淺談A2O工藝處理污水11-7

1、淺談A2/O工藝處理城市生活污水 姓名： 單位： 2016年11月于山西晉城淺談A2/O工藝處理城市生活污水目 錄第一部分 城市生活污水處理工藝發(fā)展簡介3一、一級處理階段3二、二級處理階段4三、常見城市污水處理工藝種類 4四、三級處理階段6第二部分 A2/O工藝簡述6一、工藝綜述6二、A2/O工藝設計要點 7三、A2/O池主要控制參數 10四、A2/O污水處理工藝過程控制方法11五、A2/O工藝發(fā)展 13淺談A2/O工藝處理城市生活污水淺談A2/O工藝處理城市生活污水摘要：隨著城市的產生和發(fā)展，人類生活產生的污水量和濃度也在日益增多，城市生活污水處理技術應運而生。本文在簡要回顧污水處理發(fā)展史的

2、基礎上，重點介紹了近年來使用較多的A2/O工藝。包括主要藝流程、工藝參數、實際控制指標及工藝發(fā)展等。 關鍵詞：污水處理 活性污泥 A2/O污水處理的需求是伴隨著城市的誕生而產生的。城市污水處理技術，歷經數百年變遷，從最初的一級處理發(fā)展到現(xiàn)在的三級處理，從簡單的消毒沉淀到有機物去除、脫氮除磷再到深度處理回用。其中A2/O活性污泥法污水處理工藝是目前較為使用廣泛的重要工藝類型。本文就該工藝做一淺顯分析。 第一部分 城市生活污水處理工藝發(fā)展簡介一、一級處理階段 城市污水處理歷史可追溯到古羅馬時期，那個時期環(huán)境容量大，水體的自凈能力也能夠滿足人類的用水需求，人們僅需考慮排水問題即可。而后，城市化進程加

3、快，生活污水通過傳播細菌引發(fā)了傳染病的蔓延，出于健康的考慮，人類開始對排放的生活污水處進行處理。早期的處理方式采用石灰、明礬等進行沉淀或用漂白粉進行消毒。明代晚期，我國已有污水凈化裝置。1762年，英國開始采用石灰及金屬鹽類等處理城市污水。 二、二級處理階段 1914年，Arden和Lokett在英國化學工學會上發(fā)表了一篇關于活性污泥法的論文，并于同年在英國曼徹斯特市開創(chuàng)了世界上第一座活性污泥法污水處理試驗廠。兩年后，美國正式建立了第一座活性污泥法污水處理廠。活性污泥法的誕生，奠定了未來100年間城市污水處理技術的基礎。 1921年，活性污泥法傳播到中國，中國建設了第一座污水處理廠上海北區(qū)污水

4、處理廠。1926年及1927年又分別建設了上海東區(qū)及西區(qū)污水廠，當時3座水廠的日處理量共為3.55萬噸。 20世紀50年代，水體富營養(yǎng)化問題凸顯，脫氮除磷成為污水處理的另一主要訴求。于是，在活性污泥法的基礎上衍生出了一系列的脫氮除磷工藝。50年代初，攝磷菌被發(fā)現(xiàn)并用于除磷。1969年，美國的Barth提出采用三段法除氮，第一段是好氧段，主要去除有機物，第二段加堿硝化，第三段是厭氧反硝化，除氮。三、常見城市污水處理工藝種類1. A/O工藝1973年，Barnard在原有工藝基礎上，將缺氧和好氧反應器完全分隔，污泥回流到缺氧反應器，并添加了內回流裝置，縮短了工藝流程，也就現(xiàn)在常說的缺氧好氧(A/O

