倒置A2O工艺原理与特点研究.docVIP

倒置A2/O工艺的原理与特点研究 　 　　常规生物脱氮除磷工艺呈厌氧(A1)/缺氧(A2)/好氧(O)的布置形式。该布置在理论上基于这样一种认识，即：聚磷微生物有效释磷水平的充分与否，对于提高系统的除磷能力具有极端重要的意义，厌氧区在前可以使聚磷微生物优先获得碳源并得以充分释磷［1］。但是，①由于存在内循环，常规工艺系统所排放的剩余污泥中实际上只有一少部分经历了完整的释磷、吸磷过程，其余则基本上未经厌氧状态而直接由缺氧区进入好氧区，这对于除磷是不利的；②由于缺氧区位于系统中部，反硝化在碳源分配上居于不利地位，因而影响了系统的脱氮效果；③由于厌氧区居前，回流污泥中的硝酸盐对厌氧区产生不利影响，为了避免该影响而开发的一些新工艺(如UCT等)趋于复杂化；④实际运转经验表明，按照缺氧—好氧两段设计的脱氮工艺系统也常常表现出良好的除磷能力［2、3］。因此，常规生物脱氮除磷工艺(A1/A2/O)布置的合理性值得进一步探讨。 1 材料与方法 　　活性污泥取自污水生物脱氮除磷小型试验系统，污水取自实际城市污水。污水和污泥的性质见表1。 表1? 污水和污泥的性质 污泥 COD（mg/L) 400-800 MLSS(g/L) 3.0-4.0 BOD5(mg/L) 150-450 VSS/SS 0.60-0.64 TN(mg/L) 45-65 N含量（mgN/gVSS) 110-130 TP(mg/L) 2.5-10.0 P含量（mgN/gVSS) 48-60 VFA(mg/L) 25-173 SVI 180-230 2 试验结果与讨论 2 1短时厌氧环境及其对聚磷菌的影响　　短时厌氧环境在生物脱氮除磷系统中具有关键性作用，本试验目的是考察短时厌氧环境的生化特性及其对聚磷菌释、吸磷行为的影响。　　①试验采用2只完全相同的有机玻璃柱，有效体积均为30 L(见图1)。柱1装有随中心轴一起转动的弹性立体填料，柱2不装填料，由搅拌桨搅拌。电机转速为15～20 r/min，柱上方均设有盖板。 　　柱1作挂膜运行，HRT＝20～30 h，温度为24～29℃。为了单独考察城市污水在短时厌氧环境污水中VFA的变化，试验未引入小试系统活性污泥。柱内微生物完全为厌氧环境下由污水自然接种生长起来的厌氧或兼性细菌，显然其厌氧程度较一般脱氮除磷系统的厌氧区更为充分。柱2作为对比，未作任何处理。正式试验时，将两柱瞬时放空，注入新鲜污水，然后启动电机，每隔2h取样，分析污水中VFA随时间的变化规律，结果见图2。 　　 图2表明，在本试验条件下，短时厌氧环境并不能增加污水中VFA的量，在厌氧区放置填料则会加剧该区VFA的消耗。 　　根据厌氧消化理论，污水中的大分子有机物转化为VFA需要经历水解和产酸(产氢)两个过程。尽管早期的研究曾认为在此过程中兼性细菌属于优势种群，但关于生活污水污泥消化的研究指出，事实正好相反，专性厌氧细菌较兼性细菌多100倍以上。从总体上说，最重要的水解反应和发酵反应都是通过专性厌氧细菌进行的，同时由于专性厌氧细菌的生化效率很低，上述过程需要较长的水力停留时间。Andrews和Pearson(1965)曾利用溶解性有机和无机合成污水对厌氧发酵过程的VFA产生动力学规律进行了研究，结果表明，当 HRT ＝2.5 d时反应器的VFA浓度最高。　　本试验所采用的 HRT =2～3 h(这与生物除磷工艺厌氧区的HRT相近)，污水 COD 仅500mg/L左右。在这样的条件下，柱内实际上很难造就类似污泥消化那样的厌氧环境并培养出大量的专性厌氧菌，生物膜上的微生物主体仍为消耗VFA的兼性细菌，故而柱1的VFA数量不仅没有增加，反而消耗很快。柱2完全为污水，其微生物数量较少，所以其VFA在很长一段时间内基本上保持恒定。只是在一定时间以后，随着微生物的增殖，VFA才出现明显下降。本试验说明，就一般城市污水而言，短时厌氧区不会增加污水中VFA的量。　　② 将柱1、柱2放空，从小试系统好氧区末端取3 L混合液，与3 L污水混合后一分为二地分别装入柱1、柱2，然后启动电机；两柱厌氧运行2～3 h后取出填料和搅拌桨，并同时转入曝气状态每隔30 h取样分析比较两柱释磷、吸磷特点，结果见图3。 　　 　　　　 　　图3(a～d)是在不同时间利用实际污水进行的四组重复性试验。由于实际污水水质的变化，图3污水中的VFA浓度是依次下降的。图3(a、c)的厌氧历时为3 h，图3(b、d)的厌氧历时为2 h。　　该四组图表明：①在厌氧条件下进水VFA越高，柱1、柱2的释磷量越大，这与以往的认识是一致的。②柱1存在兼性生物膜，致使其厌氧环境较柱2更为充分。当VFA较多时，低ORP水平促使柱1聚磷菌以更快的速率吸收VFA合成PHB，同时释放出磷酸盐。由图