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污水處理傳統(tǒng)A2O工藝改進(jìn)策略

傳統(tǒng)A²O工藝改進(jìn)策略：

1、基于 SRT 矛盾的復(fù)合式 

A²/O工藝在傳統(tǒng) A²/O工藝的好氧區(qū)投加浮動(dòng)載體填料， 使載體表面附著生長(zhǎng)自養(yǎng)硝化菌，而 PAOs 和反硝化菌則處于懸浮生長(zhǎng)狀態(tài)，這樣附著態(tài)的自養(yǎng)硝化菌的 SRT 相對(duì)獨(dú)立，其硝化速率受短 SRT 排泥的影響較小，甚至在一定程度上得到強(qiáng)化。 

懸浮污泥 SRT、填料投配比及投配位置的選擇不僅要考慮硝化的增強(qiáng)程度，還要考慮懸浮態(tài)污泥 含量降低對(duì)系統(tǒng)反硝化和除磷的負(fù)面影響。

載體填料的投配并不意味可大幅度增加系統(tǒng)排泥量，縮短懸浮污泥 SRT 以提高系統(tǒng)除磷效率；相反，SRT 的 縮短可能降低懸浮態(tài)污泥（MLSS）含量，從而影響 系統(tǒng)的反硝化效果，甚至造成除磷效果惡化。 

研究表明，當(dāng)懸浮污泥 SRT 控制為 5 d 時(shí)，復(fù)合式 A²/O 工藝的硝化效果與傳統(tǒng)  A²/O工藝相比， 兩者的硝化效果無(wú)明顯差異，復(fù)合式  A²/O工藝的載 體填料不能完全獨(dú)立地發(fā)揮其硝化性能；若再降低懸浮污泥 SRT 則因系統(tǒng)懸浮污泥含量的降低致使 硝酸鹽積累，影響厭氧磷的正常釋放。 

2、基于“碳源競(jìng)爭(zhēng)”角度的工藝 

解決傳統(tǒng)  A²/O工藝碳源競(jìng)爭(zhēng)及其硝酸鹽和 DO 殘余干擾釋磷或反硝化的問(wèn)題，主要集中在 3 方面：

• 針對(duì)碳源競(jìng)爭(zhēng)采取的解決策略，如補(bǔ)充外碳源、反硝化和釋磷 重新分配碳源（如倒置  A²/O工藝）等；

• 解決硝酸鹽干擾釋磷提出的工藝改革，如 JHB、UCT、MUCT 等工藝；

• 針對(duì) DO 殘余干擾釋磷、反硝化的問(wèn)題， 可在好氧區(qū)末端增設(shè)適當(dāng)容積的“非曝氣區(qū)”。 

a、補(bǔ)充外碳源 

補(bǔ)充外碳源是在不改變?cè)泄に嚦伢w結(jié)構(gòu)及各功能區(qū)順序的情況下，針對(duì)短期內(nèi)因水質(zhì)波動(dòng)引起碳源不足而提出的應(yīng)急措施。一般供選擇的碳源可分為 2 類：

1）甲醇、乙醇、葡萄糖和乙酸鈉等有機(jī)化合物；

2）可替代有機(jī)碳源，如厭氧消化污泥上清液、 木屑、牲畜或家禽糞便及含高碳源的工業(yè)廢水等。相對(duì)糖類、纖維素等高碳物質(zhì)而言，因微生物以低分子碳水化合物（如，甲醇、乙酸鈉等）為碳源進(jìn)行合成代謝時(shí)所需能量較大，使其更傾向于利用此類碳源進(jìn)行分解代謝，如反硝化等。 

任何外碳源的投加都要使系統(tǒng)經(jīng)歷一定的適應(yīng)期，方可達(dá)到預(yù)期的效果。

針對(duì)要解決的矛盾主體選擇合適的碳源投加點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和節(jié)能降耗至關(guān)重要。一般在厭氧區(qū)投加外碳源不僅能改善系統(tǒng)除磷效果，而且可增強(qiáng)系統(tǒng)的反硝化潛能；但是若反硝化碳源嚴(yán)重不足致使系統(tǒng) TN 脫除欠佳時(shí)， 應(yīng)優(yōu)先考慮向缺氧區(qū)投加。

b、倒置  A²/O 工藝及其改良工藝 

傳統(tǒng)  A²/O工藝以犧牲系統(tǒng)的反硝化速率為前提，優(yōu)先考慮釋磷對(duì)碳源的需求，而將厭氧區(qū)置于工藝前端，缺氧區(qū)后置，忽視了釋磷本身并非除磷工藝的目的所在。

