A2/O系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)律研究 紀(jì)莊子污水處理廠 任俊智，韓紹瑜，周楊，李娟，敖家強(qiáng)，翟春宏，李偉，王磊 摘要：隨著城市化和工業(yè)化程度的不斷提高以及化肥和農(nóng)藥的廣泛使用，氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)引起的水體富營(yíng)養(yǎng)化的問(wèn)題日益突出。水體富營(yíng)養(yǎng)化引起水中藻類的過(guò)量繁殖，降低了水的透明度，使水帶有異味，造成水中溶解氧降低。某些藻類產(chǎn)生毒素危害水生生物，影響人類健康，破壞了水生生態(tài)環(huán)境。1996年頒布實(shí)施的國(guó)家《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中明確規(guī)定了氮磷的排放標(biāo)準(zhǔn)，要達(dá)到這些排放標(biāo)準(zhǔn)，選擇適宜的脫氮除磷技術(shù)在污水處理中變得日益重要。
A2/O(Anaerobic/Anoxic/Oxic的簡(jiǎn)稱)工藝作為除磷脫氮的主要工藝之一，具有處理效果好，處理過(guò)程穩(wěn)定可靠、處理成本低、操作管理方便等優(yōu)點(diǎn)。本文就是要通過(guò)研究A2/O工藝的機(jī)理、影響因素、工藝控制方法，以及有目的的拓展性試驗(yàn)，為污水處理運(yùn)行提供有實(shí)用性和有價(jià)值的管理經(jīng)驗(yàn)。 關(guān)鍵詞： A2/O； 生物脫氮；生物除磷；溶解氧 前言 如今我國(guó)在發(fā)展工業(yè)化、城市化和現(xiàn)代化過(guò)程中，工業(yè)、農(nóng)業(yè)和城市的發(fā)展是不平衡的。就環(huán)境污染而言，城市污水是水污染的重要污染源，其中氮和磷又是我國(guó)城市污水的兩大主要污染物。
隨著城市化和工業(yè)化程度的不斷提高以及化肥和農(nóng)藥的廣泛使用，氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)引起的水體富營(yíng)養(yǎng)化的問(wèn)題日益突出。水體富營(yíng)養(yǎng)化引起水中藻類的過(guò)量繁殖，降低了水的透明度，使水帶有異味，造成水中溶解氧降低。某些藻類產(chǎn)生毒素危害水生生物，影響人類健康，破壞了水生生態(tài)環(huán)境。事實(shí)上，現(xiàn)在水體富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，氨態(tài)氮排入水體還會(huì)因硝化作用而耗去水體中大量的氧造成水體溶解氧下降。此外，飲用水中硝態(tài)氮超過(guò)10mg／L會(huì)引起嬰兒的高鐵血紅蛋白癥。水體富營(yíng)養(yǎng)化影響給水水質(zhì)，增加水處理成本，造成經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重影響國(guó)民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。隨著人們環(huán)境意識(shí)的增強(qiáng)，水環(huán)境污染的問(wèn)題日益尖銳化，政府有關(guān)部門制定了污水中有機(jī)物和氮磷的排放標(biāo)準(zhǔn)，制定的控制指標(biāo)越來(lái)越嚴(yán)格。2002年頒布實(shí)施的國(guó)家《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中明確規(guī)定了氮磷的排放標(biāo)準(zhǔn)，要達(dá)到這些排放標(biāo)準(zhǔn)，許多污水處理設(shè)施需要考慮脫氮除磷問(wèn)題，因此選擇適宜的脫氮除磷技術(shù)在污水處理中變得日益重要。
常規(guī)的活性污泥法主要去除廢水中含碳化合物，而對(duì)氮、磷的去除率很低。鑒于此情況，廢水的脫氮除磷技術(shù)近年來(lái)得到迅速發(fā)展。微生物脫氮除磷技術(shù)由于得到廣泛運(yùn)用，為水體中氮、磷的去除提供了有效手段。
A2/O工藝作為除磷脫氮的主要工藝之一，具有處理效果好，處理過(guò)程穩(wěn)定可靠、處理成本低、操作管理方便等優(yōu)點(diǎn)。近幾年來(lái)，A2/O工藝相繼用于處理城市污水、石油化工廢水、食品加工廢水等方面。研究A2/O工藝的生物脫氮除磷的機(jī)理、影響因素、工藝控制方法，以及在保證運(yùn)行效果的同時(shí)，如何達(dá)到節(jié)能降耗的目的，已經(jīng)成為污水研究領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)。 A2/O工藝機(jī)理 A2/O（Anaerobic/Anoxic/Oxic）生物脫氮除磷工藝是傳統(tǒng)活性污泥工藝、生物硝化及反硝化脫氮工藝和生物除磷工藝的綜合，其工藝流程如圖1所示。污水經(jīng)過(guò)厭氧（Anaerobic）缺氧（Anoxic）及好氧（Oxic）3個(gè)生物處理過(guò)程，BOD5、SS和以各種形式存在的氮和磷將一并被去除。 
