活性污泥法水处理技术综述

A/0活性污泥法水处理技术综述摘要：A/O工艺活性污泥法处理城市生活污水是一种生物处理方法,该法利用活性污泥中的微生物群体去分解氧化污水中可生物降解的有机物,从而使污水得到净化。A/O是Anoxic/Oxic的缩写，AO工艺法也叫厌氧好氧工艺法，A(Anacrobic)是厌氧段，用于脱氮除磷；O(Oxic)是好氧段，用于除水中的有机物。该方法将厌氧水解技术用为活性污泥的前处理，所以A/O法是改进的活性污泥法。本文对活性污泥的性质进行分析并对A/O活性污泥法处理工艺的原理、特点、影响因素及其在焦化废水中处理中的应用这几个方面做了简要介绍。关键词：A/O工艺；活性污泥；水处理0引言活性污泥法处理污水是一种生物处理方法。由于该法具有很高的净化能力,又是目前工作效率最高的人工生物处理法,因而应用较广。活性污泥法是利用人工培养和训化的微生物群体去分解氧化污水中可生物降解的有机物,通过生物化学反应,改变这些有机物的质,再把它们从污水中分离出来,从而使污水得到净化。有机物在有氧条件下,通过好氧微生物的代谢作用被分解氧化,从不稳定需要耗氧的状态转化为不再需要耗氧的状态,最终生成二氧化碳和水。A/O活性污泥法能够在脱氮除磷的同时去除污水中的有机物，净化水体，因此在工业中有十分广泛的应用。1活性污泥的性质分析1.1活性污泥的性质与污水处理效果所谓活性污泥,是微生物群体及它们所吸附的有机物质和无机物质的总称。由此可见,活性污泥法处理污水的关键是活性污泥及其所含的微生物在起作用。在对生化池中的活性污泥进行微生物镜检及水质监测过程中,发现活性污泥的性质和微生物存在一定的关系,并且由它们影响着污水处理效果及出水水质。监测活性污泥性质,当污泥沉降比(SV)在15%~25%,污泥浓度(MLSS)在2-3g/L时,取活性污泥在显微镜下观察,发现此时活性污泥中菌胶团呈黄褐色透明状态,且菌胶团较紧密,微生物中可发现有大量纤虫、钟虫、轮虫、累枝虫、吸管虫、鞭毛虫等。此时污泥沉降性能好,氧化分解能力强,能够大量吞食和分解废水中的有机物质,同时监测出水水质,此时出水水质最好。在活性污泥沉降比(SV)15%,污泥浓度(MLSS)2g/L时,取活性污泥在显微镜下观察,发现此时活性污泥中菌胶团呈黄褐色透明状态,但菌胶团疏松,微生物数量少,这时的活性污泥吸附性能差,氧化分解能力亦不强,同时监测处理后出水水质,可发现此时出水水质较差。为了使活性污泥沉降比控制在15%~25%,污泥浓度保持2~3g/L,经过大量的实践操作和对生化池中污泥性质的监测,证明将污泥回流量控制在30%时污泥性质最好,测得此时处理后的出水水质全部优于城市污水二级处理排放标准。在生化池中,活性污泥微生物降解有机物过程中需要氧,控制好池面溶解氧,能使微生物最有效地降解和分解有机物。实践表明,控制好生化池内溶解氧(DO控制在210mg/L),能有效地提高活性污泥性质,从而使水质净化效果达到最好。［１］2A/O工艺2.1原理图一：A/O活性污泥处理工艺原理图A/O工艺将前段缺氧段和后段好氧段串联在一起，A段DO不大于0.2mg/L，O段DO=2～4mg/L。在缺氧段异养菌将污水中的淀粉、纤维、碳水化合物等悬浮污染物和可溶性有机物水解为有机酸，使大分子有机物分解为小分子有机物，不溶性的有机物转化成可溶性有机物，当这些经缺氧水解的产物进入好氧池进行好氧处理时，可提高污水的可生化性及氧的效率；在缺氧段，异养菌将蛋白质、脂肪等污染物进行氨化（有机链上的N或氨基酸中的氨基）游离出氨（NH3、NH4+），在充足供氧条件下，自养菌的硝化作用将NH3-N（NH4+）氧化为NO3-，通过回流控制返回至A池，在缺氧条件下，异氧菌的反硝化作用将NO3-还原为分子态氮（N2）完成C、N、O在生态中的循环，实现污水无害化处理。