

A2/O工藝基本原理是污水中的可溶性有機(jī)物被活性污泥所吸附之后，污泥中的微生物通過(guò)代謝作用將其分解，最終使污水得到凈化。

1.2 工藝流程圖

圖1 A2/O工藝流程圖

1.3 主要反應(yīng)單元的功能

1.3.1 厭氧反應(yīng)器，原污水與從沉淀池排出的含磷回流污泥同步進(jìn)入，本反應(yīng)器主要功能是釋放磷，同時(shí)部分有機(jī)物進(jìn)行氨化。

1.3.2 缺氧反應(yīng)器，首要功能是脫氮，硝態(tài)氮是通過(guò)內(nèi)循環(huán)由好氧反應(yīng)器送來(lái)的，循環(huán)的混合液量較大，一般為2Q（Q為原污水流量）。

1.3.3 好氧反應(yīng)器－曝氣池，這一反應(yīng)單元是多功能的，去除BOD，硝化和吸收磷等均在此處進(jìn)行。流量為2Q的混合液從這里回流到缺氧反應(yīng)器。

1.3.4 沉淀池，功能是泥水分離，污泥一部分回流至厭氧反應(yīng)器，上清液作為處理水排放。

2 脫氮除磷機(jī)理

氮磷是營(yíng)養(yǎng)元素，污水中含有大量的氮磷元素，如果未能及時(shí)處理，當(dāng)這些含氮磷較高的污水匯入河流，流入平緩地區(qū)時(shí)，水體中某些微小的浮游植物、原生動(dòng)物或細(xì)菌會(huì)突發(fā)性的增值和集聚，大量消耗水中的溶解氧，導(dǎo)致大量水生生物因缺氧而死亡，進(jìn)而引起更為嚴(yán)重的環(huán)境污染——赤潮現(xiàn)象。所以，在污水處理過(guò)程中，脫氮除磷是最重要的環(huán)節(jié)。

2.1 脫氮機(jī)理

微生物脫氮的本質(zhì)是異養(yǎng)型微生物將含氮有機(jī)物氧化分解，轉(zhuǎn)化為氨氮，然后由自養(yǎng)型硝化細(xì)菌將其轉(zhuǎn)化為NO3－，并進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為N2排除［4］。污水脫氮包括氨化作用、硝化作用和反硝化作用，其中硝化作用和反硝化作用是微生物脫氮的主要機(jī)理?？煞纸獠襟E為：

圖2 微生物脫氮機(jī)理

2.2 除磷機(jī)理

微生物除磷的本質(zhì)是聚磷菌在好氧段過(guò)量攝取廢水中的磷，以聚磷酸鹽的形式積累于體內(nèi)［5］，大量的磷積累在聚磷菌體內(nèi)，在沉淀池內(nèi)沉淀后作為剩余污泥排除，部分作為回流污泥再次利用，在厭氧段污泥中的聚磷菌會(huì)將體內(nèi)的聚磷酸鹽分解排出，為好氧段大量吸磷創(chuàng)造前提。

3 青藏高原活性污泥培養(yǎng)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題

3.1 氣泡現(xiàn)象

活性污泥培養(yǎng)初期，由于污水中含有一些表面活性物質(zhì)，易引起表面泡沫。但隨著活性污泥的成熟，這些表面活性物質(zhì)經(jīng)生物降解，泡沫現(xiàn)象會(huì)逐漸消失。適當(dāng)增加進(jìn)水量可以減少表面泡沫。

3.2 進(jìn)水質(zhì)負(fù)荷低

活性污泥培養(yǎng)最常用的方法是稀釋接種法。采用稀釋接種法進(jìn)行污泥培養(yǎng)時(shí)，如果進(jìn)水水質(zhì)負(fù)荷低，不但會(huì)嚴(yán)重影響污泥的生長(zhǎng)，而且會(huì)導(dǎo)致污泥濃度越來(lái)越小，最終導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗?；钚晕勰嗯囵B(yǎng)過(guò)程中可采用自配原水來(lái)解決原水問(wèn)題。自配原水可以以尿素為氮源，磷酸二氫鉀為磷源，葡萄糖酸鈉或葡萄糖為有機(jī)營(yíng)養(yǎng)源，營(yíng)養(yǎng)源的投加可按照m（C）∶m（N）∶m（P）＝100∶5∶1的比例投加。由北京路橋援建的青海省玉樹(shù)州污水處理廠在中試過(guò)程中采用此配水方法已經(jīng)取得了很好的效果。郭勁松等人［5］在污泥培養(yǎng)成功前，每天投加糞便于格柵前的集水井，以增加進(jìn)水濃度，加快微生物生長(zhǎng)。

3.3 低溫

好氧段，硝化反應(yīng)在5～35℃時(shí)，其反應(yīng)速率隨溫度升高而加快，適宜的溫度范圍為30～35℃。當(dāng)?shù)陀?℃時(shí)，硝化菌的生命活動(dòng)幾乎停止。