A2/O系統(tǒng)一般采用推流式活性污泥系統(tǒng)。原污水首先進(jìn)入?yún)捬醵?，兼性厭氧的發(fā)酵菌將污水中的可生物降解的大分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化為VFA（揮發(fā)性脂肪酸）這類分子量較小的中間發(fā)酵產(chǎn)物。聚磷菌可將菌體內(nèi)貯積的聚磷酸鹽分解，并放出能量供專性好氧的聚磷菌在厭氧的“壓抑”環(huán)境下維持生存，另一部分能量還可以供聚磷菌主動(dòng)吸收環(huán)境中的VFA這類小分子有機(jī)物，并以聚-β-羥基丁酸鹽（PHB）形式在菌體內(nèi)儲(chǔ)存起來(lái)。隨后污水進(jìn)入缺氧區(qū)，反硝化細(xì)菌就利用好氧區(qū)中經(jīng)混合液回流而帶來(lái)的硝酸鹽，以及污水中可生物降解的有機(jī)物進(jìn)行反硝化，達(dá)到同時(shí)去碳脫氮的目的。厭氧區(qū)和缺氧區(qū)都設(shè)有攪拌混合裝置，以防污泥沉積。接著污水進(jìn)入曝氣的好氧區(qū)，聚磷菌除了可吸收、利用污水中殘剩的可生物降解的有機(jī)物外，主要是分解體內(nèi)貯積的PHB，放出能量可供本身生長(zhǎng)繁殖，還可以主動(dòng)吸收周圍環(huán)境中的溶解性磷，并以聚磷酸鹽的形式在體內(nèi)貯積起來(lái)。此時(shí)排放的出水中溶解態(tài)的磷濃度已相當(dāng)?shù)汀：醚鯀^(qū)中的有機(jī)物經(jīng)厭氧區(qū)、缺氧區(qū)分別被聚磷酸鹽和反硝化細(xì)菌利用后，濃度也相當(dāng)?shù)?，這有利于自養(yǎng)型的硝化細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖，此時(shí)NH+4經(jīng)硝化作用轉(zhuǎn)化為NO-3。非聚磷酸菌的好氧異養(yǎng)菌雖然也能存在，但它們?cè)趨捬鯀^(qū)受到嚴(yán)重的壓抑，在好氧區(qū)又得不到充分的營(yíng)養(yǎng)，因此在與其他生理類群的微生物競(jìng)爭(zhēng)中處于劣勢(shì)。排放的剩余污泥中，由于含有大量過(guò)量貯積聚磷酸鹽的聚磷菌，污泥中磷含量很高，因此可較一般的好氧活性污泥大大的提高磷的去除效果。
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、反硝化菌和聚磷菌組成，專性厭氧和一般專性好氧菌等菌群均基本被工藝過(guò)程所淘汰。在好氧段，硝化細(xì)菌將入流中的氨氮及由有機(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)庖萑氪髿庵?，從而達(dá)到脫氮的目的；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，將磷去除。以上三類細(xì)菌均具有去除BOD5的作用，但BOD5的去除實(shí)際上以反硝化細(xì)菌為主。污水進(jìn)入A2/O生物池以后，隨著聚磷菌的吸收、反硝化菌的利用及好氧段的好氧生物分解，BOD5濃度逐漸降低。在厭氧段，由于聚磷菌釋放磷，TP濃度逐漸升高，至缺氧段升至最高。在缺氧段，一般認(rèn)為聚磷菌既不吸收磷，也不釋放磷，TP保持穩(wěn)定。在好氧段，由于聚磷菌的吸收，TP迅速降低。在厭氧段和缺氧段，NH3-N濃度穩(wěn)中有降，至好氧段，隨著硝化的進(jìn)行，NH3-N逐漸降低。在缺氧段，NO-3-N瞬間升高，主要是由于內(nèi)回流帶入大量NO-3-N，但隨著反硝化的進(jìn)行，NO-3-N濃度迅速降低。在好氧段，隨著硝化的進(jìn)行，NO-3-N濃度逐漸升高。 紀(jì)莊子污水處理廠A2/O工藝構(gòu)成 一、紀(jì)莊子污水處理廠水區(qū)工藝介紹 1984年4月28日投產(chǎn)運(yùn)行的天津市紀(jì)莊子污水處理廠，是我市和我國(guó)第一座大型城市污水處理廠。2000年開始進(jìn)行改擴(kuò)建工程的設(shè)計(jì)施工，擴(kuò)建后的紀(jì)莊子污水處理廠占地550畝，處理規(guī)模為54萬(wàn)噸／日，其服務(wù)面積為4140公頃，人口約為118萬(wàn)?？紤]到常規(guī)的二級(jí)活性污泥處理工藝達(dá)不到對(duì)氨氮和總磷的有效去除，故擴(kuò)建后的污水處理由原來(lái)普通活性污泥法改為A/O工藝和A2/O工藝。執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）的二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。水區(qū)工藝流程見圖2。 
