改进A_2_O法的设想_李勇

改进A2/O法的设想李勇1,吕炳南2,黄勇1(1.苏州城建环保学院环保系,江苏苏州215011;2.哈尔滨工业大学市政环境工程学院,黑龙江哈尔滨150090)摘要:现行的连续流生物脱氮除磷工艺中,A2/O法是有脱氮除磷要求的城市污水处理厂广泛采用的工艺。由于该工艺难以满足动态条件下不同类型的微生物种群各自最佳的生长条件,使其在处理系统中实现的功能不能相互协调,导致系统的氮、磷去除难以同时达到理想的效率,运行难以保持在相对稳定的状态。因此,分析A2/O存在的不足及其产生原因并提出相应的改进设想具有现实意义。关键词:A2/O法;缺点分析;改进中图分类号:X703.1文献标识码:B文章编号:1000-4602(2001)08-0031-031存在的不足及产生原因A2/O工艺由厌氧、缺氧及好氧三部分组成,如图1所示。图1A2/O工艺其工艺过程为原水与二沉池回流污泥一道进入厌氧池,聚磷微生物(PAOs)在厌氧条件下利用原水中的短链脂肪酸(SCFAs)合成聚-β-羟基-丁酸盐(PHB),合成的能量来源为聚磷菌体内的聚合磷酸盐(poly-P)的释放。经厌氧释磷后的污泥与废水一起进入缺氧池中,与好氧池回流的富含硝态氮的混合液混合,反硝化菌在缺氧条件下利用原水中提供的有机底物为能源,以NO-3和NO-2为电子受体进行缺氧代谢,使回流混合液中携带的硝态氮转化为N2而得以去除。同时,若系统存在反硝化除磷细菌(DPB),则缺氧池中也可能发生磷的过量吸收。经缺氧反应后的泥水混合液进入好氧池中,微生物利用强制曝气提供的溶解氧对有机物进行氧化分解,同时在亚硝化菌和硝化菌的作用下将废水中的NH+4-N氧化成硝态氮(主要为NO-3-N)。在好氧池中,聚磷菌利用PHB氧化产生的能量从废水中过量吸收磷酸盐并以聚磷的形式贮存在体内,同时得到增长。好氧池混合液在二沉池中进行泥水分离,上清液排放,沉淀污泥一部分回流至厌氧池,一部分作为剩余污泥经后续处理后进行处置。众多研究者对A2/O工艺脱氮除磷性能的研究结果表明,A2/O工艺在运行过程中存在有下述问题:①回流污泥中携带的硝酸盐抑制了厌氧条件下磷的释放。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,使得从好氧段回流的污泥中含有大量的硝酸盐,造成厌氧段中反硝化菌与聚磷菌对底物形成竞争,使聚磷菌无法得到足够的短链脂肪酸(SCFAs)进行充分释磷,进而严重影响了磷的吸收而导致系统除磷效率降低。同时,由于进入厌氧段的硝酸盐浓度直接与出水硝酸盐浓度有关,如果因某种原因在COD保持不变的情况下增加了硝酸盐浓度,则该工艺唯一可采用的减小进入厌氧段硝酸盐浓度的措施就只有减小回流污泥量,而这对除磷来说是一种有风险的选择[1]。为了减少回流污泥携带的硝酸盐对厌氧释磷的影响,开普敦大学对A2/O工艺进行了改进(即UCT工艺),使进入厌氧段的硝酸盐能通过·31·中国给水排水2001Vol.17CHINAWATER&WASTEWATERNo.8从缺氧段回流混合液而得到调控,很大程度上降低了回流污泥携带硝酸盐对厌氧释磷的影响。②脱氮与除磷之间存在矛盾,产生这一矛盾的根本原因是实现不同功能的微生物均不能在各自最佳的生长条件下生长[2]。由于A2/O法中不同的微生物均参与到系统的循环中,因此在系统内要达到所有微生物的最佳生长条件是不可能的事。好氧段中要实现硝化作用,必然需要维持较高的硝化菌数量。硝化菌基本上属于自养型专性好氧细菌,其突出的特点是生长速率慢、世代期长,在系统内要保持较高浓度的硝化菌,就要求在较长的泥龄下运行。A2/O法的除磷是通过排泥实现的,这就要求尽可能采用短的泥龄来增加剩余污泥排放量。系统除磷的主体———聚磷菌多为短世代微生物,可以在较短的泥龄下正常生长,因此在较短的泥龄下运行时可获得较高的除磷效率[3]。另外,较长的泥龄还会导致系统内糖原累积、非聚磷微生物(GAOs,glycogenac-cumulatingnon-poly-Porganisms)的增长而使除磷效率大幅度降低。显然,在运行泥龄上,A2/O工艺在脱氮与除磷之间存在着矛盾。为了缓解这一矛盾,A2/O法通常在一较窄的泥龄范围内运行,以兼顾脱氮与除磷对泥龄的要求。事实证明,这样的运行条件仅能部分地解决问题,实际运用中还是经常出现脱氮效果好时除磷效率低、除磷效果好时脱氮效率低的情形。③硝化与反硝化、有机物降解之间存在矛盾。A2/O工艺由于微生物混合培养,往往为满足硝化而采用较长的泥龄,并可在一定程度上提高硝化速率,但却降低了有机物降解和反硝化速率[4]。有机物降解速率的降低又增加了系统中有机物对硝化作用的抑制,使硝化反应滞后,可能抵消掉硝化速率提高所带来的好处。另外,反硝化速率的降低也可能导致系统中的硝酸盐不能完全转变成N2而使系统的T