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1AAO法工艺介绍AAO生物脱氮工艺将传统的活性污泥、生物硝化工艺结合起来,取长补短,更有效的去除水中的有机物。此法即是通常所说的厌氧-缺氧-好氧法,污水依次经过厌氧池-缺氧池-好氧池被降解。2AAO法污水处理开工调试AAO法污水处理开工运行前必须先进行好氧活性污泥的培养驯化,污泥的培养驯化过程如下。2.1培养过程(1)污泥买来后,将其投入检查合格的曝气池内,注入清水,此时水温应保持在25～30℃之间,温度不能太高,应模拟正常生产时的温度。冬天温度最少也要控制在20℃以上。因为在20～28℃之间是细菌繁殖的最佳温度,注入温度适宜的清水后,启动风机曝气,风量不能大,沉淀后放掉上清液,以洗掉污泥中的化学药剂和细菌的毒素,清洗的次数看具体情况而定。(2)开始培养时,加入过滤后的粪清,测一下曝气池化学需氧量COD,达到500～700mg/L即可。同时加入磷盐,按纯磷5mg/L废水来计算,再加入葡萄糖。其中,糖类是能量,磷盐和粪清是养料。尿素视氮的含量情况适当添加。培养时稀释水可以少加一点。(3)曝气后10min,测一下溶解氧和COD。培养之初因污泥没有活性,对溶解氧及COD的消耗很少,曝气量要适当调小,只要泥不沉就行。还可以考虑间隔曝气,时间看情况而定。(4)曝气后需做一些比较工作,就是通过测定30min沉降比,计算泥量,以便观察污泥的生长情况。(5)培养一段时间后,如果发现COD或溶解氧与投入之初有明显减小,就应增加COD的浓度,同时控制好溶解氧在1～2mg/L,以免细菌得不到足够的营养而自身分解。曝气量不能过大,以免把没有活性的污泥冲散,使细菌流失死亡。(6)随着细菌的活性增加,会排出一定量的毒物,这时就隔一天换一定量的水,在这个过程中要做好活性污泥量的比较工作,看看泥量是否增加,COD每天早晨和傍晚各做一次,以比较所消耗的COD。(7)进行镜检工作。如果观察到大量的透明状的细菌,说明这时的细菌很活跃,但还没有形成活性污泥,因为没有结合好。在以后发现了菌胶团且沉降性能好,此时说明活性污泥培养成功。观察污泥用低倍显微镜(160倍)就可以了。2A2/O工艺的固有缺欠A2/O工艺的内在固有缺欠就是硝化菌、反硝化菌和聚磷菌在有机负荷、泥龄以及碳源需求上存在着矛盾和竞争,很难在同一系统中同时获得氮、磷的高效去除,阻碍着生物除磷脱氮技术的应用。其中最主要的问题是厌氧环境下反硝化与释磷对碳源的竞争。根据生物除磷原理,在厌氧条件下,聚磷菌通过菌种间的协作,将有机物转化为挥发酸,借助水解聚磷释放的能量将之吸收到体内,并以聚β羟基丁酸PHB形式贮存,提供后续好氧条件下过量摄磷和自身增殖所需的碳源和能量。如果厌氧区存在较多的硝酸盐,反硝化菌会以有机物为电子供体进行反硝化,消耗进水中有机碳源,影响厌氧产物PHB的合成,进而影响到后续除磷效果。一般而言,要同时达到氮、磷的去除目的,城市污水中碳氮比(COD/N)至少为4•5。当城市污水中碳源低于此要求时,由于该工艺把缺氧反硝化置于厌氧释磷之后,反硝化效果受到碳源量的限制,大量的未被反硝化的硝酸盐随回流污泥进入厌氧区,干扰厌氧释磷的正常进行(有时甚至会导致聚磷菌直接吸磷),最终影响到整个营养盐去除系统的稳定运行。为解决A2/O工艺碳源不足及其引起的硝酸盐进入厌氧区干扰释磷的问题,研究者们进行了大量工艺改进,归纳起来主要有三个方面:一是解决硝酸盐干扰释磷问题而提出的工艺,如:UCT、MUCT等工艺;二是直接针对碳源不足而采取解决措施,如补充碳源、改变进水方式、为反硝化和除磷重新分配碳源,进而形成的一些工艺,如:JHB工艺、倒置A2/O工艺;三是随着反硝化除磷细菌DPB的发现形成的以厌氧污泥中PHB为反硝化碳源的工艺,如:Dephanox工艺和双污泥系统的除磷脱氮工艺。3硝酸盐干扰释磷问题的工艺对策南非UCT(UniversityofCapeTown,1983)工艺将A2/O中的污泥回流由厌氧区改到缺氧区,使污泥经反硝化后再回流至厌氧区,减少了回流污泥中硝酸盐和溶解氧含量。当UCT工艺作为阶段反应器在水力停留时间较短和低泥龄下运行时在美国被称为VIP(VirginiaInitiativeProcess,1987)工艺。与A2/O工艺相比,UCT工艺在适当的COD/TKN比例下,缺氧区的反硝化可使厌氧区回流混合液中硝酸盐含量接近于零。当进水TKN/COD较高时,缺氧区无法实现完全的脱氮,仍有部分硝酸盐进入厌氧区,因此又产生改良UCT工艺———MUCT工艺。