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A2O水處理工藝詳解

污水進入廠區后先后經過粗格柵→細格柵→進水泵房→旋流沉砂池等設備去除污水中的固體懸浮物及沙粒完成一級污水處理(預處理),之后經過A2O氧化溝厭氧-缺氧-好氧處理工藝去除污水中的COD、BOD、氮和磷等污染物,氧化溝出水在二沉池,經過絮凝沉淀完成二級污水處理(生化處理),二沉池上清液先后經過連續活性砂濾池過濾和紫外消毒渠消毒完成三級污水處理(深度處理),出水水質達到一級A排放標準,處理工藝中二沉池沉積的活性污泥一部分會流至厭氧池配水井與污水混合循環處理污水中的污染物,剩余污泥經過污泥深度脫水車間處理將含水率降低至50%左右后外運處置。

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A2O水處理工藝介紹

A2O工藝是Anaerobic-Anoxic-Oxic的英文縮寫,它是厭氧-缺氧-好氧生物脫氮除磷工藝的簡稱。A2O生物脫氮除磷工藝是傳統活性污泥工藝、生物硝化及反硝化工藝和生物除磷工藝的綜合。

該工藝處理效率一般能達到:BOD5和SS為90%~95%,總氮為70%以上,磷為90%左右,一般適用于要求脫氮除磷的大中型污水廠。但A2O工藝的基建費和運行費均高于普通活性污泥法,運行管理要求高,所以對目前我國國情來說,當處理后的污水排入封閉性水體或緩流水體引起富營養化,從而影響給水水源時,才采用該工藝。

A2O生物脫氮除磷系統的活性污泥中,菌群主要由硝化菌和反硝化菌、聚磷菌組成。在好氧段,硝化細菌將入流中的氨氮及有機氮氨化成的氨氮,通過生物硝化作用,轉化成硝酸鹽;在缺氧段,反硝化細菌將內回流帶入的硝酸鹽通過生物反硝化作用,轉化成氮氣逸入到大氣中,從而達到脫氮的目的;在厭氧段,聚磷菌釋放磷,并吸收低級脂肪酸等易降解的有機物;而在好氧段,聚磷菌超量吸收磷,并通過剩余污泥的排放,將磷除去。

工藝流程及工藝特點:

A2O 工藝于70年代由美國專家在厭氧一好氧磷工藝(A/O)的基礎上開發出來的,該工藝同時具有脫氮除磷的功能。

該工藝在好氧磷工藝(A/O)中加一缺氧池,將好氧池流出的一部分混合液回流至缺氧池前端,該工藝同時具有脫氮除磷的目的。

工藝特點:

(1)污染物去除效率高,運行穩定,有較好的耐沖擊負荷。

(2)污泥沉降性能好。

(3)厭氧、缺氧、好氧三種不同的環境條件和不同種類微生物菌群的有機配合,能同時具有去除有機物、脫氮除磷的功能。

(4)脫氮效果受混合液回流比大小的影響,除磷效果則受回流污泥中夾帶DO和硝酸態氧的影響,因而脫氮除磷效率不可能很高。

(5)在同時脫氧除磷去除有機物的工藝中,該工藝流程最為簡單,總的水力停留時間也少于同類其他工藝。

(6)在厭氧一缺氧一好氧交替運行下,絲狀菌不會大量繁殖,SVI一般小于100,不會發生污泥膨脹。

(7)污泥中磷含量高,一般為2.5%以上。

影響A2O工藝出水效果的因素

影響A2O工藝出水效果的因素有很多,一般有以下幾個方面的因素:

1、污水中生物降解有機物對脫氮除磷的影響

可生物降解有機物對脫氮除磷有著十分重要的影響,它對A2O工藝中的三種生化過程的影響是復雜的、相互制約甚至是相互矛盾的。

在厭氧池中,聚磷菌本身是好氧菌,其運動能力很弱,增殖緩慢,只能利用低分子的有機物,是競爭能力很差的軟弱細菌。但由于聚磷菌能在細胞內貯存PHB和聚磷酸基,當它處于不利的厭氧環境下,能將貯藏的聚磷酸鹽中的磷通過水解而釋放出來,并利用其產生的能量吸收低分子有機物而合成PHB,在利用有機物的競爭中比其它好氧菌占優勢,聚磷菌成為厭氧段的優勢菌群。