5、)工藝。 2.氧化溝工藝氧化溝則為封閉的溝渠型結構，結合了推流式和完全混合式活性污泥法的特點，集曝氣、沉淀和污泥穩(wěn)定于一體。污水和活性污泥的混合液不斷地循環(huán)流動，系統(tǒng)中能夠形成好氧區(qū)和缺氧區(qū)，進而實現(xiàn)生物脫氮除磷?；钚晕勰喾ㄏ啾龋渚哂刑幚砉に嚰皹嬛锖唵?、泥齡長、剩余污泥少且容易脫水、處理效果穩(wěn)定等優(yōu)勢。氧化溝的水力停留時間長，有機負荷低，其本質上屬于延時曝氣系統(tǒng)。3.AB工藝 20世紀70年代中期，德國的Botho Bohnke教授開發(fā)了AB工藝。該工藝在傳統(tǒng)兩段法的基礎上進一步提高了第一段即A段的污泥負荷，以高負荷、短泥齡的方式運行，而B段與常規(guī)活性污泥法相似，負荷較低，泥齡較長，A段由

6、于泥齡短、泥量大對磷的去除效果很好，經A段去除了大量的有機物以后B段的體積可大大減小，其低負荷的運行方式可提高出水水質。 4.SBR工藝序批式活性污泥法(SBR)工藝是在時間上將厭氧段與好氧段進行分割。20 世紀70 年代初由美國Irvine公司開發(fā)。它在流程上只有一個基本單元，集調節(jié)池、曝氣池和二沉池的功能于一池，進行水質水量調節(jié)、微生物降解有機物和固液分離等。經典 SBR 反應器的運行過程為：進水曝氣沉淀潷水待機5.A2/O工藝70年代，美國專家在A/O工藝的基礎上，再加上除磷就成了A2/O工藝。我國1986年建廠的廣州大坦沙污水處理廠，采用的就是A2/O工藝，當時的設計處理水量為15萬噸

7、，是當時世界上最大的采用A2/O工藝的污水處理廠。 四、三級處理階段近十幾年，隨著污染加劇，水資源短缺嚴重，人類對水質提出了更高的要求，污水深度處理與回用技術興起。污水處理廠的側重點不再是核算污染物的排放量，而是如何改善水質。膜技術開始顯現(xiàn)其獨特優(yōu)勢。 生物膜技術在20世紀60-70年代，隨著新型合成材料的大量涌現(xiàn)再次發(fā)展起來，主要工藝有生物濾池、生物轉盤、生物接觸氧化、生物流化床等。目前，應用較多的膜處理技術主要有微濾(MF)、超濾(UF)、反滲透(RO)和膜生物反應器(MBR)技術。本世紀初的新加坡“Newwater ”水廠就是采用在二級處理后加超濾膜及反滲透膜的方式進行再生水回用處理。

8、污水處理企業(yè)在選擇工藝時既要考慮處理系統(tǒng)的穩(wěn)定性，還要達到理想的脫氮除磷效果，同時降低運行成本，綜合各種工藝的優(yōu)點和缺點，A2/O工藝的使用越來越廣泛。第二部分 A2/O工藝簡述一、工藝綜述A2/O是Anaeroxic-Anoxic-Oxic的英文縮寫，A2/O生物脫氮除磷工藝是傳統(tǒng)活性污泥工藝、生物硝化及反硝化工藝和生物除磷工藝的綜合。工作原理：生物池通過曝氣裝置、推進器（厭氧段和缺氧段）及回流渠道的布置分成厭氧段、缺氧段、好氧段。原水與從沉淀池回流的污泥首先進入厭氧池，在此污泥中的聚磷菌利用原污水中的溶解態(tài)有機物進行厭氧釋磷；然后與好氧末端回流的混合液一起進入缺氧池，在此污泥中的反硝化菌利