二、紀(jì)莊子污水處理廠實(shí)際執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn) 紀(jì)莊子污水處理廠實(shí)際執(zhí)行的是《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）的二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。即：
懸浮物SS ≤30mg/L
生化需氧量BOD5 ≤30mg/L
化學(xué)需氧量CODcr ≤100mg/L
總氮TN ———
氨氮NH3-N ≤25mg/L（水溫>12℃時(shí)）；
≤30mg/L（水溫≤12℃時(shí)）
總磷TP ≤3g/L 注：下列情況按去除率指標(biāo)執(zhí)行：當(dāng)進(jìn)水COD大于350mg/L時(shí)，去除率應(yīng)大于60%；BOD大于160mg/L時(shí)，去除率應(yīng)大于50%。 紀(jì)莊子污水處理廠A2/O工藝運(yùn)行效果 一、進(jìn)出水、A2/O生物池?cái)?shù)據(jù)比較 紀(jì)莊子污水處理廠于2005年12月份開始運(yùn)行A2/O系統(tǒng)，2005年12月～2006年9月的平均進(jìn)出水水質(zhì)、出水水質(zhì)及去除率見表-1。
由表-1可得，2005年12月～2006年9月之間，BOD的去除率平均為92.66％，COD的去除率平均為89.1％，SS的去除率平均為92.64％，氨氮去除率平均為66.32％，總磷的去除率平均為78.43％。當(dāng)進(jìn)水COD大于350mg/L時(shí)，去除率仍然大于80%；BOD大于160mg/L時(shí)，去除率仍然大于90%。 表-1 進(jìn)出水水質(zhì)及去除率（12月～4月） 月份 | 2005年12月平均值 | 2006年1月平均值 | 2006年2月平均值 | 2006年3月平均值 | 2006年4月平均值 | 取樣點(diǎn) | 進(jìn)水 | 改建系統(tǒng) | 進(jìn)水 | 改建系統(tǒng) | 進(jìn)水 | 改建系統(tǒng) | 進(jìn)水 | 改建系統(tǒng) | 進(jìn)水 | 改建系統(tǒng) | 分析項(xiàng)目 | 出水 | 去除率（％） | 出水 | 去除率（％） | 出水 | 去除率（％） | 出水 | 去除率（％） | 出水 | 去除率（％） | BOD(mg/l) | 120.95 | 15.96 | 86.804 | 143.91 | 14.21 | 90.126 | 112.72 | 11.98 | 89.372 | 195.27 | 16.83 | 91.381 | 188.83 | 13.3 | 92.957 | COD(mg/l) | 282 | 48.87 | 82.67 | 369.52 | 49.42 | 86.626 | 317.69 | 42.77 | 86.537 | 523.81 | 56.45 | 89.223 | 577.41 | 49.24 | 91.472 | SS(mg/l) | 81 | 11 | 86.42 | 73 | 11 | 84.932 | 73 | 14 | 80.822 | 292 | 13 | 95.548 | 289 | 15 | 94.81 | 氨氮(mg/l) | 27.04 | 4.27 | 84.209 | 29.76 | 2.33 | 92.171 | 29.38 | 2.09 | 92.886 | 34.33 | 18.51 | 46.082 | 40.49 | 24.1 | 40.479 | 硝酸鹽氮(mg/l) | 1.3 | 7.83 | | 1.12 | 14.52 | | 0.98 | 19.25 | | 1.2 | 9.58 | | 1.36 | 3.26 | | 亞硝酸鹽氮(mg/l) | 0.08 | 0.35 | | 0.16 | 0.38 | | 0.09 | 0.56 | | 0.12 | 0.89 | | 0.08 | 0.96 | | 總氮(mg/l) | 37.29 | 13.94 | 62.617 | 42.49 | 21.07 | 50.412 | 40.16 | 25.82 | 35.707 | 51.31 | 34.74 | 32.294 | 62.74 | 50.34 | 19.764 | 凱氏氮(mg/l) | 34.19 | 15.08 | 55.894 | 38.1 | 7.03 | 81.549 | 37.62 | 3.73 | 90.085 | 48.51 | 22.99 | 52.608 | 56.62 | 29.19 | 48.446 | 有機(jī)氮(mg/l) | 7.15 | 2.34 | 67.273 | 8.12 | 1.75 | 78.448 | 8.33 | 1.64 | 80.312 | 15.1 | 4.48 | 70.331 | 16.12 | 5.09 | 68.424 | 總磷(mg/l) | 2.92 | 0.68 | 76.712 | 3.57 | 0.92 | 74.23 | 3.74 | 2.48 | 33.69 | 6.56 | 0.82 | 87.5 | 8.7 | 0.56 | 93.563 | 磷酸鹽(mg/l) | 1.81 | 0.43 | 76.243 | 2.47 | 0.66 | 73.279 | 2.03 | 1.88 | 7.3892 | 2.36 | 0.51 | 78.39 | 3.75 | 0.2 | 94.667 | PH | 7.61 | 7.29 | | 7.62 | 7.32 | | 7.52 | 7.3 | | 7.54 | 7.33 | | 7.69 | 7.66 | |