缺氧段的反硝化反應(yīng)可在5～27℃ 進(jìn)行，反硝化速率隨溫度升高而加快，適宜的溫度為15～25℃。

厭氧段，溫度對(duì)厭氧釋磷的影響不太明顯，在5～30℃ 除磷效果均很好。

低溫對(duì)沉淀池影響較大，溫度低時(shí)，污泥的沉降性能變差，不利于泥水分離。

青藏高原地區(qū)常年低溫，嚴(yán)重影響污水處理效果。姜文紅、吳啟偉［6］給鼓風(fēng)機(jī)出氣管安裝了空氣加熱器，通過(guò)控制加熱空氣保持曝氣池內(nèi)的溫度在有利于微生物生長(zhǎng)繁殖的溫度范圍內(nèi)。香格里拉城市污水處理廠［7］和玉樹(shù)污水處理廠為了減少溫度的損失為生化池加建了保溫棚。田華、王三反等人［8］在青藏高原低溫缺氧環(huán)境下采用生態(tài)大棚系統(tǒng)進(jìn)行污水處理，利用高原充足的太陽(yáng)能增加了大棚內(nèi)的溫度，并且在室內(nèi)種植蔬菜，保證系統(tǒng)內(nèi)的 O2－CO2的循環(huán)平衡。

3.4 缺氧

在好氧段，DO升高，硝化速度增大，但當(dāng)DO＞2mg/L后，其硝化速度增長(zhǎng)趨勢(shì)減緩，高濃度的DO會(huì)抑制硝化菌的硝化反應(yīng)。同時(shí)，好氧池過(guò)高的溶解氧會(huì)隨污泥回流和混合液回流分別帶至厭氧段和缺氧段，影響厭氧段聚磷菌的釋放和缺氧段的NO－x－N的反硝化，對(duì)脫氮除磷均不利。相反，好氧池的DO濃度太低也限制了硝化菌的生長(zhǎng)率，其對(duì)DO的忍受極限為0.5～0.7mg/L，否則將導(dǎo)致硝化菌從污泥系統(tǒng)中淘汰，嚴(yán)重影響脫氮效果。所以根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，好氧池的DO質(zhì)量濃度為2mg/L左右為宜。

在缺氧池，DO對(duì)反硝化脫氮有很大影響。這是由于DO與硝酸鹽競(jìng)爭(zhēng)電子供體，同時(shí)還抑制硝酸鹽還原酶的合成和活性，影響反硝化脫氮。為此，缺氧段DO質(zhì)量濃度＜0.5mg/L。

在厭氧池嚴(yán)格的厭氧環(huán)境下，聚磷菌才能從體內(nèi)大量釋放出磷而處于饑餓狀態(tài)，為好氧段大量吸磷創(chuàng)造前提，從而有效地從污水中去除磷。但由于回流污泥將DO和NOx帶入?yún)捬醵?，很難保持嚴(yán)格的厭氧狀態(tài)，所以一般要求DO質(zhì)量濃度＜0.2mg/L，這對(duì)除磷影響不大。

高原地區(qū)空氣稀薄，空氣中的氧氣含量較低，在活性污泥培養(yǎng)馴化初期，微生物數(shù)量少，氧的消耗量也少，曝氣量應(yīng)比東部平原地區(qū)要高，但要低于正常運(yùn)行時(shí)的曝氣量。如果曝氣量過(guò)大還會(huì)導(dǎo)致曝氣池水溫降低［9］。

4 結(jié)語(yǔ)

青藏高原地區(qū)季節(jié)變化大、晝夜溫差大、冬季溫度低，并且缺乏該地區(qū)污水水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和高原地區(qū)活性污泥應(yīng)用基礎(chǔ)，因此，目前我國(guó)對(duì)該地區(qū)的污水處理尚無(wú)專門的生物處理工藝。實(shí)踐證明，活性污泥法在高原污水處理中具有較好的效果，如何結(jié)合該地區(qū)特殊的地理環(huán)境，降低高寒缺氧對(duì)處理效果的影響是該地區(qū)今后污水處理所面臨的難題。

［1］池年平.A－A2/O工藝提質(zhì)改造城市污水廠實(shí)踐［J］.佳木斯大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，29（3）：358－361.

［2］萬(wàn)年紅.A2/O工藝的改良與設(shè)計(jì)應(yīng)用 ［J］.中國(guó)給水排水，2003，19（6）：24－27.

［3］廖雄銘，古凌艷，林 琳，等.改良A2/O工藝的運(yùn)行及除磷實(shí)踐［J］.環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2007，30（6）：89－90.

［4］Henze M.Capabilities of Biological Nitrogen Removal Processes from Wastewater［J］.Water Sci Technology，1991（23）：669－679.

［5］郭勁松，潘穎雅，王春艷，等.高原地區(qū)CASS工藝處理城鎮(zhèn)污水的生產(chǎn)性調(diào)試［J］.土木建筑與環(huán)境工程，2009，31（4）：112－117.

［6］姜文紅，吳啟偉.活性污泥法在高原生活污水處理中的應(yīng)用［J］.青海環(huán)境，1999，9（3）：130－140.

［7］劉 偉.論我國(guó)高原城市污水治理的對(duì)策和方法［J］，環(huán)境保護(hù)科學(xué)，1994，20（1）：31－33.

［8］田 華，王三反，洪 雷，等.青藏高原生活污水處理及回用的工藝研究［D］.上海：中國(guó)科學(xué)院上海冶金研究所，2000.

［9］王曉蓮，王淑瑩，馬 勇，等.A2/O工藝中反硝化除磷及過(guò)量曝氣對(duì)生物除磷的影響［J］，化工學(xué)報(bào)，2005，56（8）：1 565－1570.