9、用剩余的有機物和回流的硝酸鹽進行反硝化作用脫氮；脫氮反應完成后，進入好氧池，在此污泥中的硝化菌進行硝化作用將廢水中的氨氮轉化為硝酸鹽同時聚磷菌進行好氧吸磷，剩余的有機物也在此被好氧細菌氧化，最后經沉淀池進行泥水分離，出水排放，沉淀的污泥部分返回厭氧池，部分以富磷剩余污泥排出。在該工藝流程內，BOD5、SS和以各種形式存在的氮和磷將一一被去除。A2/O生物脫氮除磷系統(tǒng)的活性污泥中，菌群主要由硝化菌和反硝化菌、聚磷菌組成。在好氧段，硝化細菌將入流中的氨氮及有機氮氨化成的氨氮，通過生物硝化作用，轉化成硝酸鹽；在缺氧段，反硝化細菌將內回流帶入的硝酸鹽通過生物反硝化作用，轉化成氮氣逸入到大氣中，從而達到

10、脫氮的目的；在厭氧段，聚磷菌釋放磷，并吸收低級脂肪酸等易降解的有機物；而在好氧段，聚磷菌超量吸收磷，并通過剩余污泥的排放，將磷除去。二、A2/O工藝設計要點1.污泥回流比A2/O 工藝流程簡單，較易于運行管理，總的水力停留時間較短，一般缺氧區(qū)的水力停留時間為 0.51.0 小時，泥齡也短，一般為 35 天，使剩余污泥中磷含量高，一般為2.5%以上。在反硝化脫氮過程中直接利用廢水中的有機物為碳源，降低了運行。在A2/O 工藝中，影響生物除磷的關鍵因子是厭氧池的污泥回流量。因為從沉淀池回流污泥中會攜帶一定量的硝態(tài)氮，污泥回流量越大，攜帶的硝態(tài)氮越多，反硝化利用的有機物就越多，由于有機質的減少影響了

11、厭氧釋磷，從而導致除磷效果下降。如果污泥回流量小，雖然攜帶的硝態(tài)氮少，但同時進入厭氧池中的聚磷菌相應減少，同樣影響系統(tǒng)的除磷功能。所以對 A2/O工藝來說，污泥回流比通?？刂圃谶M水流量的0.51.0倍左右。2.碳源 在脫氮除磷A2/O工藝中，碳源主要消耗于釋磷、反硝化和異養(yǎng)菌正常代謝等方面。其中釋磷和反硝化的反應速率與進入各自反應池中的易降解碳源，尤其是揮發(fā)性有機脂肪酸(VFA)的數量關系很大。我國市政污水中易降解的有機碳源相對較低，南方城市更為明顯，在A2/O工藝中，聚磷菌優(yōu)先利用進水中的碳源進行厭氧釋磷，使得在后續(xù)缺氧反硝化過程中碳源不足，從而影響脫氮效果，因此在A2/O工藝中存在釋磷和反

12、硝化因碳源不足而引發(fā)的競爭問題，針對這一問題提出了以下幾種途徑解決。（1）改變進水方式 分點進水，在厭氧段和缺氧段根據實際情況合理分配分段進水流量，以便同時滿足聚磷菌和反硝化菌對碳源的需要，將生化區(qū)的進水碳源分配給厭氧池和缺氧池來同時達到釋磷和反硝化的最佳，以此解決碳源的競爭問題。 （2）補充碳源 補充的碳源可分為兩類：一類是包括甲醇、乙醇、丙酮和乙酸等可用作外部碳源的化合物，另一類是易生物降解的COD源，它們可以是初沉池污泥發(fā)酵的上清液或其它酸性消化池的上清液或者是某種具有大量易生物降解COD組分的有機廢水等，如：麥芽工業(yè)廢水、水果和蔬菜工業(yè)廢水和果汁工業(yè)廢水等。碳源的投加位置可以是缺氧反應

