厭氧與好氧結(jié)合

3.5厭氧、缺氧與好氧結(jié)合的處理技術(shù)由于廢水中所含有機(jī)物種類的復(fù)雜化和各種微生物的廣泛適應(yīng)性，厭氧、缺氧和好氧結(jié)合的廢水處理技術(shù)具有巨大的發(fā)展?jié)摿土己玫膽?yīng)用前景。a.厭氧－好氧處理工藝（A1-O)

生物除磷、高濃度有機(jī)工業(yè)廢水、含難降解有機(jī)物的工業(yè)廢水、污泥膨脹的控制；b.缺氧－好氧處理工藝（A2-O)

生物脫氮、廢水中有機(jī)物的水解；c.厭氧－缺氧－好氧處理工藝（A1-A2-O)

生物脫氮除磷、含難降解有機(jī)物的工業(yè)廢水。生物除磷的原理與工藝城市污水中的磷主要來源于人類活動(dòng)的排泄物及工業(yè)產(chǎn)生的廢棄物。近年合成洗滌劑和家用清洗劑的使用是引起污水中磷含量增高的主要原因之一。在常規(guī)二級(jí)生物處理系統(tǒng)中，BOD5的生物降解過程伴隨著微生物菌體的合成，磷作為微生物正常生長(zhǎng)所需要的元素成為微生物的組分，并隨著剩余污泥的排放將磷從系統(tǒng)中去除。在常規(guī)活性污泥系統(tǒng)中，微生物正常生長(zhǎng)時(shí)活性污泥含磷量一般為污泥干重的1.5%-2.3%，由于進(jìn)水BOD5/TP（總磷）的比值、泥齡、污泥處理方法及處理液回流量等因素的不同，通過剩余污泥的排放僅能獲得10%-30%的除磷效果。假設(shè)初沉池出水的BOD5濃度為140mg/L溶解磷濃度為8mg/L，剩余污泥產(chǎn)率為0.6gVSS/gBOD5，生物處理過程將有1.2-1.7mg/L的磷去除，去除率為15％－21％。采用污水生物除磷技術(shù)，一般磷的去除率可達(dá)到80％－90％，較好情況下出水總磷可低于1mg/L。要將污水中的磷降低到0.5mg/L以下，僅僅采用生物除磷則比較困難，往往要以化學(xué)法作為輔助方法。污水生物除磷技術(shù)的發(fā)展起源于生物超量吸收磷現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)。污水生物除磷就是利用活性污泥的過量磷吸收的現(xiàn)象，通過污水生物處理系統(tǒng)的特殊設(shè)計(jì)和運(yùn)行條件的控制，使細(xì)胞含磷量相當(dāng)高的細(xì)菌群體能在處理系統(tǒng)的基質(zhì)競(jìng)爭(zhēng)中取得優(yōu)勢(shì)，使污泥的含磷量達(dá)到3％－7％，然后將這些細(xì)胞隨污泥排除處理系統(tǒng)。生物除磷工藝的一個(gè)特征是厭氧區(qū)的設(shè)置，供聚磷菌（貯磷菌）吸收基質(zhì)，產(chǎn)生選擇性增殖。大量的資料證實(shí)，在生物除磷工藝中經(jīng)過厭氧狀態(tài)釋放正磷酸鹽的活性污泥，在好氧狀態(tài)下具有很強(qiáng)的磷吸收能力，并且磷的厭氧釋放是好氧磷吸收和除磷的前提條件。多數(shù)污水生物處理系統(tǒng)要兼顧脫氮和除磷兩方面的功能，工藝構(gòu)造上基于硝化和反硝化方面的考慮較多，使處理系統(tǒng)在發(fā)生硝化的情下也能保證較好的除磷性能。生物除磷的原理a.厭氧區(qū)水解作用：在沒有溶解氧和硝態(tài)氮存在的厭氧條件下，兼性細(xì)菌將溶解性BOD轉(zhuǎn)化成VFAs（低分子有機(jī)物）；生物聚磷菌（或稱除磷菌）獲得VFA：這些細(xì)菌吸收厭氧區(qū)產(chǎn)生的或來自原污水的VFA，并將其運(yùn)送到細(xì)胞內(nèi)，轉(zhuǎn)化成胞內(nèi)碳源存貯物PHB。這一生化過程所需的能量來源于細(xì)胞內(nèi)聚合磷的水解，并導(dǎo)致磷酸鹽的釋放。b.好氧區(qū)磷的吸收：細(xì)菌從污水中超量攝取磷，并儲(chǔ)存于細(xì)胞中形成磷的過量存貯，從而將磷從污水中去除。這一生化過程所需的能量由在厭氧過程中細(xì)胞內(nèi)存儲(chǔ)的PHB的氧化代謝產(chǎn)生。合成新的貯磷菌細(xì)胞，產(chǎn)生富含磷的生物污泥。c.除磷系統(tǒng)剩余污泥排放：通過剩余污泥排放，將磷從系統(tǒng)中去除。在好氧條件下聚合磷的累計(jì)可按簡(jiǎn)化的方程式描述：C2H4O2+0.16NH4++1.2O2+0.2PO43-