表-1 進(jìn)出水水質(zhì)及去除率（5月～9月） 份 | 2006年5月平均值 | 2006年6月平均值 | 2006年7月平均值 | 2006年8月平均值 | 2006年9月平均值 | 取樣點(diǎn) | 進(jìn)水 | 改建系統(tǒng) | 進(jìn)水 | 改建系統(tǒng) | 進(jìn)水 | 改建系統(tǒng) | 進(jìn)水 | 改建系統(tǒng) | 進(jìn)水 | 改建系統(tǒng) | 分析項(xiàng)目 | 出水 | 去除率（％） | 出水 | 去除率（％） | 出水 | 去除率（％） | 出水 | 去除率（％） | 出水 | 去除率（％） | BOD(mg/l) | 215.32 | 15.51 | 92.797 | 260.3 | 15.05 | 94.218 | 287.43 | 9.77 | 96.601 | 222.2 | 6.55 | 97.052 | 122.76 | 5.79 | 95.283 | COD(mg/l) | 716.55 | 50 | 93.022 | 507 | 52.03 | 89.738 | 583.23 | 46.16 | 92.085 | 521.58 | 48.71 | 90.661 | 303.37 | 33.53 | 88.947 | SS(mg/l) | 467 | 14 | 97.002 | 341 | 15 | 95.601 | 653 | 11 | 98.315 | 341 | 10 | 97.067 | 193 | 8 | 95.855 | 氨氮(mg/l) | 40.31 | 23.12 | 42.645 | 49.04 | 21.97 | 55.2 | 40.67 | 16.46 | 59.528 | 35.09 | 6.53 | 81.391 | 38.38 | 12.05 | 68.603 | 硝酸鹽氮(mg/l) | 2.76 | 5.06 | | 2.95 | 9.77 | | 0.81 | 5.62 | | 2.6 | 7.85 | | 2.28 | 20.87 | | 亞硝酸鹽氮(mg/l) | 0.08 | 0.96 | | 0.07 | 0.94 | | 0.24 | 1 | | 0.46 | 1.08 | | 0.06 | 0.85 | | 總氮(mg/l) | 64.37 | 45.39 | 29.486 | 61.35 | 39.49 | 35.632 | 76.79 | 28.04 | 63.485 | 58.31 | 21.38 | 63.334 | 46.74 | 28.61 | 38.789 | 凱氏氮(mg/l) | 56.45 | 27.64 | 51.036 | 57.96 | 24.08 | 58.454 | 70.77 | 19.62 | 72.276 | 51.17 | 9.97 | 80.516 | 46.98 | 14.24 | 69.689 | 有機(jī)氮(mg/l) | 16.41 | 4.55 | 72.273 | 8.91 | 2.1 | 76.431 | 30.52 | 2.66 | 91.284 | 16.45 | 3.44 | 79.088 | 8.6 | 2.14 | 75.116 | 總磷(mg/l) | 10.41 | 0.95 | 90.874 | 10.27 | 0.65 | 93.671 | 11.26 | 0.75 | 93.339 | 9.32 | 2.24 | 75.966 | 4 | 1.41 | 64.75 | 磷酸鹽(mg/l) | 5.79 | 0.44 | 92.401 | 4.72 | 0.25 | 94.703 | 2.86 | 3.89 | | 3.19 | 1.91 | 40.125 | 2.54 | 1.27 | 50 | PH | 7.69 | 7.58 | | 7.83 | 7.65 | | 7.73 | 7.32 | | 7.53 | 7.18 | | 7.55 | 7.24 | |
二、A2/O工藝部分運(yùn)行參數(shù)分析 此次分析的數(shù)據(jù)來(lái)源于：“紀(jì)莊子污水處理廠化驗(yàn)數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)”、《運(yùn)行日分析報(bào)表》、以及鼓風(fēng)機(jī)房的運(yùn)行記錄。選取符合二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)的2006年4月份的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，詳見表-2。