13、池，也可以是厭氧反應池，在厭氧反應池中投加碳源不僅能改善除磷，而且能增加硝酸鹽的去除潛力，因為投加易生物降解的COD能使起始的脫氮速率加快，并能運行較長的一段時間。但此方法運行費用比較高，一般適合小型污水的處理。（3）其它方法 可以通過提高系統(tǒng)有機負荷來解決碳源競爭問題。進水有機負荷與進水流量和整個系統(tǒng)的有效容積有關，一方面在有效容積不變的條件下增加進水流量；另一方面在進水流量不變的情況下，通過縮短運行周期減少有效容積達到提高有機負荷目的。 3.泥齡反硝化細菌和聚磷細菌為短污泥齡細菌,污泥齡越短則反硝化速率越快,而除磷的效果也越好。而硝化細菌繁殖速度慢,世代周期較長,屬長污泥齡細菌，過短的污泥

14、齡會使系統(tǒng)中硝化細菌過量外排而影響其硝化功能。因此在統(tǒng)一的污泥系統(tǒng)中,為了同時獲得較好的釋磷、反硝化和硝化效果，勢必會造成系統(tǒng)運行上的泥齡矛盾。實際生產中，A2/O系統(tǒng)常采用1015d的長污泥齡以滿足硝化功能,因此也就造成系統(tǒng)在一定程度上犧牲了部分有機物降解和除磷效率。 三、A2/O池主要控制參數 A2O生物除磷脫氮工藝處理污水效果與DO、內回流比r、外回流比R、泥齡SRT、污水溫度及PH值等有關。一般厭氧池DO在0.2mg/l以下，缺氧池DO在0.5mg/l以下，而好氧池DO在2.0mg/l以上；污泥混合液的PH值大于7；SRT為815天。 A2/O生物除磷脫氮過程，本質上是一系列生物氧化還

15、原反應的綜合，A2O生物池各段混合液中的ORP(氧化還原值)能夠綜合地反應生物池中各參數的變化?；旌弦褐械腄O越高，ORP值也越高；而當存在磷酸根離子和游離的磷時，ORP則隨磷酸根離子和游離的濃度升高而降低。一般A2/O生物除磷脫氮工藝處理過程中，厭氧段的ORP應小于250mV，缺氧段控制在100mV左右，好氧段控制在40mV以上。 如厭氧段ORP升高，表明DO值過大，可能與回流比過大帶入更多的氧及回流污泥中帶入太多的氮有關，還與攪拌強度太大產生空氣復氧有關。 如缺氧段ORP升高，表明DO值過大，可能與回流比過大帶入更多的氧有關，另外還與攪拌強度太大產生空氣復氧有關。 根據以上說明的A2/O池

16、中各參數變化對污水除磷脫氮處理工藝的影響,合理選擇檢測儀表，對污水處理過程中各參數的變化情況進行檢測，為污水處理廠的運行控制提供依據。一般A2/O工藝中需要檢測的數據為： 進水： 進水量Q、COD、BOD5、PH、T A2/O池厭氧段：溶解氧DO、氧化還原值ORPA2/O池缺氧段：溶解氧DO、氧化還原值 ORPA2/O池好氧段：溶解氧DO、氧化還原值ORP、MLSS出水：COD、BOD5根據以上推薦的典型儀表配置與工藝控制特點，以ORP和DO為主要控制參數，來對曝氣系統(tǒng)、內回流系統(tǒng)、外回流系統(tǒng)、剩余污泥排放系統(tǒng)進行控制，以實現(xiàn)良好的除磷脫氮效果，有效地降低污水中的BOD5，同時最大限度地節(jié)約能

17、源，使整個系統(tǒng)高效穩(wěn)定地運行。 四、A2/O污水處理工藝過程控制方法 A2/O池傳統(tǒng)的控制是：DO值的PID調節(jié)(進氣量)、MLSS的PID調節(jié)(回流比)均為對單一參數的單一對象控制。然而污水處理過程是一個滯后量非常大的過程，影響過程的參數也很多，不可能依據某一具體參數來實現(xiàn)整個過程的控制。污水處理過程中，生物池的曝氣系統(tǒng)控制、污流回流系統(tǒng)控制都是極其復雜的控制過程。采用獨立的單一的閉環(huán)控制很難達到控制要求。隨著控制技術的不斷發(fā)展，同時在污水處理運行過程中不斷積累了大量的運行數據，這就為控制過程的查表運算，實現(xiàn)模糊控制帶來了可能。 1.曝氣系統(tǒng)自動化控制 根據季節(jié)、進水水質、進水水溫、進水水量

