多级A/O工艺

cygyc-gc · 发表于 2007-6-4 12:16:44

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多级A/O工艺理论在国外的一些新工艺中已经有所体现，但作为单独的理论体系还未见到。我们通过对非稳态理论、A/O工艺、SBR工艺以及Biolak工艺的研究，结合我国一些专家学者的有关观点，提出多级A/O工艺概念：我们把多级A/O理论分为广义多级A/O理论和狭义多级A/O理论。所谓狭义多级A/O理论就是严格按照A/O理论，保证严格的A/O周期，也就是多次硝化反应与反硝化反应的叠加。所谓广义多级A/O理论就是简单造成的缺氧－好氧－缺氧－……－好氧条件，无需严格的A/O周期，主要的理论基础是非稳态理论与硝化－反硝化反应机理。我们这里所说的多级A/O理论的主要是指广义多级A/O理论。

（一）工艺特点

（1）简洁紧凑的工艺流程悬挂链装置可以代替传统曝气器，用于传统工艺中的生化处理部分。此外，它还可以与配套设备组成一套简洁紧凑的深度处理工艺流程。所谓“简洁”是说流程中的除磷区、曝气区、沉淀区、二曝区和稳定区可以合建成为一个综合处理构筑物；所谓“紧凑”是说综合处理构筑物的各个功能区的形状尺寸可以根据地形地貌而建成不规则的多边形。（2）深度处理工艺理论研究悬挂链工艺是与悬挂链系统配套的污水深度处理工艺，它是基于多级A/O理论基础之上的，就是在同一构筑物中实现多个A/O段，使污水能够经过多次的硝化与反硝化过程，达到理想的脱N效果。以下，我们从四个方面对该工艺进行概括性的介绍。 1）生物吸收与生物稳定悬挂链工艺采用低污泥负荷，一般情况下采用0.05～0.3 kgBOD5/kgMLSS·d，在纬度较高地区采用0.02～0.1 kgBOD5/kgMLSS·d；停留时间为12～48小时（流通池为6～20天）。低污泥负荷与长停留时间使得： a废水中的污染物被彻底吸收（分解）了，因为相对于微生物数量，污染物数量较低，相对来讲净化效率较高；对于一般处理工艺来讲，微生物仅分解污染物中最有营养的部分（即最易降解的部分），相对来讲净化效率较低； b 待去除的剩余污泥的数量很少，所含有机物以被很好地分解、矿化，使得污泥稳定且没有臭味； c 由于污泥龄长、污泥量大，所有氨氮被有效去除，因为足够的泥龄是形成硝化菌的基本条件，硝化菌可氧化氨分子； d 由于采用延时曝气，系统调节能力强，不需要复杂的管理，自控实现比较容易。 2）氮的去除 A/O工艺原理在此不再累述。仅谈谈目前A/O工艺形式存在的问题：在目前运行的A/O工艺中采用缺氧（厌氧）与好氧两个相对独立的反应段，A/O比一定。由于缺氧段和好氧段的反应器容积比即A/O容积比对硝化和反硝化效果影响很大，针对水质水量变化的废水A/O容积比不同。对于可生化性较好的废水，悬浮生长系统的反硝化速率可以达到硝化速率的3～4倍，此时A/O容积比较小；对于可生化性较差的废水（如焦化废水），所采用的A/O容积比应较大。因此水质发生较大波动时，构筑物就不能达到A/O工艺应有的处理效果。下面主要阐述多级A/O实现的可能性问题：在一个曝气的池中，实现部分缺氧，似乎不太容易。但从下表中可以看出，缺氧（水解酸化）段为一典型的兼氧过程，只要Eh控制在＋50mV以下，DO控制在0.5mg/L以下，pH值控制在5.5～6.5之间，该过程即可顺利进行，甚至对温度都无特殊要求，在常温下即可取得满意的效果，而且几乎不产生易燃易爆气体－甲烷。

缺氧（水解酸化）与厌氧的比较

水解酸化－好氧中的水解酸化段

两相厌氧中的产酸相

厌氧消化

Eh(mV)

<+50

-100～-300

<-300

PH

5.5～6.5

6.0～6.5

6.8～7.2

温度

不控制

控制

优势微生物

兼性菌

兼性菌＋厌氧菌

厌氧菌

产气中

甲烷含量

极少

少量

大量

最终产物

水溶性基质（各种有机酸、醇）、CO2

乙酸、少量低碳酸、CH4/ CO2

CH4/ CO2

另一个问题是活性污泥的问题：由于硝化菌的自养特性，其增长速率比异氧菌小一个数量级左右，因此，在整个系统中，如何维持足够数量的硝化菌，将成为该工艺成败的关键。在稳态下，系统中硝化菌的增殖与硝化菌固有的比增长速率（μ）和所控制的细胞平均停留时间（θ）有关。反应处于稳态时