1、A2/O的有機(jī)負(fù)荷F/M
F/M較大時(shí)，活性污泥中的微生物增長(zhǎng)速率較快，有機(jī)污染物的去除速率較快，但此時(shí)的活性污泥的沉降性能可能較差。反之，F(xiàn)/M較小時(shí)，微生物增長(zhǎng)速率較慢或基本不增長(zhǎng)，甚至也可能減少，此時(shí)有機(jī)污染物的去除速率也必然較慢，但這時(shí)活性污泥的沉降性能往往較好。
根據(jù)實(shí)際運(yùn)行效果分析，F(xiàn)/M的平均值為0.10左右。
2、A2/O的污泥齡
污泥齡SRT是指活性污泥在整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的平均停留時(shí)間。SRT直接決定著活性污泥系統(tǒng)中微生物的年齡大小，SRT較大時(shí)，年長(zhǎng)的微生物也能在系統(tǒng)中存在；而SRT較小時(shí)，只有年輕的微生物存在。年輕的污泥活性高，分解代謝有機(jī)污染物的能力強(qiáng)，但凝聚沉降性能較差；而年長(zhǎng)的污泥有可能已老化，分解代謝能力較差，但凝聚沉降性能較好。因此，通過(guò)調(diào)節(jié)SRT，可以選擇合適的微生物年齡，使活性污泥既有較強(qiáng)的分解代謝能力，又有良好的沉降性能。
根據(jù)實(shí)際運(yùn)行效果分析，SRT的平均值為16天左右。
3、A2/O的外回流比
保證除磷效果的極為重要的一點(diǎn)，就是使系統(tǒng)污泥在生物池中“攜帶”足夠的溶解氧進(jìn)入二沉池，其目的就是為了防止污泥在二沉池中因厭氧而釋放磷，但如果不能快速排泥，二沉池內(nèi)泥層太厚，再高的DO也無(wú)法保證污泥不厭氧釋磷，因此，A2/O系統(tǒng)的回流比不宜太低，應(yīng)保持足夠的回流比，盡快將二沉池內(nèi)的污泥排出。但過(guò)高的回流比會(huì)增加回流系統(tǒng)和曝氣系統(tǒng)的能源消耗，且會(huì)縮短污泥在生物池內(nèi)的實(shí)際停留時(shí)間，影響B(tài)OD5和磷的去除效果。
一般認(rèn)為，在保證二沉池不發(fā)生反硝化及二次放磷的前提下，應(yīng)使R降至最低，有利于提高除磷的效果。R一般在50～100％的范圍內(nèi)即可。
根據(jù)實(shí)際運(yùn)行效果分析，外回流比平均值為74.6%。 表-2 4月份A2/O生物池運(yùn)行數(shù)據(jù) 項(xiàng)目 | Ａ／Ａ／Ｏ生物池 | 日期 | 剩余污泥 m3/h | 泥齡d | 外回流比 ％ | F：M KgBOD/Kgmlss·d | 理論停留時(shí)間h | 實(shí)際停留時(shí)間h | MLSS mg/l | 2006-4-1 | 136 | 11.0 | 78.0 | 0.1 | 8.0 | 4.5 | 3988 | 2006-4-2 | 136 | 11.3 | 82.0 | 0.1 | 8.4 | 4.6 | 3560 | 2006-4-3 | 136 | 10.1 | 67.0 | 0.3 | 6.9 | 4.1 | 3859 | 2006-4-4 | 136 | 10.9 | 76.0 | 0.1 | 7.9 | 4.5 | 3989 | 2006-4-5 | 62.3 | 25.0 | 83.0 | 0.1 | 8.6 | 4.7 | 3829 | 2006-4-6 | 124.7 | 12.3 | 81.0 | 0.2 | 8.4 | 4.6 | 3993 | 2006-4-7 | 136 | 11.6 | 85.0 | 0.1 | 8.7 | 4.7 | 3954 | 2006-4-8 | 136 | 11.1 | 78.0 | 0.1 | 8.1 | 4.5 | 3779 | 2006-4-9 | 136 | 11.5 | 84.0 | 0.1 | 8.6 | 4.7 | 3894 | 2006-4-10 | 136 | 11.7 | 86.0 | 0.2 | 8.9 | 4.8 | 3997 | 2006-4-11 | 87.8 | 11.7 | 86.0 | 0.1 | 8.8 | 4.8 | 3837 | 2006-4-12 | | | 81.0 | 0.1 | 10.1 | 5.6 | 3726 | 2006-4-13 | | | 74.0 | 0.1 | 10.2 | 5.8 | 3986 | 2006-4-14 | 53.8 | 26.8 | 72.0 | 0.1 | 9.9 | 5.8 | 3969 | 2006-4-15 | 68 | 20.5 | 69.0 | | 9.4 | 5.6 | 3954 | 2006-4-16 | 68 | 21.2 | 73.0 | 0.1 | 10.0 | 5.8 | 3997 | 2006-4-17 | 68 | 20.1 | 