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(jiǎn)介3一、一級(jí)處理階段3二、二級(jí)處理階段4三、常見(jiàn)城市污水處理工藝種類 4四、三級(jí)處理階段6第二部分 A2/O工藝簡(jiǎn)述6一、工藝綜述6二、A2/O工藝設(shè)計(jì)要點(diǎn) 7三、A2/O池主要控制參數(shù) 10四、A2/O污水處理工藝過(guò)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(chǎn)生和發(fā)展，人類生活產(chǎn)生的污水量和濃度也在日益增多，城市生活污水處理技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。本文在簡(jiǎn)要回顧污水處理發(fā)展史的

2、基礎(chǔ)上，重點(diǎn)介紹了近年來(lái)使用較多的A2/O工藝。包括主要藝流程、工藝參數(shù)、實(shí)際控制指標(biāo)及工藝發(fā)展等。 關(guān)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(chǎn)生的。城市污水處理技術(shù)，歷經(jīng)數(shù)百年變遷，從最初的一級(jí)處理發(fā)展到現(xiàn)在的三級(jí)處理，從簡(jiǎn)單的消毒沉淀到有機(jī)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(jiǎn)介一、一級(jí)處理階段 城市污水處理歷史可追溯到古羅馬時(shí)期，那個(gè)時(shí)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(wèn)題即可。而后，城市化進(jìn)程加

3、快，生活污水通過(guò)傳播細(xì)菌引發(fā)了傳染病的蔓延，出于健康的考慮，人類開始對(duì)排放的生活污水處進(jìn)行處理。早期的處理方式采用石灰、明礬等進(jìn)行沉淀或用漂白粉進(jìn)行消毒。明代晚期，我國(guó)已有污水凈化裝置。1762年，英國(guó)開始采用石灰及金屬鹽類等處理城市污水。 二、二級(jí)處理階段 1914年，Arden和Lokett在英國(guó)化學(xué)工學(xué)會(huì)上發(fā)表了一篇關(guān)于活性污泥法的論文，并于同年在英國(guó)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(yàn)廠。兩年后，美國(guó)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(lái)100年間城市污水處理技術(shù)的基礎(chǔ)。 1921年，活性污泥法傳播到中國(guó)，中國(guó)建設(shè)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(shè)了上海東區(qū)及西區(qū)污水廠，當(dāng)時(shí)3座水廠的日處理量共為3.55萬(wàn)噸。 20世紀(jì)50年代，水體富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)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(chǔ)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(guó)的Barth提出采用三段法除氮，第一段是好氧段，主要去除有機(jī)物，第二段加堿硝化，第三段是厭氧反硝化，除氮。三、常見(jiàn)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(chǔ)上，將缺氧和好氧反應(yīng)器完全分隔，污泥回流到缺氧反應(yīng)器，并添加了內(nèi)回流裝置，縮短了工藝流程，也就現(xiàn)在常說(shuō)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(jié)構(gòu)，結(jié)合了推流式和完全混合式活性污泥法的特點(diǎn)，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(dòng)，系統(tǒng)中能夠形成好氧區(qū)和缺氧區(qū)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)生物脫氮除磷。活性污泥法相比，其具有處理工藝及構(gòu)筑物簡(jiǎn)單、泥齡長(zhǎng)、剩余污泥少且容易脫水、處理效果穩(wěn)定等優(yōu)勢(shì)。氧化溝的水力停留時(shí)間長(zhǎng)，有機(jī)負(fù)荷低，其本質(zhì)上屬于延時(shí)曝氣系統(tǒng)。3.AB工藝 20世紀(jì)70年代中期，德國(guó)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(chǔ)上進(jìn)一步提高了第一段即A段的污泥負(fù)荷，以高負(fù)荷、短泥齡的方式運(yùn)行，而B段與常規(guī)活性污泥法相似，負(fù)荷較低，泥齡較長(zhǎng)，A段由

