A2O工藝廢水處理課程設計

1、第1頁1A2/0法脫氮除磷的工藝在水處理中的作用1.1 A 2/0工藝簡介A2/O是An aerobic- Ano xic 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，A2/O工藝是在一個處理系統(tǒng)中同時具有厭氧區(qū)、缺氧區(qū)、好氧區(qū)，能 夠同時做到脫氮、除磷和有機物的降解，其基本工藝流程如下圖所示：ROD去除、硝優(yōu)沉淀池由圖可知，污水首先進入?yún)捬鯀^(qū)，兼性厭氧發(fā)酵細菌將污水中可生物降解的有機物 轉(zhuǎn)化為VFA （揮發(fā)性脂肪酸類）這類低分子發(fā)酵中間產(chǎn)物。而聚磷菌可將其體內(nèi)存儲的 聚磷酸鹽分解，所釋放的能量可供好氧的聚磷菌在厭氧環(huán)境下維持生存，另一部分能量 還可供聚磷菌主動吸收環(huán)境中的

2、VFA類分子有機物，并以PHB （聚B羥丁酸）的形式 在其體內(nèi)儲存起來。隨后污水進入缺氧區(qū)，反硝化菌就利用好氧區(qū)回流混合液帶來的硝 酸鹽，以及污水中可生物降解有機物作碳源進行反硝化，達到同時降低BOD5與脫氮的目的。接著污水進入曝氣的好氧區(qū)，聚磷菌在吸收、利用污水中殘剩的可生物降解有機 物的同時，主要是通過分解體內(nèi)儲存的 PHB釋放能量來維持其生長繁殖。同時過量的 攝取周圍環(huán)境中溶解磷，并以聚磷的形式在體內(nèi)儲積起來，使出水中溶解磷濃度達到最 低。而有機物經(jīng)厭氧區(qū)、缺氧區(qū)分別被聚磷菌和反硝化細菌利用后，到達好氧區(qū)時濃度 已相當?shù)?，這有利于自養(yǎng)型硝化菌的生長繁殖，并通過消化作用將氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽。

3、 非除磷的好養(yǎng)性異養(yǎng)菌雖然也能存在，但他在厭氧區(qū)中受到嚴重的壓抑，在好氧區(qū)又得 不到充足的營養(yǎng)，因此在與其他生理類群的微生物競爭中處于相對劣勢。排放的剩余污 泥中，由于含有大量能超量儲積聚磷的聚磷菌，污泥含磷量可以達到6% （干重）以上。從以上分析可以看出 A2/O 工藝具有同步脫氮除磷的功能。1.2 A2/O 工藝的特點（1）A2/O 工藝中三種不同的環(huán)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；（2）在同時脫氮、除磷、去除有機物的工藝中，該工藝流程簡單，總水力停留時 間也較?。唬?）在厭氧 -缺氧 -好氧交替運行下，絲狀菌不會大量繁殖， SVI 一般小于

4、 100，不 會發(fā)生污泥膨脹；（ 4）污泥中磷的含量較高，一般為 2.5%以上；（5）厭氧 -缺氧池只需緩慢攪拌，使之混合，而以不增加溶解氧為度；（6）沉淀池要防止發(fā)生厭氧、缺氧狀態(tài)，以避免聚磷菌釋放磷而降低出水水質(zhì)和 反硝化產(chǎn)生氮氣而干擾沉淀；（ 7）脫氮效果受混合液回流比大小的影響，除磷效果受回流污泥中挾帶DO 和硝酸鹽氮的影響，因而脫氮除磷效率受到一定限制。1.2.1 A2/O 工藝的優(yōu)點A2/O 工藝的優(yōu)點是厭氧、缺氧、好氧交替運行，可以達到同時去除有機物、脫氮、 除磷的目的，而且這種運行狀況絲狀菌不宜生長繁殖，基本不存在污泥膨脹問題。 A2/O 工藝流程簡單，總水力停留時間少于其他同