66.0 | 0.1 | 9.1 | 5.5 | 3982 | 2006-4-18 | 68 | 21.8 | 76.0 | 0.1 | 10.5 | 5.9 | 3994 | 2006-4-19 | 68 | 21.2 | 73.0 | 0.1 | 10.0 | 5.8 | 3815 | 2006-4-20 | 68 | 21.0 | 71.0 | 0.1 | 9.8 | 5.7 | 3954 | 2006-4-22 | 68 | 17.8 | 55.0 | 0.2 | 10.0 | 6.5 | 2955 | 2006-4-23 | 68 | 10.4 | 68.0 | 0.1 | 9.4 | 5.6 | 3785 | 2006-4-24 | 68 | 9.5 | 73.0 | 0.1 | 10.0 | 5.8 | 3411 | 2006-4-25 | 33.2 | 51.2 | 98.0 | 0.1 | 13.5 | 6.8 | 3990 | 2006-4-26 | 28.3 | 27.1 | 94.0 | | 12.9 | 6.7 | 3918 | 2006-4-27 | 34 | 20.6 | 69.0 | | 13.5 | 7.9 | 3998 | 2006-4-28 | 34 | 21.1 | 59.0 | 0.1 | 12.1 | 7.6 | 3609 | 2006-4-29 | 34 | 14.9 | 54.0 | 0.3 | 11.2 | 7.2 | 3186 | 2006-4-30 | 68 | 8.1 | 52.0 | 0.1 | 10.7 | 7.0 | 3346 | 加權(quán)平均值 | 83.8 | 16.5 | 74.6 | 0.1 | 9.7 | 5.6 | 3826.0 |
4、A2/O的溶解氧
硝化菌是專性好氧菌，以氧化NH3-N或NO2--N以獲得足夠的能量用于生長(zhǎng)。故溶解氧的高低直接影響硝化菌的生長(zhǎng)及活性。當(dāng)溶解氧升高時(shí)，硝化速率亦增加，當(dāng)DO低于0.5mg/L時(shí)，硝化反應(yīng)趨于停止。
根據(jù)對(duì)A2/O系統(tǒng)好氧段、厭氧段、缺氧段溶解氧的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，結(jié)果表明：好氧池溶解氧長(zhǎng)期徘徊在3～5mg/L，而厭氧段的溶解氧介于0.5～1 mg/L之間，缺氧段的DO始終低于 0.5mg/L。
從表-1中可以看出，雖然紀(jì)莊子污水處理廠2006年的氨氮出水達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）的二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，但是A2/O對(duì)氨氮的去除效果并不十分理想，一個(gè)關(guān)鍵因素在于缺氧段的溶解氧值偏高。污水進(jìn)入缺氧區(qū)，反硝化細(xì)菌就利用好氧區(qū)中經(jīng)混合液回流而帶來(lái)的硝酸鹽，以及污水中可生物降解的有機(jī)物進(jìn)行反硝化，達(dá)到同時(shí)去碳脫氮的目的。溶解氧對(duì)反硝化反應(yīng)有很大影響，主要由于氧會(huì)同硝酸鹽競(jìng)爭(zhēng)電子供體，同時(shí)分子態(tài)氧也會(huì)抑制硝酸鹽還原酶的合成及其活性。研究表明，溶解氧應(yīng)保持在0.5mg/L以下才能使反硝化反應(yīng)正常進(jìn)行，而實(shí)際運(yùn)行中的厭氧段的溶解氧介于0.5～1 mg/L之間，這就造成A2/O對(duì)氨氮的去除率不高。因此，可以看出控制溶解氧值，是良性運(yùn)行的一個(gè)關(guān)鍵要素。
因?yàn)锳2/O生物脫氮除磷過(guò)程，本質(zhì)上是一系列生物氧化還原反應(yīng)的綜合，因而近年來(lái)，國(guó)外一些處理廠采用氧化還原電位計(jì)ORP作為A2/O系統(tǒng)的一個(gè)工藝控制參數(shù)，收到了良好效果。紀(jì)莊子污水處理廠也在A2/O系統(tǒng)厭氧段安裝了ORP在線測(cè)定儀表。
混合液中的DO濃度越高，ORP值越高。要保證良好的脫氮除磷效果，厭氧段混合液的ORP應(yīng)小于-250mV，缺氧段應(yīng)控制在-100 mV左右。
5、內(nèi)回流
內(nèi)回流的作用是將經(jīng)過(guò)硝化反應(yīng)生成的硝酸鹽回流到缺氧區(qū)進(jìn)行反硝化，去除總氮。在實(shí)際運(yùn)行中，內(nèi)回流系統(tǒng)會(huì)增加污水處理廠的運(yùn)行能耗，而且，《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918—2002）二、三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)TN也不作要求，因此，取消內(nèi)回流在一般情況下同樣可以滿足出水水質(zhì)的要求。但是，在具體運(yùn)行過(guò)程中，我們根據(jù)A2/O生物池好養(yǎng)段的化驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)內(nèi)回流的啟停給予控制，當(dāng)發(fā)現(xiàn)好養(yǎng)段的硝酸鹽氮偏低時(shí)，開啟內(nèi)回流泵。