6、于泥齡短、泥量大對(duì)磷的去除效果很好，經(jīng)A段去除了大量的有機(jī)物以后B段的體積可大大減小，其低負(fù)荷的運(yùn)行方式可提高出水水質(zhì)。 4.SBR工藝序批式活性污泥法(SBR)工藝是在時(shí)間上將厭氧段與好氧段進(jìn)行分割。20 世紀(jì)70 年代初由美國(guó)Irvine公司開發(fā)。它在流程上只有一個(gè)基本單元，集調(diào)節(jié)池、曝氣池和二沉池的功能于一池，進(jìn)行水質(zhì)水量調(diào)節(jié)、微生物降解有機(jī)物和固液分離等。經(jīng)典 SBR 反應(yīng)器的運(yùn)行過(guò)程為：進(jìn)水曝氣沉淀潷水待機(jī)5.A2/O工藝70年代，美國(guó)專家在A/O工藝的基礎(chǔ)上，再加上除磷就成了A2/O工藝。我國(guó)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(dāng)時(shí)的設(shè)計(jì)處理水量為15萬(wàn)噸

7、，是當(dāng)時(shí)世界上最大的采用A2/O工藝的污水處理廠。 四、三級(jí)處理階段近十幾年，隨著污染加劇，水資源短缺嚴(yán)重，人類對(duì)水質(zhì)提出了更高的要求，污水深度處理與回用技術(shù)興起。污水處理廠的側(cè)重點(diǎn)不再是核算污染物的排放量，而是如何改善水質(zhì)。膜技術(shù)開始顯現(xiàn)其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。 生物膜技術(shù)在20世紀(jì)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(lái)，主要工藝有生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物接觸氧化、生物流化床等。目前，應(yīng)用較多的膜處理技術(shù)主要有微濾(MF)、超濾(UF)、反滲透(RO)和膜生物反應(yīng)器(MBR)技術(shù)。本世紀(jì)初的新加坡“Newwater ”水廠就是采用在二級(jí)處理后加超濾膜及反滲透膜的方式進(jìn)行再生水回用處理。

8、污水處理企業(yè)在選擇工藝時(shí)既要考慮處理系統(tǒng)的穩(wěn)定性，還要達(dá)到理想的脫氮除磷效果，同時(shí)降低運(yùn)行成本，綜合各種工藝的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，A2/O工藝的使用越來(lái)越廣泛。第二部分 A2/O工藝簡(jiǎn)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(guò)曝氣裝置、推進(jìn)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(jìn)入?yún)捬醭兀诖宋勰嘀械木哿拙迷鬯械娜芙鈶B(tài)有機(jī)物進(jìn)行厭氧釋磷；然后與好氧末端回流的混合液一起進(jìn)入缺氧池，在此污泥中的反硝化菌利

9、用剩余的有機(jī)物和回流的硝酸鹽進(jìn)行反硝化作用脫氮；脫氮反應(yīng)完成后，進(jìn)入好氧池，在此污泥中的硝化菌進(jìn)行硝化作用將廢水中的氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽同時(shí)聚磷菌進(jìn)行好氧吸磷，剩余的有機(jī)物也在此被好氧細(xì)菌氧化，最后經(jīng)沉淀池進(jìn)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(nèi)，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(xì)菌將入流中的氨氮及有機(jī)氮氨化成的氨氮，通過(guò)生物硝化作用，轉(zhuǎn)化成硝酸鹽；在缺氧段，反硝化細(xì)菌將內(nèi)回流帶入的硝酸鹽通過(guò)生物反硝化作用，轉(zhuǎn)化成氮?dú)庖萑氲酱髿庵?，從而達(dá)到

10、脫氮的目的；在厭氧段，聚磷菌釋放磷，并吸收低級(jí)脂肪酸等易降解的有機(jī)物；而在好氧段，聚磷菌超量吸收磷，并通過(guò)剩余污泥的排放，將磷除去。二、A2/O工藝設(shè)計(jì)要點(diǎn)1.污泥回流比A2/O 工藝流程簡(jiǎn)單，較易于運(yùn)行管理，總的水力停留時(shí)間較短，一般缺氧區(qū)的水力停留時(shí)間為 0.51.0 小時(shí)，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(guò)程中直接利用廢水中的有機(jī)物為碳源，降低了運(yùn)行。在A2/O 工藝中，影響生物除磷的關(guān)鍵因子是厭氧池的污泥回流量。因?yàn)閺某恋沓鼗亓魑勰嘀袝?huì)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(jī)物就越多，由于有機(jī)質(zhì)的減少影響了