5、類工藝，并且不需外加碳源，缺氧、缺氧段 只進行緩速攪拌，運行費用低。1.2.2 A2/O 工藝的缺點A2/O 工藝的缺點是除磷效果因受到污泥齡、回流污泥中挾帶的溶解氧和NO3-N 的限制，不可能十分理想；同時，由于脫氮效果取決于混合液回流比，而 A2/O 工藝的混 合液回流比不宜太高（200%,脫氮效果不能滿足較高要求。1.3 A2/O 工藝的影響因素1.3.1 溶解性有機底物濃度的影響由于厭氧段中聚磷菌只能利用可快速生物降解的有機物，若此類物質(zhì)濃度較低，聚磷菌則無法正常進行磷的釋放和吸收。研究表明，厭氧段進水S-TP和SB0D5的比值應小于 0.06。在缺氧段，若有機底物濃度較低，則反硝化脫

6、氮速率將因碳源不足而受抑制，一般 來講，廢(污)水中 C0D/TKN 值大于 8 時，氮的總?cè)コ士蛇_ 80%，工程設計中也可 按照B0D5/N0x N >4進行控制。1.3.2 污泥齡9 c的影響A2/0 工藝的污泥齡受兩方面影響， 其一是硝化菌世代時間的影響， 一般為 25d 左右； 其二是除磷主要通過剩余污泥排出系統(tǒng)， 要求 A2/0 工藝中污泥齡不宜過長， 應為 5-8d。 權衡兩方面，一般 A2/0 工藝污泥齡為 15-20d。1.3.3 溶解氧DO的影響A2/0 工藝的溶解氧應滿足三方面要求， 即好氧段氨氮完全氧化為硝態(tài)氮所需、 滿足 進水中有機底物的氧化所需及好氧段聚磷菌所

7、需。為防止DO過高而隨污泥回流和混合 液回流帶至厭氧段和缺氧段，造成厭氧不完全而影響聚磷菌的釋磷和缺氧段反硝化。一 般好氧段DO在1.5-2.0啞/L,厭氧段DO濃度小于0.2啞/L ,缺氧段DO濃度小于0.5 mg/L。1.3.4 硝化區(qū)和反硝化區(qū)容積比的影響硝化區(qū)和反硝化區(qū)容積比受盡水水質(zhì)、水溫等變化而變化。一般硝化區(qū)和反硝化區(qū) 容積比為(87)：( 23),但在水質(zhì)較差或脫氮要求較高時，該容積比最小為1 ： 1。1.3.5 有機底物污泥負荷Ns的影響好氧池Ns應不超過0.18 kg BOD5/(kg MLSS d),否則異養(yǎng)菌數(shù)數(shù)量超過硝化菌而抑 制硝化過程；而厭氧池的 Ns應大于0.1

8、0 kg BOD5/( kg MLSS d)，否則聚磷菌底物不足，除磷效果下降1.3.6 氮的污泥負荷影響氮的污泥負荷過高會對硝化菌產(chǎn)生抑制，一般小于0.05 kg TKN/( kg MLSS d),相應反應池內(nèi)污泥濃度 MLSS取3000-4000啞/L。137 污泥回流比R和混合液回流比Rn的影響污泥回流比R 一般為25%-100%,如果R太高，污泥將DO和硝態(tài)氮帶入?yún)捬醭靥?多，影響其厭氧狀態(tài)且反硝化產(chǎn)生，會抑制厭氧釋磷過程；如果 R 太低，則維持不了正 常的反應器內(nèi)污泥濃度，影響生化反應速率和處理效率。雖然提高混合液回流比Rn可以提高反硝化效果，但Rn過大，則大量曝氣池的DO 將被帶入

9、反硝化區(qū)，反而破壞了反硝化條件，且動力費用大。一般混合液回流比 Rn 根 據(jù)脫氮要求在 100%-600%左右。1.3.8 水溫的影響硝化菌生長的最適宜溫度為 30-35C，為避免硝化速率和有機底物好氧降解速率明 顯下降，水溫不宜低于10C ;反硝化脫氮最適溫度為20-38E，為避免硝酸鹽還原菌的 生長速率下降，水溫不宜低于15C。溫度對聚磷菌影響不大，因為聚磷菌有高溫菌、中溫菌和低溫菌三種，其中低溫菌 又有專性和兼性的，當水溫低于10C時，低溫兼性菌占優(yōu)勢，其繁殖速度受溫度影響較 小。1.3.9 堿度的影響硝化和反硝化過程分別消耗和產(chǎn)生堿度，影響 pH 值的變化。硝化過程最適 pH 值 為7