2.2特点（1）效率高。该工艺对废水中的有机物，氨氮等均有较高的去除效果。当总停留时间大于54h，经生物脱氮后的出水再经过混凝沉淀，可将COD值降至100mg/L以下，其他指标也达到排放标准，总氮去除率在70%以上。（2）流程简单，投资省，操作费用低。该工艺是以废水中的有机物作为反硝化的碳源，故不需要再另加甲醇等昂贵的碳源。尤其，在蒸氨塔设置有脱固定氨的装置后，碳氮比有所提高，在反硝化过程中产生的碱度相应地降低了硝化过程需要的碱耗。（3）缺氧反硝化过程对污染物具有较高的降解效率。如COD、BOD5和SCN-在缺氧段中去除率在67%、38%、59%，酚和有机物的去除率分别为62%和36%，故反硝化反应是最为经济的节能型降解过程。（4）容积负荷高。由于硝化阶段采用了强化生化，反硝化阶段又采用了高浓度污泥的膜技术，有效地提高了硝化及反硝化的污泥浓度，与国外同类工艺相比，具有较高的容积负荷。（5）缺氧/好氧工艺的耐负荷冲击能力强。当进水水质波动较大或污染物浓度较高时，本工艺均能维持正常运行，故操作管理也很简单。通过以上流程的比较，不难看出，生物脱氮工艺本身就是脱氮的同时，也降解酚、氰、COD等有机物。结合水量、水质特点，我们推荐采用缺氧/好氧(A/O)的生物脱氮(内循环)工艺流程，使污水处理装置不但能达到脱氮的要求，而且其它指标也达到排放标准。3A/O活性污泥法的影响因素A/O工艺运行过程控制不要产生污泥膨胀和流失，其对有机物的降解率是较高的（90～95%），缺点是脱氮除磷效果较差。如果原污水含磷浓度3mg/L，则选用A/O工艺是合适的，为了提高脱氮效果，A/O工艺主要控制几个因素：3.1溶解氧硝化反应必须在好氧条件下进行，好氧池中溶解氧浓度一般维持在2--3mg/L。溶解氧对反硝化过程也有很大的影响，因为氧会同硝酸盐争夺电子供体，而且会抑制硝酸盐还原酶的合成及其活动性。因此，缺氧池中溶解氧应保持在0.5mg/L以下，才能保持反硝化反应的正常进行。3.2混合液回流比混合液回流比的大小直接影响反硝化的脱氮效果。一般而言，混合液回流比升高，脱氮率可提高。但混合液回流比太高，动力消耗太大，运行费用太高，不经济。一般的，混合液回流比的取值为200%--500%。3.3温度硝化反应适宜温度是20--30℃，在15℃以下时，消化速度下降，5℃时则完全停止。反硝化反应的适宜温度是20--40℃，低于15℃时，反硝化菌的增殖速率降低，代谢速率随之也降低，从而使反硝化速率下降。3.4PH值随着硝化反应的进行，混合液的PH值下降，而硝化菌对PH值的变化十分敏感，硝化反应的最佳PH值是8.0--8.4，反硝化反应最适宜的PH值为6.5--7.5，当大于8或低于6时，反硝化速度大为下降［2］。3.5水力停留时间污水在系统中停留的时间越长,投资越大,运行成本也越高,合理地控制污水在系统中的停留时间对实际生产应用十分重要。实验表明，污水在厌氧段停留2h左右就可以使磷的释放达到一定程度,此后磷的释放很缓慢。一般来说,在好氧段停留2.5--3h后总磷一般可以降到1mg/L以下,3.0--4.0h后降到0.5mg/l以下。因此,一般情况下好氧段停留时间保持在3.0--4.0h为宜,有时考虑到有机物的降解与去除,适当延长停留时间4.0--5.0h，就可基本保证出水水质［3］。3.6活性污泥浓度（MLSS）控制活性污泥浓度对有机污染物的去除率、抗冲击负荷能力、出水悬浮颗粒浓度、节能降耗等都有显著地影响，也是日常操控常用的系统运况调整工具［4］。3.7BOD5/MLSS负荷率在硝化反应中，影响硝化的主要因素是硝化菌的存在和活性，因为自养型硝化菌最小比增长速度为0.21/d；而异养型好氧菌的最小比增殖速度为1.2/d。前者比后者的比增殖速度小得多。