11、厭氧釋磷，從而導(dǎo)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(shí)進(jìn)入?yún)捬醭刂械木哿拙鄳?yīng)減少，同樣影響系統(tǒng)的除磷功能。所以對(duì) A2/O工藝來(lái)說(shuō)，污泥回流比通?？刂圃谶M(jìn)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(yīng)速率與進(jìn)入各自反應(yīng)池中的易降解碳源，尤其是揮發(fā)性有機(jī)脂肪酸(VFA)的數(shù)量關(guān)系很大。我國(guó)市政污水中易降解的有機(jī)碳源相對(duì)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(jìn)水中的碳源進(jìn)行厭氧釋磷，使得在后續(xù)缺氧反硝化過(guò)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(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題，針對(duì)這一問(wèn)題提出了以下幾種途徑解決。（1）改變進(jìn)水方式 分點(diǎn)進(jìn)水，在厭氧段和缺氧段根據(jù)實(shí)際情況合理分配分段進(jìn)水流量，以便同時(shí)滿足聚磷菌和反硝化菌對(duì)碳源的需要，將生化區(qū)的進(jìn)水碳源分配給厭氧池和缺氧池來(lái)同時(shí)達(dá)到釋磷和反硝化的最佳，以此解決碳源的競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題。 （2）補(bǔ)充碳源 補(bǔ)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(jī)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(yīng)

13、池，也可以是厭氧反應(yīng)池，在厭氧反應(yīng)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?yàn)橥都右咨锝到獾腃OD能使起始的脫氮速率加快，并能運(yùn)行較長(zhǎng)的一段時(shí)間。但此方法運(yùn)行費(fèi)用比較高，一般適合小型污水的處理。（3）其它方法 可以通過(guò)提高系統(tǒng)有機(jī)負(fù)荷來(lái)解決碳源競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題。進(jìn)水有機(jī)負(fù)荷與進(jìn)水流量和整個(gè)系統(tǒng)的有效容積有關(guān)，一方面在有效容積不變的條件下增加進(jìn)水流量；另一方面在進(jìn)水流量不變的情況下，通過(guò)縮短運(yùn)行周期減少有效容積達(dá)到提高有機(jī)負(fù)荷目的。 3.泥齡反硝化細(xì)菌和聚磷細(xì)菌為短污泥齡細(xì)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(xì)菌繁殖速度慢,世代周期較長(zhǎng),屬長(zhǎng)污泥齡細(xì)菌，過(guò)短的污泥

14、齡會(huì)使系統(tǒng)中硝化細(xì)菌過(guò)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(shí)獲得較好的釋磷、反硝化和硝化效果，勢(shì)必會(huì)造成系統(tǒng)運(yùn)行上的泥齡矛盾。實(shí)際生產(chǎn)中，A2/O系統(tǒng)常采用1015d的長(zhǎng)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(jī)物降解和除磷效率。 三、A2/O池主要控制參數(shù) A2O生物除磷脫氮工藝處理污水效果與DO、內(nèi)回流比r、外回流比R、泥齡SRT、污水溫度及PH值等有關(guān)。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(guò)程，本質(zhì)上是一系列生物氧化還

15、原反應(yīng)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(yīng)生物池中各參數(shù)的變化?；旌弦褐械腄O越高，ORP值也越高；而當(dāng)存在磷酸根離子和游離的磷時(shí)，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(guò)程中，厭氧段的ORP應(yīng)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(guò)大，可能與回流比過(guò)大帶入更多的氧及回流污泥中帶入太多的氮有關(guān)，還與攪拌強(qiáng)度太大產(chǎn)生空氣復(fù)氧有關(guān)。 如缺氧段ORP升高，表明DO值過(guò)大，可能與回流比過(guò)大帶入更多的氧有關(guān)，另外還與攪拌強(qiáng)度太大產(chǎn)生空氣復(fù)氧有關(guān)。 根據(jù)以上說(shuō)明的A2/O池

16、中各參數(shù)變化對(duì)污水除磷脫氮處理工藝的影響,合理選擇檢測(cè)儀表，對(duì)污水處理過(guò)程中各參數(shù)的變化情況進(jìn)行檢測(cè)，為污水處理廠的運(yùn)行控制提供依據(jù)。一般A2/O工藝中需要檢測(cè)的數(shù)據(jù)為： 進(jìn)水： 進(jìn)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(jù)以上推薦的典型儀表配置與工藝控制特點(diǎn)，以O(shè)RP和DO為主要控制參數(shù)，來(lái)對(duì)曝氣系統(tǒng)、內(nèi)回流系統(tǒng)、外回流系統(tǒng)、剩余污泥排放系統(tǒng)進(jìn)行控制，以實(shí)現(xiàn)良好的除磷脫氮效果，有效地降低污水中的BOD5，同時(shí)最大限度地節(jié)約能