MUCT工艺有两个缺氧池,前一个接受二沉池回流污泥,后一个接受好氧区硝化混合液,使污泥的脱氮与混合液的脱氮完全分开,进一步减少硝酸盐进入厌氧区的可能。4弥补碳源不足的工艺对策4•1补充碳源补充碳源可分为两类:一类是包括甲醇、乙醇、丙酮和乙酸等可用作外部碳源的化合物,一类是易生物降解的COD源,它们可以是初沉池污泥发酵的上清液或其它酸性消化池的上清液或者是某种具有大量易生物降解COD组分的有机废水,例如:麦芽工业废水、水果和蔬菜工业废水和果汁工业废水等。碳源的投加位置可以是缺氧反应器,也可以是厌氧反应器,在厌氧反应器中投加碳源不仅能改善除磷,而且能增加硝酸盐的去除潜力,因为投加易生物降解的COD能使起始的脱氮速率加快,并能运行较长的一段时间。4•2改变进水方式取消初次沉淀池或缩短初次沉淀时间,使沉砂池出水中所含大量颗粒有机物直接进入生化反应系统,这种传统意义上的初次沉淀池污泥进入生化反应池后,可引发常规活性污泥法系统边界条件的重要变化之一就是进水的有机物总量增加了,部分地缓解了碳源不足的问题,在提高除磷脱氮效率的同时,降低运行成本。对功能完整的城市污水处理厂而言,这种碳源是易于获取又不额外增加费用的。Johannesburg(JHB)工艺是在A2/O工艺到厌氧区污泥回流线路中增加了一个缺氧池,这样,来自二沉池的污泥可利用33%左右进水中的有机物作为反硝化碳源去除硝态氮,以消除硝酸盐对厌氧池厌氧环境的不利影响。此外,对传统A2/O工艺有人建议,采用1/3进水入缺氧区,2/3进水入厌氧区的分配方案可以取得较高的N,P去除效果。4•3倒置A2/O工艺同济大学高廷耀、张波等认为,传统A2/O工艺厌氧、缺氧、好氧布置的合理性值得怀疑。其在碳源分配上总是优先照顾释磷的需要,把厌氧区放在工艺的前部,缺氧区置后。这种作法是以牺牲系统的反硝化速率为前提的。但释磷本身并不是除磷脱氮工艺的最终目的。就工艺的最终目的而言,把厌氧区前置是否真正有利,利弊如何,是值得研究的。基于以上认识,他们对常规除磷脱氮工艺提出一种新的碳源分配方式,缺氧区放在工艺最前端,厌氧区置后,即所谓的倒置A2/O工艺。其特点如下:①聚磷菌厌氧释磷后直接进入生化效率较高的好氧环境,其在厌氧条件下形成的吸磷动力可以得到更充分的利用,具有“饥饿效应”优势;②允许所有参与回流的污泥全部经历完整的释磷、吸磷过程,故在除磷方面具有“群体效应”优势;③缺氧段位于工艺的首端,允许反硝化优先获得碳源,故进一步加强了系统的脱氮能力;④工程上采取适当措施可以将回流污泥和内循环合并为一个外回流系统,因而流程简捷,宜于推广。据他们报道,该工艺在实验室机理试验中得到了较好的除磷脱氮效果。5以厌氧污泥中PHB为反硝化碳源的工艺随着除磷研究在微生物学领域的深化,研究者发现一种“兼性厌氧反硝化除磷细菌”———DPB(DenitrifyingPhosphorusRemovingBacteria)能在缺氧环境下,在氧化PHB的过程中能以硝酸盐代替氧作电子受体,使摄磷和反硝化这两个不同的生物过程,能够借助同一种细菌在同一环境中一并完成,实现同时反硝化和过度摄磷,即所谓“一碳(指PHB)两用”。这对于解决除磷系统反硝化碳源不足的问题和降低系统充氧能耗都具有一定的意义,于是产生了利用DPB的反硝化除磷工艺。5•1DPB的特点:研究表明:①DPB易在厌氧/缺氧序批反应器中积累;②DPB在传统除磷系统中大量存在;③DPB与完全好氧的聚磷菌PAO(PolyphosphateAccumulatingOrganisms)相比,有相似的除磷潜力和对细胞内有机物质(如PHB)、肝糖的降解能力。5•2DEPHANOX工艺:Wanner在1992年率先开发出第一个以厌氧污泥中的PHB为反硝化碳源的工艺,取得了良好的N,P去除效果,该工艺就是DEPHANOX工艺。DEPHANOX工艺是满足反硝化除磷细菌所需环境和基质的一种强化除磷工艺,其特点是在A2/O工艺的厌氧池与缺氧池之间增设一中间沉淀池和固定膜反应池(一种好氧生物膜反应器)。原污水进入厌氧反应池后,聚磷菌放磷,大部分有机底物被污泥生物降解;在中间沉淀池中活性污泥和富含P和氨的上清液分离;上清液在固定膜反应池进行硝化。这样,被沉淀的污泥则跨越固定膜反应池并与在其内生成的硝酸盐一起进入后续的缺氧反应池,同时进行反硝化和摄磷;再曝气池吹脱氮气并使聚磷菌完全再生。试验表明在缺氧反应器中硝酸盐(电子受体)缺少的情况下再曝气池完成过量磷的吸收是非常有必要的。