因此,污水中可生物降解有機物對聚磷菌厭氧釋磷起著關鍵性的作用。所以,厭氧池進水中溶解性磷與溶解性有機物的比值(S-P/S-BOD)應在0.06之內,且有機物的污泥負荷率應> 0.10 kgBOD5/kgMLSS·d。

在缺氧段,異養型兼性反硝化菌成為優勢菌群,反硝化菌利用污水中可降解的有機物作為電子供體,以硝酸鹽作為電子受體,將回流混合液中的硝態氮還原成N2而釋放,從而達到脫氮的目的。

污水中的可降解有機物濃度高,則C/N比高,反硝化速率大,缺氧段的水力停留時間HRT短,一般為0.5~1.0 h即可。反之,則反硝化速率小,HRT需2~3 h。可見污水中的C/N比值較低時,則脫氮率不高。通常只要污水中的COD/TKN>8時,氮的去除率可達80%。

在好氧段,當有機物濃度高時污泥負荷也較大,降解有機物的異養型好氧菌超過自養型好氧硝化菌,使氨氮硝化不完全,出水中NH4+-N濃度急劇上升,使氮的去除效率大大降低。所以要嚴格控制進入好氧池污水中的有機物濃度,在滿足好氧池對有機物需要的情況下,使進入好氧池的有機物濃度較低,以保證硝化細菌在好氧池中占優勢生長,使硝化作用完全。對此,好氧段的污泥負荷應<0.18 kgBOD5/kgMLSS·d。

由此可見,在厭氧池,要有較高的有機物濃度;在缺氧池,應有充足的有機物;而在好氧池的有機物濃度應較小。

2、污泥齡ts的影響

A2O工藝污泥系統的污泥齡受兩方面的影響。首先是好氧池,因自養型硝化菌比異養型好氧菌的最小比增殖速度小得多,要使硝化菌存活并成為優勢菌群,則污泥齡要長,經實踐證明一般為20~30 d為宜。

但另一方面,A2O工藝中磷的去除主要是通過排出含高磷的剩余污泥而實現的,如ts過長,則每天排出含高磷的剩余污泥量太少,達不到較高的除磷效率。同時過高的污泥齡會造成磷從污泥中重新釋放,更降低了除磷效果。所以要權衡上述二方面的影響,A2O工藝的污泥齡一般宜為15~20 d。

3、DO的影響

在好氧段,DO升高,硝化速度增大,但當DO>2mg/L后其硝化速度增長趨勢減緩,高濃度的DO會抑制硝化菌的硝化反應。

同時,好氧池過高的溶解氧會隨污泥回流和混合液回流分別帶至厭氧段和缺氧段,影響厭氧段聚磷菌的釋放和缺氧段的NOx--N的反硝化,對脫氮除磷均不利。

相反,好氧池的DO濃度太低也限制了硝化菌的生長率,其對DO的忍受極限為0.5~0.7 mg/L,否則將導致硝化菌從污泥系統中淘汰,嚴重影響脫氮效果。所以根據實踐經驗,好氧池的DO為2 mg/L左右為宜,太高太低都不利。

在缺氧池,DO對反硝化脫氮有很大影響。這是由于溶解氧與硝酸鹽競爭電子供體,同時還抑制硝酸鹽還原酶的合成和活性,影響反硝化脫氮。為此,缺氧段DO<0.5 mg/L。

在厭氧池嚴格的厭氧環境下,聚磷菌才能從體內大量釋放出磷而處于饑餓狀態,為好氧段大量吸磷創造了前提,從而才能有效地從污水中去除磷。但由于回流污泥將溶解氧和NOx-帶入厭氧段,很難保持嚴格的厭氧狀態,所以一般要求DO<0.2 mg/L,這對除磷影響不大。

4、混合液回流比RN的影響

從好氧池流出的混合液,很大一部分要回流到缺氧段進行反硝化脫氮。混合液回流比的大小直接影響反硝化脫氮效果,回流比RN大、脫氮率提高,但回流比RN太大時則混合液回流的動力消耗太大,造成運行費用大大提高。根據A2O工藝系統的脫氮率η與混合液回流比RN的關系式η=RN1+RN(%)可以得到二者之間相互關系。