從除磷角度分析可知，倒置 A²/O 工藝還具有 2 個(gè)優(yōu)勢(shì)：

• “饑餓效應(yīng)”。PAOs厭氧釋磷后直接進(jìn)入生化 效率較高的好氧環(huán)境，其在厭氧條件下形成的攝磷驅(qū) 動(dòng)力可以得到充分地利用。

• “群體效應(yīng)”。允許所有 參與回流的污泥經(jīng)歷完整的釋磷、攝磷過(guò)程。然而有研究者認(rèn)為，倒置 A2 /O 工藝的布置形式。

c、JHB、UCT 及改良 UCT 工藝 

與分點(diǎn)進(jìn)水倒置 A2 /O 工藝相比，JHB（亦稱 A+ A2 /O 工藝） 和 UCT 工藝的設(shè)計(jì)初衷是通過(guò)改變外回流位點(diǎn)以解決硝酸鹽、DO殘余干擾釋磷。 

JHB 工藝中的氮素的脫除主要發(fā)生在污泥反硝化區(qū)和缺氧區(qū)，且兩者的脫除量相當(dāng)， 污泥反硝化區(qū)的設(shè)置改變了氮素在各功能區(qū)的分配比例，使厭氧區(qū)能夠更好地專注于釋磷。

與倒置 A2 /O 工藝相同，對(duì)于低 C/N 進(jìn)水而言， JHB 工藝污泥反硝化區(qū)的設(shè)置可能會(huì)引起后續(xù)各功能區(qū)的碳源不足，為此也有必要采用分點(diǎn)進(jìn)水方式。 

與倒置 A2 /O 工藝不同，UCT 工藝是在不改變傳統(tǒng) A2 /O 工藝各功能區(qū)空間位置的情況下，污泥先回流至缺氧區(qū)，使其經(jīng)歷反硝化脫氮后，再通過(guò)缺氧區(qū)的混合液回流至厭氧區(qū)，避免了回流污泥中硝酸鹽、DO 對(duì)厭氧釋磷的干擾

在進(jìn)水 C/N 適中的情況 下，缺氧區(qū)的反硝化作用可使回流至厭氧區(qū)的混合液中硝酸鹽的含量接近于 0；而當(dāng)進(jìn)水 C/N 較低時(shí)， UCT 工藝中的缺氧區(qū)可能無(wú)法實(shí)現(xiàn)氮的完全脫除， 仍有部分硝酸鹽進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)，因此又產(chǎn)生了改良 UCT 工藝（MUCT）。 

與 UCT 工藝相比，MUCT 將傳統(tǒng) A2 /O 工藝中 的缺氧區(qū)分隔為 2 個(gè)獨(dú)立區(qū)域，前缺氧區(qū)接受來(lái)自 二沉池的回流污泥，后缺氧區(qū)接受好氧區(qū)的硝化液， 從而使外回流污泥的反硝化與內(nèi)回流硝化液的反硝 化完全分離，進(jìn)一步減少了硝酸鹽對(duì)厭氧釋磷的影響。

無(wú)論 UCT 還是 MUCT，回流系統(tǒng)的改變強(qiáng)化了 厭氧、缺氧的交替環(huán)境，使其與 JHB 一樣，缺氧區(qū)容易富集反硝化 PAOs，實(shí)現(xiàn)同步脫氮除磷。

3、兼顧 SRT 矛盾及“碳源競(jìng)爭(zhēng)”工藝 

（一）新型雙污泥脫氮除磷工藝 

新型雙污泥脫氮除磷工藝（PASF）工藝也可謂是傳統(tǒng) A2/O 與曝氣生物濾池（BAF）的組合工藝， 是以分相培養(yǎng)為基礎(chǔ)的雙泥系統(tǒng)，能更好地滿足各功能微生物對(duì)環(huán)境、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及生存空間的最佳需 求。

在工藝設(shè)計(jì)及運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)縮短前端 A2 /O 工藝好氧區(qū)的 HRT，將硝化過(guò)程從中分離而順序“嫁接”于二沉池后端的 BAF。

