厭氧與好氧結(jié)合

1、 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。的發(fā)展?jié)摿土己玫膽?yīng)用前景。a. 厭氧好氧處理工藝厭氧好氧處理工藝（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)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；廢水、污泥膨脹的控制；b. 缺氧好氧處理工藝缺氧好氧處理工藝（A2-O) 生物脫氮、廢水中有機(jī)物的水解；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厭氧缺

2、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。生物脫氮除磷、含難降解有機(jī)物的工業(yè)廢水。v 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)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。起污水中磷含量增高的主要原因之一。v 在常規(guī)二級(jí)生物處理系統(tǒng)中，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所需要的著微生物菌體的合成，磷作為微生物正常生長所需要的元素成為微生物的組分，并隨

3、著剩余污泥的排放將磷從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，微生物正常生長時(shí)活性污泥含磷量一般為污泥干重的時(shí)活性污泥含磷量一般為污泥干重的1.5%-2.3%，由于進(jìn)，由于進(jìn)水水BOD5/TP（總磷）的比值、泥齡、污泥處理方法及處（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理液回流量等因素的不同，通過剩余污泥的排放僅能獲得得10%-30%的除磷效果。的除磷效果。v 假設(shè)初沉池出水的假設(shè)初沉池出水的BOD5濃度為濃度為140mg/L溶解磷濃度為溶解磷濃度為8mg/L

4、，剩余污泥產(chǎn)率為，剩余污泥產(chǎn)率為0.6gVSS/gBOD5，生物處理過程，生物處理過程將有將有1.2-1.7mg/L的磷去除，去除率為的磷去除，去除率為1521。v采用污水生物除磷技術(shù)，一般磷的去除率可達(dá)到采用污水生物除磷技術(shù)，一般磷的去除率可達(dá)到8090，較好情況下出水總磷可低于，較好情況下出水總磷可低于1mg/L。要將污水中的磷。要將污水中的磷降低到降低到0.5 mg/L以下，僅僅采用生物除磷則比較困難以下，僅僅采用生物除磷則比較困難 ，往，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

5、用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)競爭中取得優(yōu)勢，使污泥的含磷群體能在處理系統(tǒng)的基質(zhì)競爭中取得優(yōu)勢，使污泥的含磷量達(dá)到量達(dá)到37，然后將這些細(xì)胞隨污泥排除處理系統(tǒng)。，然后將這些細(xì)胞隨污泥排除處理系統(tǒng)。v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)，在磷菌）吸

6、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，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)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。能保證較好的除磷性能。a.厭氧區(qū)厭氧

7、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)菌將溶解性解性BOD轉(zhuǎn)化成轉(zhuǎn)化成VFAs（低分子有機(jī)物）；（低分子有機(jī)物）；生物聚磷菌（或稱除磷菌）獲得生物聚磷菌（或稱除磷菌）獲得VFA：這些細(xì)菌吸收厭氧區(qū)產(chǎn)生的或：這些細(xì)菌吸收厭氧區(qū)產(chǎn)生的或來自原污水的來自原污水的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，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。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。磷酸鹽的釋放。b.好氧區(qū)好氧區(qū)磷的吸收：細(xì)菌

8、從污水中超量攝取磷，并儲(chǔ)存于細(xì)胞中形成磷的過量磷的吸收：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)的程中細(xì)胞內(nèi)存儲(chǔ)的PHB的氧化代謝產(chǎn)生。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。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)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。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)可按簡化的方程式描述：在好氧條件下聚合磷的累計(jì)可按簡化的方程式描述：C2

9、H4O2+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)細(xì)胞物質(zhì) 聚合磷聚合磷在厭氧條件下聚合磷酸鹽的降解可簡示如下：在厭氧條件下聚合磷酸鹽的降解可簡示如下：2C2H4O2+(HPO3)+H2O (C2H4O2)2+PO43-+3H+ 聚合磷聚合磷 儲(chǔ)存的有機(jī)物儲(chǔ)存的有機(jī)物1.厭氧階段：吸收乙酸的動(dòng)力學(xué)可大致用厭氧階段：吸收乙酸的動(dòng)力學(xué)可大致用Monod方程描述：方程描述：式中：式中：KHAc: 乙酸吸收常數(shù)；乙酸吸收常數(shù)； SHAc: 乙酸濃度；乙酸濃度； KS,Hac:乙酸去除的飽