5、污泥回流比R

回流污泥是從二沉池底流回到厭氧池,靠回流污泥維持各段污泥濃度,使之進行生化反應。如果污泥回流比R太小,則影響各段的生化反應速率,反之回流比R太高,A2O工藝系統中硝化作用良好,反硝化效果不佳,導致回流污泥將大量NO-X-N帶入厭氧池,引起反硝化菌和聚磷菌產生競爭,因聚磷菌為軟弱菌群,所以反硝化速度大于磷的釋放速度,反硝化菌搶先消耗掉快速生物降解的有機物進行反硝化,當反硝化脫氮完全后聚磷菌才開始進行磷的釋放,這樣雖有利于脫氮但不利于除磷。據報道,厭氧段NOx--N<2 mg/L,對生物除磷沒有影響,當COD/TKN>10,則NOx--N濃度對生物除磷也沒有多大影響。

相反,如果A2O工藝系統運行中反硝化脫氮良好,而硝化效果不佳,此時雖然回流污泥中硝態氮含量減少,對厭氧除磷有利,但因硝化不完全造成脫氮效果不佳。

權衡上述污泥回流比的大小對A2O工藝的影響,一般采用污泥回流比R=(60~100)%為宜,最低也應在40%以上。

6、TKN/MLSS負荷率的影響

好氧段的硝化反應,過高的NH4+-N濃度對硝化菌會產生抑制作用,實驗表明TKN/MLSS負荷率應<0.05 kgTKN/kgMLSS·d,否則會影響氨氮的硝化。

7、水力停留時間HRT的影響

根據實驗和運行經驗表明,A2O工藝總的水力停留時間HRT一般為6~8 h,而三段HRT的比例為厭氧段∶缺氧段∶好氧段=1∶1∶(3~4)。

8、溫度的影響

好氧段,硝化反應在5~35℃時,其反應速率隨溫度升高而加快,適宜的溫度范圍為30~35℃。當低于5℃時,硝化菌的生命活動幾乎停止。有人提出硝化細菌比增長速率μ與溫度的關系為μ=μ0θ(t-20),式中μ0為20℃時最大比增長速率,θ溫度系數,對亞硝酸菌θ為1.12、對硝酸菌為1.07。

缺氧段的反硝化反應可在5~27℃進行,反硝化速率隨溫度升高而加快,適宜的溫度范圍為15~25℃。

厭氧段,溫度對厭氧釋磷的影響不太明顯,在5~30℃除磷效果均很好。

9、pH值的影響

在厭氧段,聚磷菌厭氧釋磷的適宜pH值是6~8;在缺氧反硝化段,對反硝化菌脫氮適宜的pH值為6.5~7.5;在好氧硝化段,對硝化菌適宜的pH值為7.5~8.5。

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A2O污水處理調試(主要為生物部分)

1.活性污泥指標混合液懸浮固體(MLSS)濃度

為單位體積混合液所含活性污泥固體物的總重量,即:包括微生物、自身氧化殘留物、不可降解有機物和無機物。

混合液揮發性懸浮固體(MLVSS)濃度:為單位體積混合液中有機固體物質濃度,不包括無機鹽部分,它能準確表示活性污泥活性部分的數量。

污泥沉降比(SV%):曝氣池混合液在100ml量筒內靜置30min后形成的沉淀污泥體積占原混合液容積的百分比。它能反應曝氣池正常運行時的污泥量,可用于控制剩余污泥的排放,還能夠及時發現污泥膨脹或其它異常情況。

污泥指數(SVI):本項指標含義是曝氣池出水口處混合液經30min靜沉后,每克干污泥所占有的污泥體積。它能反映污泥吸附性、凝聚性和沉淀性,通常SVI在80-150之間。

2.活性污泥的培養與馴化活性污泥法生化系統的調試

首先是投加EMO高效菌種進行接種。高效菌種可以大大縮短污泥培養馴化的時間。培養馴化在好氧池內進行。

活性污泥處理系統在正式投產之前的首要工作是培養和馴化污泥。

活性污泥的培養:就是為形成活性污泥的微生物、細菌提供適宜的生長繁殖環境,保證需要的營養物質、氧氣供應(曝氣)、合適的溫度和酸堿度,使其大量繁殖,形成活性污泥,并最后達到處理污水所需的污泥濃度。