對(duì)于 PAOs 的厭氧釋磷而言，因前端的污泥單元不承擔(dān)硝化功能，在理想條件下外回流污泥中不含有硝酸鹽，為 PAOs 釋磷創(chuàng)造了良好的“壓抑”環(huán)境，使其優(yōu)先利用原水中的 VFAs 類物質(zhì)合成 PHAs 并釋放磷；

再者，也因長(zhǎng) SRT 硝化菌以生物膜形式固著生長(zhǎng)在填料表面而短SRT 的 PAOs 和反硝化菌呈懸浮態(tài)生長(zhǎng)在前端的污泥單元，實(shí)現(xiàn)了硝化菌與反硝化菌、PAOs 等功 能微生物的 SRT 分離，緩解了 SRT 矛盾。 

決定缺氧區(qū)反硝化效果的因素主要有2個(gè)：進(jìn)入缺氧區(qū)的優(yōu)質(zhì)碳源（VFAs 和 PHAs）含量及來(lái)自 BAF 的內(nèi)回流硝化液中的硝酸鹽含量。

當(dāng)進(jìn)水 C/N 較高時(shí)，硝酸鹽成為反硝化的限制因子，隨著內(nèi)回流比的增大缺氧區(qū)異養(yǎng)反硝化效果也相應(yīng)提高，但升高幅度卻呈遞減趨勢(shì)；

而當(dāng)進(jìn)水 C/N 較低時(shí)，因碳源成為反硝化的限制因子，根據(jù)異養(yǎng)反硝化菌和反 硝化 PAOs 對(duì)電子受體的競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，適當(dāng)提高內(nèi)回 流硝酸鹽負(fù)荷的方式刺激反硝化聚磷菌（DPAOs） 的優(yōu)勢(shì)生長(zhǎng)，使其以硝酸鹽為電子受體，并以 PHAs 為電子供體進(jìn)行同步反硝化脫氮除磷，實(shí)現(xiàn)“一碳 兩用”，同時(shí)可節(jié)省系統(tǒng)的能耗，減少污泥產(chǎn)量。 

（二）、雙循環(huán)兩相生物處理工藝 

雙循環(huán)兩相生物處理工藝（BICT）是在序批式活性污泥法的基礎(chǔ)上，增設(shè)獨(dú)立的生物膜硝化反應(yīng)器，使自養(yǎng)硝化菌與反硝化菌、PAOs 等異養(yǎng)菌分相培養(yǎng)，以克服脫氮與除磷間的 SRT 矛盾及硝酸鹽、 DO 干擾釋磷而開(kāi)發(fā)的污水處理新工藝，其主體單元由厭氧生物選擇器、序批式懸浮污泥主反應(yīng)器、生物膜硝化反應(yīng)器組成。

該工藝正常運(yùn)行時(shí)主要完成 4 個(gè)操作過(guò)程：

1） 進(jìn)水、曝氣攪拌 + 污泥回流

原水與沉淀池的回流污泥在厭氧生物選擇器內(nèi)混合接觸，借助高負(fù)荷梯 度產(chǎn)生的“選擇壓力”篩選出具有良好絮凝性的細(xì) 菌，并使 PAOs 厭氧釋磷。此時(shí)，主反應(yīng)器在曝氣攪 拌的作用下，完成 COD 的去除及 PAOs 的超量攝磷； 

2）缺氧攪拌 + 硝化液回流

主反應(yīng)器接受來(lái)自生物膜反應(yīng)器的硝化液，在機(jī)械攪拌作用下，完成反硝化脫氮，同時(shí)被擠出的混合液進(jìn)入沉淀池，經(jīng)沉淀分離后上清液進(jìn)入生物膜硝化反應(yīng)器；

3）再曝氣（可選做）

吹脫污泥中包裹的氮?dú)庖岳谀嗨蛛x，也 可強(qiáng)化 PAOs 的好氧攝磷；

4）靜止沉淀、潷水

靜止沉淀的同時(shí)排出富磷污泥。此工藝獨(dú)立硝化反應(yīng)單元的設(shè)置消除了 SRT 與 硝化的高度關(guān)聯(lián)性，SRT 不再是影響系統(tǒng)脫氮效率 的限制因子。

（三）、BCFS 工藝 

BCFS 工藝（Biologische Chemische Fosfaat Stikstof verwijdering） 可實(shí)現(xiàn)磷的完全去除和氮的最佳脫除。

與 UCT 工藝相比，BCFS 工藝在主流線上增設(shè)2個(gè)反應(yīng)區(qū)——接觸區(qū)和混合區(qū)。

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