10、和濃度；乙酸去除的飽和濃度； XB,PAO: 聚磷菌（聚磷菌（PAO）的濃度。）的濃度。vPO4:乙酸鹽與磷酸鹽之間的化學(xué)計(jì)量系數(shù)（乙酸鹽與磷酸鹽之間的化學(xué)計(jì)量系數(shù)（2mol HAc/mol P)PAOBHAcSHAcHAcHAcXKSSKr,HAcV,PAOBHAcSHAcHAcHAcPOHAcXKSSKvr,4,PO4V,2. 好氧階段：磷酸鹽的吸收速率可用好氧階段：磷酸鹽的吸收速率可用Monod方程描述：方程描述：式中：式中： umax,P:聚磷菌的最大比增長速率；聚磷菌的最大比增長速率； Ymax,P: 最大產(chǎn)率系數(shù)最大產(chǎn)率系數(shù); SPO4: 磷酸鹽磷的濃度；磷酸鹽磷的濃度； KS,P

11、O4: 磷酸鹽磷的飽和常數(shù)。磷酸鹽磷的飽和常數(shù)。 對生物除磷過程反應(yīng)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行更詳細(xì)描述的模型是對生物除磷過程反應(yīng)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行更詳細(xì)描述的模型是IAWQ ASM2模型。模型。4,4,44max,max,POBPOSPOPOPPXKSSYrPO4V, 聚磷菌對環(huán)境因素的相應(yīng)與反硝化菌、好氧異養(yǎng)菌相似。聚磷菌對環(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：為了能夠積累聚合磷，以下條件十分重要： a. 厭氧厭氧/好氧的交替條件；好氧的交替條件； b. 厭氧階段不存在硝酸鹽（化合態(tài)氧）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。反

12、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而影響了聚磷菌的代謝, 1molNO3-反硝化消耗反硝化消耗1.26molHAc。 c. 厭氧段不存在厭氧段不存在O2； d. 充足的碳源：充足的碳源：TBOD5/TP：15-20：1 e. 溫度：溫度： 5 f. pH: 6.5-8.0 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。一般的池

13、容。一般情況下厭氧區(qū)和好氧區(qū)分別被分隔成情況下厭氧區(qū)和好氧區(qū)分別被分隔成24個(gè)格。進(jìn)水與回流個(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?yún)^(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。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。 厭氧好氧（無硝化）二沉池進(jìn)水污泥回流剩余污泥出水為了達(dá)到同時(shí)除磷脫氮的目的

14、，可采用稱為具有為了達(dá)到同時(shí)除磷脫氮的目的，可采用稱為具有硝化功能的硝化功能的A1/O變型工藝，也就是在變型工藝，也就是在A1/O工藝的厭氧工藝的厭氧區(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反硝化脫氮。這樣就構(gòu)成了既除磷又脫氮的厭氧/缺缺氧氧/好氧系統(tǒng)（好氧系統(tǒng)（Anaerobic/Anoxic/Oxic），簡稱），簡稱A2/O工藝工藝 。缺氧好氧（硝化）二沉池進(jìn)水回流污泥剩余污泥出水厭氧混合液回流A A2 2

15、/O/O系統(tǒng)的運(yùn)行條件系統(tǒng)的運(yùn)行條件 項(xiàng)目項(xiàng)目 平均流量平均流量 平均停留時(shí)間及格數(shù)平均停留時(shí)間及格數(shù) MLSS 泥齡泥齡 溫度溫度 污泥處理污泥處理 （mm3 3/d/d） 厭氧厭氧 好氧（好氧（h h）（mg/L）（d d） （） 參數(shù)參數(shù) 12200 1.8(3) 6.7(4) 2600 16-24 10-17 12200 1.8(3) 6.7(4) 2600 16-24 10-17 厭氧消化厭氧消化運(yùn)行結(jié)果運(yùn)行結(jié)果 單位單位 (mg/L) BOD 5 NH4-N NO3-N TP SS 進(jìn)水進(jìn)水 143 26.1 2.7 5.2 61 出水出水 12.9 8.9 9.7 0.6 3.7

