A2O工艺中反硝化除磷及过量曝气对生物除磷的影响

引言氮、磷等植物营养型污染物排入水体造成藻类和其他微生物异常增殖,从而加速了水体富营养化过程.污水处理厂担负着整个城市的污水处理,排放水量大,其处理效果的好坏对水体的富营养化进程起着至关重要的作用.A2O工艺因具有同时去除有机物、脱氮、除磷且处理成本较低而得到广泛应用,但是该工艺将厌氧、缺氧和好氧三种不同的环境条件交替运行和不同种类的微生物菌群如聚磷菌(PAO)、反硝化菌、硝化菌共存于同一污泥系统中,必然存在硝化菌和聚磷菌的不同泥龄和碳源之争,同时回流污泥中携带的硝酸盐也抑制了厌氧条件下磷的释放,由于上述矛盾的存在,系统内要达到实现不同功能的三种菌种的最佳生长条件是不可能的,这种相互制约作用,导致该工艺的脱氮除磷效率不可能很高.针对传统A2O工艺存在的矛盾,研究者发现一种兼性厌氧反硝化除磷菌(DPB)[1～3],该细菌可以在缺氧条件下,利用硝酸盐作为电子受体氧化胞内贮存的PHB,并从环境中摄磷,实现同时反硝化和超量摄磷,在很大程度上缓解了聚磷菌与反硝化菌对碳源的竞争,克服了污水水质特征的不足,提高脱氮除磷效果.与传统脱氮除磷工艺相比,在保证系统对营养物去除的条件下,对COD的需求可减少50%左右,氧的消耗和污泥产量可分别下降30%和50%,因此,强化反硝化除磷现象成为目前解决碳源不足的最佳方式.本试验在传统A2O工艺基础上,重点考察了A2O工艺是否存在反硝化除磷现象及其对系统性能的影响,同时考察了过量曝气对生物除磷效能的作用,在碳源不足条件下,旨在通过“一碳两用”的方式同时实现反硝化脱氮和吸磷作用,为传统推流式活性污泥系统的改造、升级,实现污水回用和资源化开辟新的途径.1试验材料与方法1.1试验装置与运行条件A2/O系统试验装置见图1.装置用有机玻璃制作,合建式推流反应器由8个隔室组成,其中第一个隔室为预缺氧区,第二隔室为厌氧区,第三、四隔室为缺氧区,后4个隔室为好氧区.反应器体积为51L,其中预缺氧区:厌氧区:缺氧区:好氧区体积比为1:1.5:2.5:5.二沉池采用竖流式,体积为25L.如图1所示,进水分为两部分,一部分进入预缺氧区,另一部分进入厌氧区.回流污泥进入预缺氧区,内循环混合液由好氧区最后隔室回流到缺氧区第一隔室.试验进水、回流污泥和硝化液回流流量采用蠕动泵控制,预缺氧区、厌氧区和缺氧区内安装搅拌器.温度由温控仪控制在21℃,试验正常运行条件如下:进水量为150L·d-1,相应HRT为8.5h,SRT为12d,反应器中MLSS为3000mg·L-1,污泥回流比为0.5,内循环回流比为2.5,好氧区DO浓度设定在2～3mg·L-1.Fig.1SchematicdiagramofA2Oprocess1-feedtank;2-peristalicpump;3-pre-anoxic;4-anaerobic;5-anoxic;6-aerobic;7-settler;8-airpump;9-airflowmeter;10-stirrerQin-influent;QR-internationalrecirculationflow;Qr-returnsludgeflow;Qw-wastedsludgeflow1.2试验用水与测试方法试验采用啤酒废水为考察对象,通过控制不同的啤酒投量达到不同COD值,投加NaHCO3和NaOH控制进水的pH值.人工合成废水配方为:啤酒(3～3.4ml·L-1),氯化铵(0.1～0.30g·L-1),KH2PO4(0.02～0.07g·L-1),NaHCO3(0.05～0.15g·L-1),MgSO4·7H2O(0.05g·L-1),CaCl2·2H2O(0.01g·L-1),水质情况见表1.Table1CharacteristicsofinfluentwastewaterParametersMin/MaxAverageCODCr/mg·L-1180-460342.8BOD5/mg·L-1122.4-226.8175.46NH+4-N/mg·L-136.6-55.845.44TN/mg·L-143.3-63.848.56PO3-4-P/mg·L-16.18-9.157.65alkalinity/mg·L-1350-400380检验分析方法采用国家规定的标准方法,项目包括TCOD、SCOD、NH+4-N、NO-3-N、NO-2-N、TN、PO3-4-P、pH、TP、总碱度、DO、·6651·化工学报第56卷ORP、MLSS、MLVSS,水样值经过滤后测定.DO、ORP、pH测定采用WTW-pH/OXi340i便携式在线测定仪.试验接种污泥为城市污水厂排出的剩余污泥,经过连续培养待系统具有良好生物脱氮除磷功能后开始跟踪测定.试验方案见表2.Table2RuncyclesofexperimentsRuncy