以2006年4月份為例，1日～13日的硝酸鹽氮平均值為4.77mg/l；14日～30日的硝酸鹽氮平均值為11.06mg/l。2006年4月5日～13日開啟回流泵，其內(nèi)回流比在80％～108％之間，平均值為92％。 三、總氮的去除效果分析 廢水中存在著有機(jī)氮、氨氮、硝態(tài)氮等形式的氮，而其中以氨氮和有機(jī)氮為主要形式。在生物處理過(guò)程中，有機(jī)氮被異養(yǎng)微生物氧化分解，即通過(guò)氨化作用轉(zhuǎn)化為成氨氮，而后經(jīng)硝化過(guò)程轉(zhuǎn)化變?yōu)镹O3-N和NO2-N， 最后通過(guò)反硝化作用使硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化成氮?dú)?，而逸入大氣?BR> 由此可見，進(jìn)行生物脫氮可分為氨化－硝化－反硝化三個(gè)步驟。由于氨化反應(yīng)速度很快。在一般廢水處理設(shè)施中均能完成，故生物脫氮的關(guān)鍵在于硝化和反硝化。
1、硝化反應(yīng)
硝化反應(yīng)是由自養(yǎng)型好氧微生物完成的，它包括兩個(gè)步驟，第一步是由亞硝酸菌將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝態(tài)氮（NO-2）；第二步則由硝酸菌將亞硝態(tài)氮進(jìn)一步氧化為硝態(tài)氮（NO-3）。這兩類菌統(tǒng)稱為硝化菌，它們利用無(wú)機(jī)碳化物如CO2-3、HCO-3、和CO2作為炭源，從NH+4、NH3、NO-2的氧化反應(yīng)中獲得能量,兩項(xiàng)反應(yīng)均需在有氧條件下進(jìn)行。
硝化總反應(yīng)式（硝化＋合成）： NH+4＋1.86O2＋1.98HCO-3———→ 0.021C5H7NO2＋1.04H2Ｏ＋0.98NO-3＋1.88H2CO3 ?。ㄊ?） 2、反硝化反應(yīng)
反硝化菌的主要作用是將硝態(tài)氮或亞硝態(tài)氮還原成氮?dú)?，反?yīng)在無(wú)分子態(tài)氧的條件下進(jìn)行。反硝化菌大多是兼性的，在溶解氧濃度極低的環(huán)境中，它們利用硝酸鹽中的氧作為電子受體，有機(jī)物則作為碳源及電子供體提供能量并得到氧化穩(wěn)定。
當(dāng)環(huán)境中缺乏有機(jī)物時(shí)，無(wú)機(jī)物如氫、Na2S等也可作為反硝化反應(yīng)的電子供體。微生物還可通過(guò)消耗自身的原生質(zhì)進(jìn)行所謂的內(nèi)源反硝化： C5H7O2N ＋4NO-3—→5CO2＋2N2＋NH3＋4OH- （式5） 可見，內(nèi)源反硝化的結(jié)果是細(xì)胞物質(zhì)的減少，并會(huì)有NH3的生成，因此，處理中不希望此種反應(yīng)占主導(dǎo)地位，而應(yīng)提供必要的碳源。
3、炭源的作用
因?yàn)榉聪趸?xì)菌是在分解有機(jī)物的過(guò)程中進(jìn)行反硝化脫氮的，所以進(jìn)入缺氧段的污水中必須有充足的有機(jī)物，才能保證反硝化的順利進(jìn)行。從理論上講，當(dāng)污水的BOD5／TKN＞2.86時(shí)，有機(jī)物即可滿足要求。但由于BOD5中的一些有機(jī)物并不能被反硝化細(xì)菌利用或迅速利用，而且另外一部分細(xì)菌在好氧段不進(jìn)行反硝化時(shí)，也需要有機(jī)物。因此，實(shí)際運(yùn)行中應(yīng)控制BOD5／TKN＞4.0，最好在5.7之上。否則，應(yīng)外加炭源，補(bǔ)充有機(jī)物的不足。
我們以兼具除磷脫氮功能的改建系統(tǒng)A2/O生物池，和以除磷為主要目的的新建系統(tǒng)A/O生物池為研究對(duì)象，選取了一季度1月、二季度5月、三季度9月的部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行分析比較，詳見表-3。 表-3 階段 | A2/0總氮去除率平均值 | A/0總氮去除率平均值 | BOD/TKN平均值 | 一月 | 82.67 | 78.53 | 3.5 | 五月 | 51.27 | 54.49 | 2.9 | 九月 | 42.05 | 35.02 | 2.5 |
在表-3中，我們對(duì)BOD5、TKN進(jìn)行了分析。由于初沉池不能脫氮但卻具有一定的去除BOD5的作用，因此我們選用了進(jìn)水TKN和初沉池出水BOD5（注：2006年9月，由于與A2/O生物池對(duì)應(yīng)的初沉池進(jìn)行維修，所以進(jìn)水完全超越初沉池，直接進(jìn)入A2/O生物池，因此9月份分析數(shù)據(jù)中，我們用進(jìn)水BOD5替代了初沉池出水BOD5），進(jìn)行炭源方面的分析。