要使硝化菌存活并占优势，要求污泥龄大于4.76d；但对于异养型好氧菌，则污泥龄只需0.8d。在传统活性污泥法中，由于污泥龄只有2～4d，所以硝化菌不能存活并占有优势，不能完成硝化任务。要使硝化菌良好繁殖就要增大MLSS浓度或增大曝气池容积，以降低有机负荷，从而增大污泥龄。其污泥负荷率（BOD5/MLSS）应小于0.18KgBOD5/KgMLSS·d。3.8污泥龄ts为了使硝化池内保持足够数量的硝化菌以保证硝化的顺利进行，确定的污泥龄应为硝化菌世代时间的3倍，硝化菌的平均世代时间约3.3d（20℃）。若冬季水温为10℃，硝化菌世代时间为10d，则设计污泥龄应为30d。4A/O法在焦化废水中的应用焦化废水是煤炭在高温炼焦、煤气净化及化学产品回收过程中产生的生产用水及蒸汽冷凝废水。其组成和性质与原煤煤质、焦化条件、焦化工艺和化学产品回收方法密切相关。焦化废水成分复杂，含有大量的有害物质，尤其是其中的有机物和氨氮的浓度较高，难以降解，而且对人类和环境有较大危害。此外还含有单环和多环芳香族化合物、杂环化合物以及以铵盐形式存在的无机物。焦化废水的ＣＯＤ浓度高达1000～３000ｍｇ／Ｌ，ＮＨ３－Ｎ浓度在200ｍｇ／Ｌ以上，是一种难降解的工业废水。图二：焦化废水生物脱氮内循环Ａ／Ｏ工艺流程简图该焦化厂采用内循环Ａ／Ｏ工艺，在实际运行过程中，影响生物运行的因素很多，最主要的有反应池温度、好氧池中溶解氧的浓度、ｐＨ值及碳氮比、营养条件和消化液回流比。在实际运行过程中要严格控制这几个参数，否则会影响生化池微生物生存，影响氮的脱除效果，达不到生物脱氮的目的。应用内循环缺氧／好氧（A/O）工艺处理焦化废水，对焦化厂污水处理系统进水、出水的化学需氧量（COD）、氨氮、氰和酚进行检测分析，结果表明，氨氮浓度为150～200ｍｇ／Ｌ时，氨氮的脱除效率最高，平均达到98％以上；COD进水浓度在1900～2500mg/L，COD经处理后的出水浓度在100ｍｇ/L以下时，脱除率达到９８％以上，酚的脱除率达到９９％以上，氰的含量降到0.5ｍｇ/L以下，氰的脱除率约为７８％～８４％［5］。5总结A/O活性污泥水处理工艺中缺氧池在前，污水中的有机碳被反硝化菌所利用，可减轻其后好氧池的有机负荷，反硝化反应产生的碱度可以补偿好氧池中进行硝化反应对碱度的需求。好氧在缺氧池之后，可以使反硝化残留的有机污染物得到进一步去除，提高出水水质。BOD5的去除率较高可达90～95%以上。由于A/O工艺比较简单，也有其突出的特点，目前仍是比较普遍采用的工艺。该工艺还可以将缺氧池与好氧池合建，中间隔以档板，降低工程造价，所以这种形式有利于对现有推流式曝气池的改造。但是，由于活性污泥的存在，时间久了会产生恶臭，而且有资料显示，活性污泥中还会出现一些后生动物，影响人类的正常生活。一般认为在活性污泥系统中出现后生动物的条件是:①污泥龄过长;②溶解氧充足;③污泥负荷较低［6］。由此可见，对活性污泥的后续处理问题还有待进一步的研究。参考文献：［1］饶欠平,A/O工艺活性污泥性质分析〔J〕.中山大学学报论丛，2002，22(5):231-233.［2］孙培德，宋英琦，王如意，活性污泥动力学模型及数值模拟导论.〔M〕北京：化学工业出版社,2010:197-198.［3］丛广治,A/O法除磷工艺中污水停留时间的控制.〔J〕中国给水排水，1999,15（12）：46.［4］张建丰，活性污泥法工艺控制.〔M〕北京:中国电力出版社，2007:51［5］郭建英，杨斌，鲁红志，刘生玉，内循环Ａ／Ｏ工艺处理焦化废水运行分析.〔J〕中国煤炭,2012,38(11):114-117.［6］万琼，安少锋，鲁海峰，邵军锋，彭党聪，城市污水处理厂活性污泥系统仙女虫的产生与防治.〔J〕中国给水排水，2011,27（15）：1-3.