活性污泥的馴化:就是使培養出來的活性污泥適應需要處理的污水的水質水量。在污泥馴化過程中,污泥中的微生物主要發生兩個變化。其一是能利用該污水中的有機污染物的微生物數量逐漸增加,不能利用的逐漸死亡、淘汰。其二是能適應該水質的微生物,在廢水中有機物的誘發下,產生能分解利用該種有機物的誘導酶。

3.活性污泥的培養馴化操作

(1)好氧池活性污泥培養馴化

污泥的培養:將EMO高效菌種用污水稀釋搗碎,慮出其中中的雜質,投放好氧池中,投放時好氧池水位調整至正常水位的1/2左右,投加完畢后,將好氧池中污水水位增至正常水位,投加菌種時曝氣系統開始進行運行,并進行悶曝(即在不進水和不排水的條件下,連續不斷的曝氣),經過數小時后,停止曝氣,沉淀排掉半池上清夜,再加入污水,悶曝數小時后,停止曝氣,沉淀排掉半池上清夜,再加入污水,重復進行悶曝換水,期間注意觀察污泥的性狀,以及溶氧的控制,保持在2—4mg/L間。直到出現模糊狀具有絮凝性的污泥。培養期間主要采用生活污水,如為工業污水,需注意污水中各營養物質平衡比例。

當好氧池出現污泥絨絮后,就間歇地往曝氣池投加污水,往曝氣池投加的水量,應保證池內的水量能每天更換池體容積的1/2,隨著培養的進展,逐漸加大水量使在培養后期達到每天更換一次。在曝氣池出水進入二次沉淀池2小時左右就開始回流污泥。

污泥的馴化:在進水中逐漸增加被處理的污水的比例,或提高濃度,使生物逐漸適應新的環境開始時,被處理污水的加入量可用曝氣池設計負荷的20-30%,達到較好的處理效率后,再繼續增加,每次增加負荷后,須等生物適應鞏固后再繼續增加,直至滿負荷為止。

(2)厭氧池污泥的培養馴化

將EMO高效菌種用污水稀釋搗碎,慮出其中中的雜質,將厭氧池中的污水提升到正常水位的1/2水位處,將池中的污水厭氧1~2天(配合后面好氧段的污泥培養);

開始采用間歇進水,污泥負荷率控制在0.05~0.2kgCOD/(kgVSS.d)。

當污泥逐漸適應廢水性質后,污泥逐漸就具有了去除有機物的能力。當COD去除率達到30%以上后,可以逐步提高進水容積負荷率,每次提高容積負荷率的幅度以0.5 kgCOD/(m3.d)左右為宜,此時可以由間歇進水過渡到連續進水,但應控制進水濃度和進水量,保持穩定的增長。

隨著負荷的提高,反應器內的污泥逐漸由松散狀態變成沉淀性能較好的絮體,污泥的產甲烷活性也相應提高。

在調試過程中要保證系統的負荷以20%~30%的增長速率穩定增長,每次調整負荷應保證去除率達到30%后穩定3~4d,然后再提高負荷。

4.化學藥劑的投加

磷酸鹽投加入調節池,以調節污水中的營養平衡;

純堿投加入好氧池,以調節池中污水的酸堿度;

絮凝劑投加入氣浮池,以提高出去污水中的懸浮物和油。投加入污泥脫水系統,起助凝和調理污泥性質的作用。

5.活性污泥的異常情況及對策污泥膨脹

正常活性污泥沉降性能良好,含水率在98%以上。當污泥變質時,污泥不易沉淀,SVI值較高,污泥結構松散和體積膨脹,顏色也有異變,這就是污泥膨脹。污泥膨脹主要是絲狀菌大量繁殖所引起的。

一般污水中碳水化合物較多,缺乏氮、磷、鐵等養料,溶解氧不足,水溫高或PH值較低都容易引起大量絲狀菌繁殖,導致污泥膨脹,此外,超負荷、污泥齡過長或有機物濃度剃度過小等,也會引起污泥膨脹,排泥不暢則易引起結合水性污泥膨脹。

為防止污泥膨脹,首先應加強操作管理,經常監測污水水質、曝氣池溶解氧、污泥沉降比、污泥指數和進行顯微鏡觀察等,如發現不正常現象,就需要采取預防措施,一般可調整、加大曝氣量,及時排泥,有可能采取分段進水,以減輕二沉池的負荷。