0.16C5H7NO2+1.2CO2+0.2(HPO3)+1.4OH-+0.48N2+0.96H2O

細(xì)胞物質(zhì)

聚合磷在厭氧條件下聚合磷酸鹽的降解可簡(jiǎn)示如下：2C2H4O2+(HPO3)+H2O(C2H4O2)2+PO43-+3H+

聚合磷儲(chǔ)存的有機(jī)物生物除磷的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)1.厭氧階段：吸收乙酸的動(dòng)力學(xué)可大致用Monod方程描述：式中：KHAc:乙酸吸收常數(shù)；

SHAc:乙酸濃度；

KS,Hac:乙酸去除的飽和濃度；

XB,PAO:聚磷菌（PAO）的濃度。vPO4:乙酸鹽與磷酸鹽之間的化學(xué)計(jì)量系數(shù)（2molHAc/molP)2.好氧階段：磷酸鹽的吸收速率可用Monod方程描述：式中：umax,P:聚磷菌的最大比增長(zhǎng)速率；

Ymax,P:最大產(chǎn)率系數(shù);

SPO4:磷酸鹽磷的濃度；

KS,PO4:磷酸鹽磷的飽和常數(shù)。對(duì)生物除磷過程反應(yīng)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行更詳細(xì)描述的模型是IAWQASM2模型。生物除磷的環(huán)境因素聚磷菌對(duì)環(huán)境因素的相應(yīng)與反硝化菌、好氧異養(yǎng)菌相似。為了能夠積累聚合磷，以下條件十分重要：

a.厭氧/好氧的交替條件；

b.厭氧階段不存在硝酸鹽（化合態(tài)氧）反硝化需要利用易降解有機(jī)碳，使易降解有機(jī)碳量減少。聚磷菌得不到充足的易降解有機(jī)碳，使磷的去除量減少，從而影響了聚磷菌的代謝,1molNO3-反硝化消耗1.26molHAc。c.厭氧段不存在O2；d.充足的碳源：TBOD5/TP：15-20：1e.溫度：>5℃

f.pH:6.5-8.0生物除磷的工藝

A1/O系統(tǒng)包括活性污泥反應(yīng)池和標(biāo)準(zhǔn)的二沉池，反應(yīng)池劃分成厭氧區(qū)和好氧區(qū)，其中厭氧區(qū)約占20％的池容。一般情況下厭氧區(qū)和好氧區(qū)分別被分隔成2－4個(gè)格。進(jìn)水與回流污泥在厭氧區(qū)進(jìn)水端混合后流經(jīng)多個(gè)反應(yīng)格串聯(lián)組成的厭氧區(qū)，隨后是多個(gè)反應(yīng)格串聯(lián)組成的好氧區(qū)，混合液最后進(jìn)入二沉池，通過固液分離，污泥從二沉池回流到厭氧區(qū)。部分富磷污泥以剩余污泥的形式從系統(tǒng)中排出，實(shí)現(xiàn)磷的去除。厭氧－缺氧－好氧的脫氮除磷工藝