由表-3，可知，總氮的去除效果與BOD5／TKN成線性關(guān)系，BOD5／TKN越低，總氮去除率也越低。
因此，我們認(rèn)為，要有效提高總氮去除效果，必須保證BOD5／TKN＞4.0，最好在5.7之上。否則，應(yīng)外加炭源，補(bǔ)充有機(jī)物的不足。常用的炭源是工業(yè)用甲醇，因?yàn)榧状际且环N不含氮的有機(jī)物，正常濃度下對(duì)細(xì)菌也沒(méi)有抑制作用。 紀(jì)莊子污水處理廠A2/O工藝部分的拓展性試驗(yàn) 在實(shí)際運(yùn)行中，內(nèi)回流系統(tǒng)會(huì)增加污水處理廠的運(yùn)行能耗，而且，《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918—2002）二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)TN也不作要求。根據(jù)同濟(jì)大學(xué)任潔、顧國(guó)維等人的試驗(yàn)：“在傳統(tǒng)A2/0工藝的內(nèi)回流取消、同時(shí)相應(yīng)加大污泥回流比，有機(jī)物和氮的去除效果同傳統(tǒng)A2/0工藝相當(dāng)，除磷效果反而較優(yōu)?！蔽覀?cè)?006.7.4.17：00～2006.7.31.9：00期間做了相應(yīng)的試驗(yàn)。
我們關(guān)閉了A2/0工藝的內(nèi)回流，開啟3臺(tái)污泥回流泵，相應(yīng)調(diào)整新老系統(tǒng)的進(jìn)水量，使老系統(tǒng)的進(jìn)水量在滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的前提下，保持在較低水平，以求得到一個(gè)較高的外回流比。選取2006.7.6～2006.7.30期間的數(shù)據(jù)作為試驗(yàn)階段的有效數(shù)據(jù)，同時(shí)對(duì)試驗(yàn)的前10天及后10天的數(shù)據(jù)也進(jìn)行了相應(yīng)的分析，詳見圖3。在圖3中，1～10、11～35、36～45分別反映的是試驗(yàn)前10天、試驗(yàn)期間、試驗(yàn)后10天的波動(dòng)情況。 
圖3 回流比調(diào)整前后對(duì)比 從圖3可以看出，試驗(yàn)期間及前后階段，總磷去除率的變化較為穩(wěn)定，試驗(yàn)期間的數(shù)值與平時(shí)無(wú)明顯差別，但從其變化趨勢(shì)來(lái)看，依然細(xì)微的呈現(xiàn)出與外回流比的變化成正比的趨勢(shì)。因此，我們認(rèn)為取消A2/0工藝的內(nèi)回流、同時(shí)相應(yīng)加大污泥回流比的做法，對(duì)提高除磷效果無(wú)顯著作用。
相對(duì)總磷去除率而言，氨氮去除率的變化波動(dòng)較大。雖然氨氮去除率的波動(dòng)幅度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于外回流比的波動(dòng)幅度，但依然明顯的呈現(xiàn)出與回流比的變化成略微滯后的正比趨勢(shì)。因此，我們的結(jié)論與同濟(jì)大學(xué)任潔、顧國(guó)維等人的試驗(yàn)結(jié)論相反，我們認(rèn)為取消A2/0工藝的內(nèi)回流、同時(shí)相應(yīng)加大并保持較高的污泥回流比的做法，有助于達(dá)到較高的脫氮效果。 結(jié)論 1、泥齡：在A2/O工藝中泥齡受硝化菌世代時(shí)間和除磷工藝兩方面的影響。權(quán)衡這兩方面，并結(jié)合實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，得出：A2/O工藝的泥齡一般為15～16天。
2、生物池溶氧值的運(yùn)行控制是污水處理廠中至為重要的環(huán)節(jié)，該運(yùn)行控制品質(zhì)的好壞，直接關(guān)系到出水質(zhì)量和污水廠的能耗的高低。溶解氧控制的主要目標(biāo)是：確保供氧量滿足有機(jī)物氧化分解過(guò)程動(dòng)態(tài)變化的需要并且維持一個(gè)期望的混合液DO濃度：一般好氧段DO控制在2mg/L以上，而厭氧段和缺氧段，則DO越低越好，但由于回流和進(jìn)水的影響，應(yīng)保證厭氧段DO< 0.2mg/L，缺氧段DO< 0.5mg/L。用ORP來(lái)控制，則要保證厭氧段混合液的ORP應(yīng)小于-250mV，缺氧段應(yīng)控制在-100mV左右。
3、要有效提高總氮去除效果，必須保證BOD5／TKN＞4.0，最好在5.7之上。否則，應(yīng)外加炭源，補(bǔ)充有機(jī)物的不足。
4、取消傳統(tǒng)A2/0工藝的內(nèi)回流、同時(shí)相應(yīng)加大污泥回流比，除磷效果同傳統(tǒng)A2/0工藝相當(dāng)，氮的去除效果反而較優(yōu)。 | 
