倒置A_2_O工艺生物脱氮除磷原理及其生产应用_毕学军

倒置A2O工艺生物脱氮除磷原理及其生产应用毕学军(青岛理工大学环境与市政工程学院,山东266033)张波(山东省环境保护局,济南250012)摘要在阐述倒置A2O工艺技术原理的基础上,对倒置A2O工艺在实际生产中的应用及其脱氮除磷处理效果进行分析,实际生产应用结果表明,倒置A2O工艺是适合我国城市污水实际情况,具有简捷、高效特点的城市污水生物脱氮除磷新工艺。关键词倒置A2O工艺脱氮除磷技术原理生产应用近20～30年来,污水脱氮除磷技术一直是污水处理领域研究的热点。其中最为先进的有A2O、UCT、VIP工艺等。这些工艺流程比较长、基建投资与运行费用比较高、工艺系统复杂、要求具有较高管理水平的技术人员进行操作管理。1倒置A2O工艺脱氮除磷原理与特点1.1倒置A2O工艺的提出通过大量试验研究与机理分析,针对污水生物除磷反应机制问题,由张波等人提出并验证了如下理论观点[1-3]:(1)聚磷菌有效释磷水平的充分与否,并不是决定系统除磷能力的必要条件。(2)推进聚磷菌过度吸磷的本质动力与厌氧历时和厌氧环境的程度有关。在一定范围内,厌氧历时越长,厌氧的程度越充分,该动力越大。(3)聚磷菌以[O]作为电子受体的聚磷生成效率显著大于以[NO-3-N]作为电子受体的生成效率。以此为理论基础,张波等人首次提出了倒置A2O工艺,该技术利用不同水质条件的城市污水进行了现场试验研究。与传统A2O、UCT、VIP等工艺相比,倒置A2O工艺的创新点在于将厌氧、缺氧环境倒置,形成了缺氧厌氧好氧的流程形式,从根本上解决了生物脱氮除磷系统存在的一系列问题。1.2倒置A2O工艺脱氮除磷原理与特点倒置A2O工艺生化反应流程如图1所示。进入生化反应系统的污水和循环污泥一起进入缺氧区,污泥中的硝酸盐,在反硝化菌的作用下进行反硝化反应,将硝酸盐氮转化为氮气,实现了系统的前置脱氮。在不同进水方式下,系统进水全部或大部分直接进入缺氧区,优先满足了反硝化的碳源要求,故提高了处理系统的脱氮效率。污泥经过缺氧反硝化以后进入厌氧区,避免了硝酸盐对厌氧环境的不利影响。在厌氧区,聚磷菌将污水中的碳源转化为聚β羟基丁酸(PHB)等储能物质积聚吸磷动力。在好氧区,有机污染物进一步被降解,硝化菌将污水中存在的氨氮转化为硝酸盐氮,同时聚磷菌利用在厌氧条件下产生的动力进行过度吸磷。活性污泥混合液在二沉池进行泥水分离,一部分污泥回流到系统前端,另一部分富含磷的剩余污泥从系统中排出,从而实现生物除磷的目的。图1倒置A2O工艺流程简图倒置A2O工艺技术特点①系统优先满足微生物脱氮的碳源要求,反硝化容量充分,系统脱氮能力得到显著加强,同时也避免了回流污泥中携带的硝酸盐对厌氧区的不利影响;②聚磷微生物经历厌氧环境之后直接进入生化效率较高的好氧段,其在厌氧环境下形成的吸磷动力得到了更有效率的利用;③参与循环的微生物全部经历了完整的厌氧-好氧过程,具有“群体效应”,因而显著提高了系统的氮磷脱除能力;④通过取消或缩短初沉池的时间,改善了活性污泥的沉降性能,提高了活性污泥浓度,为硝化和反硝化同步进行提供了有利条件,系统的脱氮效率进一步提高;⑤倒置A2O工艺延长了非曝气历时,将常规A2O工艺的污泥回流系统与混合液内循环系统合二为一,流程简捷,便于管理,节省了基建投资与运行费用。29环境工程2006年6月第24卷第3期DOI:10.13205/j.hjgc.2006.03.009此外,系统进水可以采用分点进水方式,在满足反硝化碳源需求的同时,部分污水直接进入厌氧区,增强厌氧压抑状态,聚磷菌的过度吸磷动力得到加强,可以进一步强化系统除磷功能。2倒置A2O工艺在实际生产中的应用李村河污水处理厂,一期工程设计规模为8万m3d,远期污水处理厂总规模达到17万m3d。李村河污水处理厂所接纳的污水约70%为工业废水,工业废水以化工、造纸、棉纺印染、食品加工为主,反应温度≥15℃,其实际生产处理效果如表1。表1污水处理厂采用倒置A2O工艺处理效果mgLCODCrBOD5NH+4-N进水出水平均去除率%进水出水平均去除率%进水出水平均去除率%650～110040～7093.7300～4808～1996.535～550.5～692.8TNPO3-4-PTP进水出水平均去除率%进水出水平均去除率%进水出水平均去除率%65～9011～2080.04.5～120.4～1.091.56.5～180.5～1.591.8团岛污水处理厂,工程设计规模10万td,目前实际污水量仅为4～5万td。团岛污水处理厂所接纳的污水80%以上为生活污水,少量工业废水主要为食品加工废水,反应温度≥15℃,其实际生产处理效果如表2。表2团岛污水处理厂采用倒置A2O工艺处理效果mgLCODCrBOD5NH+4-N进水出水平均去除率%进水出水平均去除率%进水出水平均去除率%