μ＝1/θ 如果μ<1/θ，系统中增殖的硝化菌小于流失的硝化菌，在此情况下，系统中硝化菌的数量将越来越少，直至完全消失。也就是说，系统中的硝化处于非稳态，硝化能力越来越差，直至完全丧失。所以，我们必须保证μ/1/θ，才能使A/O工艺顺利实现。悬挂链工艺要求的水利停留时间较长，污泥龄达到15天以上，所以细菌的平均停留时间相应较长；适宜条件下，硝化菌的最小世代时间为3天左右，所以该系统能完全满足μ/1/θ。综上所述，只要有足够的停留时间，悬挂链系统完全能够实现多级A/O工艺。此外，它也是对传统A/O工艺的完善和发展。这主要表现在： a弥补了传统A/O工艺的不足正如本文第一部分所述，传统A/O工艺不能解决缺氧段和好氧段容积比随水质水量的变化而变化的情况，而悬挂链系统通过探测和控制系统，可以自由调节A/O容积比，因此，彻底解决了这一问题。 b发展成为多级A/O工艺在一般情况下，悬挂链波浪曝气技术是在构筑物中实现多级A/O工艺，也就是A/O/A/O /A/O……工艺。在运行中，连续开启关闭曝气链端的阀门，人为造成停气－曝气－……停气－曝气区域，构筑物中也就形成连续的缺氧－好氧－……缺氧－好氧段，这样，污水在经过构筑物时，连续经过缺氧－好氧－……缺氧－好氧区域。每经过一组停气－曝气区域，也就是经历了一个A/O工艺周期，完成了一次A/O工艺处理，处理效率是依次累加的。对污染物的处理效率如下：

E总＝1－（1－E）n

E总－污染物总处理效率

E －每个A/O周期污染物处理效率 n－A/O工艺周期的个数 3）磷的去除在正常情况下，污水中的P按照1：100的比例与BOD5一同被去除掉。在P含量较高的情况下，采用悬挂链技术的曝气池前端，利用浮动隔墙隔出除P区，区域大小根据实际情况而定，除P区内氧含量很低，相当于A2/O工艺中的Anaerobic段，除P原理也与之相似，在此不再累述。 4）污泥的处置目前我们在污水处理中遇到的主要问题之一是污泥处理问题，这一问题如解决不好，结果是污染转移，很容易造成二次污染。前面我们已经论述了：悬挂链技术采用低污泥负荷、长泥龄，这使得包括可沉淀污染物在内的所以污染物都经过生物处理。根据负荷状况，活性污泥将在系统中停留15天以上。在这个周期内，活性污泥反复循环处理过程，加上污水的均匀化处理，保证剩余污泥性能的稳定。悬挂链波浪曝气工艺所产生的剩余污泥无需任何附加处理设备，可自然干燥，经过生物测试后，可直接农用。（二）悬挂链技术的经济性（1）节约工程投资悬挂链技术中核心构筑物可以采用合建的土池结构，还可以利用现有坑塘和自然水系。由于悬挂链系统布气采用软管，而且紧固件均在水面以上，除磷区、曝气区、沉淀区、二次曝气区、稳定区均可自由合建，池形可以根据实际情况设计成不规则形状。占地面积和土建费用的大大节省，导致投资降低，建设周期缩短。（2）节省运行费用相对于其它的活性污泥工艺，悬挂链移动曝气系统具有节能降耗显著的特点。传统工艺在好氧段停留时间8小时的前提下，气水比在10：1左右，而悬挂链系统在好氧段停留时间12小时的前提下，气水比能达到6：1。实现这一点的直接原因有二：一是悬挂链曝气器较其它活性污泥法采用的传统曝气器气泡小，在水中停留时间长，避免了固定曝气器的区域不饱和和过饱和现象，因此氧利用率高、理论动力效率高；二是由于移动的曝气方式造成水中有益菌团处于非稳态条件下。根据非稳态理论，非稳态条件对生物处理系统的影响应归结到对系统中微生物的影响，包括微生物活性、适应外界环境(不断变化)的能力、具有特殊功能的微生物的形成——。技术原理：百乐克工艺属于传统活性污泥法的延时曝气工艺。其曝气池设计突破了原始的廊道式推流反应池及氧化沟池型，而是一个完全混合型的曝气池。整个池体分为四个区域：厌氧区（生物磷反应区）、曝气区、沉淀区和稳定区。通过对悬链式曝气装置的简单控制，形成厌氧、兼氧和好氧的生物环境，采用低负荷活性污泥工艺，有效降解BOD和COD。并通过波浪式氧化工艺，在池中形成多重兼氧区和好氧区，促进硝化反应脱氮和强化除磷作用，有效去除氮和磷。其处理效果取决于泥龄、供氧情况和兼氧、好氧生物环境的控制。技术指标：设计参数： BOD5/MLSS：0.03~0.15 曝气池体积负荷：0.1~0.5Kg BOD/m3/天池深：3~6米混和要求：池体积1.7~2.9 W/m3 曝气要求：根据污/废水特性确定需要的氧气量市政污水BOD、氨或氮的去除率90~99% 应用范围亦广泛应用于：市政污水，纸桨和造纸工业、纺织业、垃圾填埋处理、石油化工工业、化学工业、制药工业、淀粉工业、食品工业、啤酒酿造业、饮料制造业、肉制品加工业等工业废水。