18、、好氧池DO、出水COD、BOD5、NH3-N、TOP、TKN、SS等情況不同，分別確定不同的供氣量，即確定空氣調節(jié)閥的開度和鼓風機的開啟臺數及其轉速。自動對工藝過程控制進行自動修整，實現(xiàn)模糊控制。 控制系統(tǒng)通過在線（或人工檢測的輸入參數）檢測的DO、進水量、PH等值、出水COD、BOD5、NH3-N 、TOP、 TKN、SS等值，確定初始控制方案，用初始值控制閥開度和鼓風機轉速；穩(wěn)定運行一段時間后，如果在線儀表的檢測到的參數值達不到要求，根據檢測值偏高或偏低的事實，對輸出值進行自動修正；如果在一段時間內達到一定要求，則這段時間可確定為控制滯后量，最接近要求的一組值記錄到數據庫中，形成一條控制

19、記錄，這個庫稱之為控制系統(tǒng)專家?guī)?。如人工得出了最佳運行方式，也可輸入計算機，一同進入專家?guī)?。不同進水情況下的最優(yōu)的控制方式會存儲在數據庫中，計算機會處理運算，形成具有污水廠特有的曝氣控制系統(tǒng)專家數據庫和專家系統(tǒng)。 控制系統(tǒng)運行過程中，不斷地積累數據，同時運行人員在運行過程中也會總結積累相關的運行數據，這些數據輸入到計算機，這些數據經過計算機分析，得出N種不同的調節(jié)方式進行自動控制或者給予操作人員提示，選擇相應的控制模式。 2. 除磷脫氮系統(tǒng)自動化控制 根據季節(jié)、進水水質、進水水量、生物池各段DO、ORP、PH及出水COD、BOD、TON、TOP等情況不同，自動采集、存儲、控制自動調整，分別確定

20、不同的內外回流比，同時所有的數據進入專家數據庫，并確定內外回流泵的開啟臺數和變頻泵的轉速、水下推進器的開啟臺數，進行查表運算，實現(xiàn)模糊控制。五、A2/O工藝發(fā)展1.雙污泥脫氮除磷工藝 雙污泥脫氮除磷工藝，分前后兩段，前段采用活性污泥法，主要由厭氧池、缺氧池、短泥齡好氧池、沉淀池等構筑物組成；后段為生物膜法，主要采用曝氣生物濾池。污水依次流經活性污泥段和生物膜段。系統(tǒng)回流包括污水回流和污泥回流，污水回流是將部分生物濾池出水回流至缺氧池，以保證脫氮效果；污泥回流則是將沉淀池污泥部分回流到厭氧池，其余富含磷的剩余污泥被排掉。采用微生物分相的方法使硝化細菌與系統(tǒng)內其他細菌分開培養(yǎng)的改進工藝，可使不同功能的微生物能在各自有利的條件下生長。將除磷和脫氮在空間或時間上分開，解決了聚磷菌、硝化菌不同泥齡的矛盾，具有穩(wěn)定的處理效果和較高的處理效率?？刂葡趸癁V池出水硝酸鹽的回流量，解決厭氧段反硝化與除磷菌釋磷的矛盾。創(chuàng)造有利于反硝化除磷菌的生長環(huán)境，降低了對碳源的需求。2.倒置A2O工藝 將傳統(tǒng)A2/O 工藝的厭氧、缺氧環(huán)境倒置過來，污水在缺氧池和厭氧池分段進水，進水量由氮磷的去除程度計算；進入缺氧池的污水和循環(huán)污泥，硝化液經充分混合后一起進入缺氧區(qū)。污泥中的硝酸鹽