發生污泥膨脹解決的辦法是針對引起污泥膨脹的原因采取措施,當缺氧或水溫高等可以加大曝氣量或降低進水量以減輕污泥負荷,或適當降低污泥濃度,使需氧降低等,如污泥負荷過高可適當提高污泥濃度,以調整負荷,必要時還要停止進水,悶曝一段時間。如缺氮、磷、鐵等養料,要投加硝化污泥或氮、磷、鐵等,如PH過低,可投加石灰等調PH,若污泥流失量大,可投加氯化鐵,幫助凝聚,刺激菌膠團生長,也可投加漂白粉或液氯,抑制絲狀菌生長,特別能控制結合水性污泥膨脹。也可投加石棉粉末、硅藻土、粘土等惰性物質,降低污泥指數。

污泥解體:處理水質渾濁,污泥絮體微細化,處理效果變壞等則是污泥解體的現象。導致這種異常現象的原因有運行中的問題,也有可能是污水中混入了有毒物質。運行不當,如曝氣過量,會使污泥生物營養的平衡遭破壞,使微生物量減少而失去活性,吸附能力下降,絮凝體縮小質密度,一部分則成為不易沉淀的羽毛狀污泥,處理水質渾濁,SVI指數降低等。當污水中存在有毒物質時,微生物受到抑制或傷害,凈化功能下降或完全停止,從而使污泥失去活性。一般可通過顯微鏡來觀察并判別產生的原因,當鑒別是運行的原因時,應當對污水量、回流污泥量、空氣量和排泥狀況以及SVI、污泥濃度、DO、污泥負荷等多項指標進行監測,加以調整。當污水中混有有毒物質時,應考慮這是新的工業廢水,需查明來源進行處理。

污泥腐化:在二沉池可能由于污泥長期停滯而產生厭氧發酵生產氣體,從而使大塊污泥上浮的現象,它與污泥脫氮上浮不同,污泥腐敗變黑,產生惡臭。此時也不是全部上浮,大部分污泥也是通過正常的排出或回流。只有沉積在死角長期停滯的污泥才腐化上浮。防止的措施是:安設不使污泥外溢的浮渣清除設備;消除沉淀池的死角;加大池底坡度或改善刮泥設施,不使污泥停滯于池底。

污泥上浮:污泥在二沉池呈塊狀上浮現象,并不是由于腐敗所造成的,而是在于在曝氣池內污泥泥齡過長,硝化進程較高,在沉淀池內產生了反硝化,氮呈氣體脫出附著的污泥,從而使污泥比重降低,整塊上浮。此時,應增加污泥回流量或剩余污泥排放量。

泡沫問題:曝氣池中產生泡沫,主要原因是,污水中存在著大量洗滌劑或其它起泡沫的物質。泡沫可給生產運行帶來一定的困難,如影響操作環境,帶走大量的污泥。當采用機械曝氣時,還能影響葉輪的沖氧能力。消除泡沫的措施有:分段注水以提高混合液的濃度,進行噴水或投加消泡劑。

6.厭氧系統運行異常情況及處理:

(1)沼氣氣泡異常(水封罐或反應器頂部氣水分離位置)

連續出現類似啤酒開蓋后的氣泡,這是厭氧狀態嚴重惡化的征兆,原因可能是排泥量過大,池內污泥量不足,或有機負荷過高,或攪拌不充分,解決辦法是停止排泥,加強攪拌,減少進水量;

大量氣泡劇烈噴出,但產氣量正常,池內由于浮渣渣層過厚,沼氣在層下積累,一旦沼氣穿過浮渣層,就有大量沼氣噴出,對策是破碎浮渣層,充分攪拌,打開排渣管;

不產生氣泡,可暫時減少或中止進水。

(2) 產氣量下降

進水濃度低,甲烷菌底物不足,應提高進水濃度;

厭氧污泥排放量過大,使反應池內甲烷菌減少,應減少排泥量;

氣溫過低,增加蒸汽量,提高溫度;

有機酸積累,堿度不足。應減少進水量,觀察池內堿度的變化,如不能改善,投加堿度,如:石灰、燒堿、碳酸鈣等。

(3)上清液水質惡化

上清液水質惡化表現在污泥上浮嚴重,出水BOD和SS濃度增加,原因可能是排泥量不夠,固體負荷過大,消化程度不夠,攪拌過度等,解決辦法是找出原因分別加以解決。

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