為了達(dá)到同時(shí)除磷脫氮的目的，可采用稱為具有硝化功能的A1/O變型工藝，也就是在A1/O工藝的厭氧區(qū)之后、好氧區(qū)之前增設(shè)一個(gè)缺氧區(qū)，好氧區(qū)具有硝化功能，并使好氧區(qū)中的混合液回流至缺氧區(qū)，使之反硝化脫氮。這樣就構(gòu)成了既除磷又脫氮的厭氧/缺氧/好氧系統(tǒng)（Anaerobic/Anoxic/Oxic），簡(jiǎn)稱A2/O工藝。A-A-O工藝實(shí)例A2/O系統(tǒng)的運(yùn)行條件

項(xiàng)目平均流量平均停留時(shí)間及格數(shù)MLSS

泥齡溫度污泥處理

（m3/d）

厭氧好氧（h）（mg/L）（d）（℃）

參數(shù)122001.8(3)6.7(4)260016-2410-17厭氧消化運(yùn)行結(jié)果單位(mg/L)

BOD5NH4-N

NO3-N

TP

SS

進(jìn)水14326.12.75.261出水12.98.99.70.63.7各種脫氮除磷工藝：Bardenpho工藝UCT工藝Phoredox工藝

VIP脫氮除磷工藝（VirginiaInitiativePlant）氧化溝工藝脫氮除磷間歇式活性污泥法（SBR）的脫氮除磷

ICEAS工藝循環(huán)活性污泥處理法（CAST）工藝化學(xué)強(qiáng)化的生物脫氮除磷工藝

化學(xué)強(qiáng)化的生物脫氮除磷工藝是在生物脫氮除磷優(yōu)化運(yùn)行的條件下以化學(xué)法進(jìn)行強(qiáng)化除磷，該工藝可以A2O、AO法的方式運(yùn)行。工藝實(shí)例

美國(guó)密執(zhí)安州AnnArbor污水處理廠[8]是一座處理能力為12萬噸/天的城市污水處理廠。由于該廠地處美國(guó)密執(zhí)安湖的上游，處理后出水的水質(zhì)要求見下表：

AnnArbor污水處理廠進(jìn)、出水水質(zhì)要求（單位：mg/L）

項(xiàng)目BOD5SS

NH3－N

TP

進(jìn)水15918214.95.4出水101020.6

該廠的特點(diǎn)是對(duì)各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)的去除率都要求較高，BOO5、SS、NH3－N和TP的去除率分別要求為93.7%，94.5%，86.6%和88.9%。改進(jìn)后的處理效果

1994年開始采用優(yōu)化運(yùn)行方法，并在1995年全部實(shí)施，出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)，而且節(jié)省了大量的藥劑取得了良好的效果。圖中1993年未采用優(yōu)化方法時(shí)從6月1日到9月30日出水中TP超標(biāo)率為50％，即一半的運(yùn)行日期TP超標(biāo)，最大濃度（1.72mg/L）超過排放標(biāo)準(zhǔn)（0.6mg/L）186％。采用優(yōu)化的化學(xué)法與生物法結(jié)合的處理工藝后，1995年6月1日到9月30日出水中TP超標(biāo)率為7％，最大濃度（0.67mg/L）超過排放標(biāo)準(zhǔn)（0.6mg/L）11％。

采用優(yōu)化工藝前平均FeCl3的投加量為89.5噸/月，而優(yōu)化后FeCl3的投加量為29.6噸/月，藥耗降低66.9%，同時(shí)保證了出水總磷達(dá)標(biāo)。

閱讀：RichardI.Sedlak《PhosphorusandNitrogenRemovalfromMunicipalWastewater:PrinciplesandPractice》NewYork:LewisPublishers1鄭興燦李亞新編著《污水除磷脫氮技術(shù)》中國(guó)建筑工業(yè)出版社，19984月22日宋保棟催化濕式氧化法滴濾池反應(yīng)器王江濤膜生物反應(yīng)器的污水處理技術(shù)探討賈建軍T型氧化溝技術(shù)在城市污水處理中的應(yīng)用姜登嶺