10、.8-8.4，當pH V6或pH>9時，硝化反應將停止；反硝化過程最適 pH值為6.5-7.5。 當系統(tǒng)堿度不足造成單元池內(nèi) pH 顯著波動時，需人為投加堿度。1.3.10 水力停留時間 HRT系統(tǒng)的總HRT為6-8h,由于厭氧段、缺氧段內(nèi)主要為異養(yǎng)菌群，對污染底物降解 速率較快，而好氧段內(nèi)為除碳異養(yǎng)菌和自養(yǎng)硝化菌，其中自養(yǎng)硝化菌代謝速率較慢，則 好氧段HRT較厭氧段和缺氧段要長，三個段的 HRT比為：厭氧段：缺氧段：好氧段 1 ： 1 ：( 3-4)。厭氧段、缺氧段都宜分成串聯(lián)的幾個方格，每個方格內(nèi)設置一臺機械攪拌機，一般 用葉片槳板或推進式攪拌機，所需功率按 3-5W/m3(污)水計

11、算。2 A2/0法脫氮除磷工藝參數(shù)的計算根據(jù)原始數(shù)據(jù)與基本參數(shù)，首先判斷是否可采用A2/O法。COD/TN=280/36=11.2 > 8,BOD5/TP=180/5=36> 20,符合條件。2.1設計參數(shù)計算(1) 水力停留時間HRT為t=8h。(2) BOD 污泥負荷為 Ns=0.18 kg BOD5/(kg MLSS*d)。(3) 回流污泥濃度為 Xr=10000啞/L。(4) 污泥回流比為50%。(5) 曝氣池混合液濃度r0 5 X I =>Xr=X10000=3333 mg/L 3.k /m31+R 1+0.52.2 求內(nèi)回流比RTN去除率為f Tn0”TN0二互蘭

12、 100% =80%25心 TN 區(qū) 1 0 % = 4 0 %1 -nT N 1-0.82.3 A2/O曝氣池容積計算(1) 有效容積 V I =Qt=6300 >8=50400m3(2) 池有效深度Hi=4.5m(3) 曝氣池有效面積1 V 50400cc cS總11200m 3Hi4.5(4) 分兩組，每組有效面積f , S總S=5600m32(5) 設5廊道曝氣池，廊道寬8m。單組曝氣池長度I, 1 S 5600 d ,亠 L11 4 m5 340(6) 各段停留時間Ai : A2 : O=1 : 1 : 42.4剩余污泥量WW=aQ 平 Lr-bVXv+SrQ 平 >50

13、%(1) 降解BOD產(chǎn)生的污泥量為6300 疋 24 W1 I =aQ 平 Lr=0.55 >>0.18-0.02)=10235.1 kg /d1.3(2) 內(nèi)源呼吸分解泥量 Xv I =fx=0.75 3300=2475=2.48 kg/m3 W2 I =bVXv=0.05 X50400 >2.48=6249.6 kg/d(3) 不可生物降解和惰性懸浮物(NVSS)該部分占TSS約50%，則6300 漢 24 W3 I =SrQ 平 >50%= (0.15-0.03) X>50%=6978.5 kg/d1.3(4) 剩余污泥量 W I =W1-W2+W3=10235.1-6249.6+6978.5=10964kg /d參考文獻1】 王郁，林逢凱主編 .水污染控制工程 M. 北京：化學工業(yè)出版社， 2007：347-350【2】 潘理黎，俞浙青編著環(huán)境工程CAD技術M.北京：化學工業(yè)出版社，2006: 152-1533】 雷樂成主編 .水處理新技術及工程設計 M. 北京：化學工業(yè)出版社， 2001： 246-2484】 成官文主編 .水污染控制工程 M. 北京：化學