17、源，使整個(gè)系統(tǒng)高效穩(wěn)定地運(yùn)行。 四、A2/O污水處理工藝過(guò)程控制方法 A2/O池傳統(tǒng)的控制是：DO值的PID調(diào)節(jié)(進(jìn)氣量)、MLSS的PID調(diào)節(jié)(回流比)均為對(duì)單一參數(shù)的單一對(duì)象控制。然而污水處理過(guò)程是一個(gè)滯后量非常大的過(guò)程，影響過(guò)程的參數(shù)也很多，不可能依據(jù)某一具體參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)過(guò)程的控制。污水處理過(guò)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(fù)雜的控制過(guò)程。采用獨(dú)立的單一的閉環(huán)控制很難達(dá)到控制要求。隨著控制技術(shù)的不斷發(fā)展，同時(shí)在污水處理運(yùn)行過(guò)程中不斷積累了大量的運(yùn)行數(shù)據(jù)，這就為控制過(guò)程的查表運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)模糊控制帶來(lái)了可能。 1.曝氣系統(tǒng)自動(dòng)化控制 根據(jù)季節(jié)、進(jìn)水水質(zhì)、進(jìn)水水溫、進(jìn)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(diào)節(jié)閥的開度和鼓風(fēng)機(jī)的開啟臺(tái)數(shù)及其轉(zhuǎn)速。自動(dòng)對(duì)工藝過(guò)程控制進(jìn)行自動(dòng)修整，實(shí)現(xiàn)模糊控制。 控制系統(tǒng)通過(guò)在線（或人工檢測(cè)的輸入?yún)?shù)）檢測(cè)的DO、進(jìn)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(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速；穩(wěn)定運(yùn)行一段時(shí)間后，如果在線儀表的檢測(cè)到的參數(shù)值達(dá)不到要求，根據(jù)檢測(cè)值偏高或偏低的事實(shí)，對(duì)輸出值進(jìn)行自動(dòng)修正；如果在一段時(shí)間內(nèi)達(dá)到一定要求，則這段時(shí)間可確定為控制滯后量，最接近要求的一組值記錄到數(shù)據(jù)庫(kù)中，形成一條控制

19、記錄，這個(gè)庫(kù)稱之為控制系統(tǒng)專家?guī)臁Ｈ缛斯さ贸隽俗罴堰\(yùn)行方式，也可輸入計(jì)算機(jī)，一同進(jìn)入專家?guī)臁２煌M(jìn)水情況下的最優(yōu)的控制方式會(huì)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，計(jì)算機(jī)會(huì)處理運(yùn)算，形成具有污水廠特有的曝氣控制系統(tǒng)專家數(shù)據(jù)庫(kù)和專家系統(tǒng)。 控制系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，不斷地積累數(shù)據(jù)，同時(shí)運(yùn)行人員在運(yùn)行過(guò)程中也會(huì)總結(jié)積累相關(guān)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)輸入到計(jì)算機(jī)，這些數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)分析，得出N種不同的調(diào)節(jié)方式進(jìn)行自動(dòng)控制或者給予操作人員提示，選擇相應(yīng)的控制模式。 2. 除磷脫氮系統(tǒng)自動(dòng)化控制 根據(jù)季節(jié)、進(jìn)水水質(zhì)、進(jìn)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(dòng)采集、存儲(chǔ)、控制自動(dòng)調(diào)整，分別確定

20、不同的內(nèi)外回流比，同時(shí)所有的數(shù)據(jù)進(jìn)入專家數(shù)據(jù)庫(kù)，并確定內(nèi)外回流泵的開啟臺(tái)數(shù)和變頻泵的轉(zhuǎn)速、水下推進(jìn)器的開啟臺(tái)數(shù)，進(jìn)行查表運(yùn)算，實(shí)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(gòu)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(jīng)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(xì)菌與系統(tǒng)內(nèi)其他細(xì)菌分開培養(yǎng)的改進(jìn)工藝，可使不同功能的微生物能在各自有利的條件下生長(zhǎng)。將除磷和脫氮在空間或時(shí)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(zhǎng)環(huán)境，降低了對(duì)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(guò)來(lái)，污水在缺氧池和厭氧池分段進(jìn)水，進(jìn)水量由氮磷的去除程度計(jì)算；進(jìn)入缺氧池的污水和循環(huán)污泥，硝化液經(jīng)充分混合后一起進(jìn)入缺氧區(qū)。污泥中的硝酸鹽