16、各種脫氮除磷工藝：各種脫氮除磷工藝：q Bardenpho工藝工藝q UCT工藝工藝q Phoredox工藝工藝 q VIP脫氮除磷工藝脫氮除磷工藝 （Virginia Initiative Plant） q 氧化溝工藝脫氮除磷氧化溝工藝脫氮除磷q 間歇式活性污泥法（間歇式活性污泥法（SBR）的脫氮除磷）的脫氮除磷 q ICEAS工藝工藝 q 循環(huán)活性污泥處理法（循環(huán)活性污泥處理法（CAST）工藝）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

17、法的方式運(yùn)行。法的方式運(yùn)行。 美國密執(zhí)安州美國密執(zhí)安州Ann Arbor污水處理廠污水處理廠8是一座處理能力為是一座處理能力為12萬噸萬噸/天的城市污水處理廠。由于該廠地處美國密執(zhí)安湖的上天的城市污水處理廠。由于該廠地處美國密執(zhí)安湖的上游，處理后出水的水質(zhì)要求見下表：游，處理后出水的水質(zhì)要求見下表： Ann Arbor污水處理廠進(jìn)、出水水質(zhì)要求（單位：污水處理廠進(jìn)、出水水質(zhì)要求（單位：mg/L） 項(xiàng)目項(xiàng)目 BOD5 SS NH3N TP 進(jìn)水進(jìn)水 159 182 14.9 5.4 出水出水 10 10 2 0.6 該廠的特點(diǎn)是對各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)的去除率都要求較高，該廠的特點(diǎn)是對各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)的去除率

18、都要求較高，BOO5、SS、NH3N和和TP的去除率分別要求為的去除率分別要求為93.7%，94.5%，86.6%和和88.9% 。 1994年開始采用優(yōu)化運(yùn)行方法，并在年開始采用優(yōu)化運(yùn)行方法，并在1995年全部實(shí)施，出水年全部實(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。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。 圖中圖中1993年未采用優(yōu)化方法時(shí)從年未采用優(yōu)化方法時(shí)從6月月1日到日到9月月30日出水中日出水中TP超標(biāo)率為超標(biāo)率為50，即一半的運(yùn)行日期，即一半的運(yùn)行日期TP超標(biāo)，最大濃度超標(biāo)，最大濃度（1.72mg/L）超過排放標(biāo)準(zhǔn)（）超過排放標(biāo)準(zhǔn)（0.6mg/L）186。

19、采用優(yōu)化的。采用優(yōu)化的化學(xué)法與生物法結(jié)合的處理工藝后，化學(xué)法與生物法結(jié)合的處理工藝后，1995年年6月月1日到日到9月月30日日出水中出水中TP超標(biāo)率為超標(biāo)率為7，最大濃度（，最大濃度（0.67mg/L）超過排放標(biāo)準(zhǔn)）超過排放標(biāo)準(zhǔn)（0.6mg/L）11。00.20.40.60.811.21.41.61.821611162126161116212631510152025304914192429時(shí)間（日期）出水T P (mg/l) 采用優(yōu)化工藝前平均采用優(yōu)化工藝前平均FeCl3的投加量為的投加量為89.5噸噸/月，而優(yōu)化后月，而優(yōu)化后FeCl3的投的投加量為加量為29.6噸噸/月，藥耗月，藥耗降低降低66.9%，同時(shí)保證了，同時(shí)保證了出水總磷達(dá)標(biāo)。出水總磷達(dá)標(biāo)。 閱讀：閱讀：Richard I. Sedl