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污水處理傳統(tǒng)A2O工藝改進策略

傳統(tǒng)A²O工藝改進策略：

1、基于 SRT 矛盾的復合式 

A²/O工藝在傳統(tǒng) A²/O工藝的好氧區(qū)投加浮動載體填料， 使載體表面附著生長自養(yǎng)硝化菌，而 PAOs 和反硝化菌則處于懸浮生長狀態(tài)，這樣附著態(tài)的自養(yǎng)硝化菌的 SRT 相對獨立，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程度，還要考慮懸浮態(tài)污泥 含量降低對系統(tǒng)反硝化和除磷的負面影響。

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，當懸浮污泥 SRT 控制為 5 d 時，復合式 A²/O 工藝的硝化效果與傳統(tǒng)  A²/O工藝相比， 兩者的硝化效果無明顯差異，復合式  A²/O工藝的載 體填料不能完全獨立地發(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“碳源競爭”角度的工藝 

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

• 針對碳源競爭采取的解決策略，如補充外碳源、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 DO 殘余干擾釋磷、反硝化的問題， 可在好氧區(qū)末端增設適當容積的“非曝氣區(qū)”。 

a、補充外碳源 

補充外碳源是在不改變原有工藝池體結(jié)構及各功能區(qū)順序的情況下，針對短期內(nèi)因水質(zhì)波動引起碳源不足而提出的應急措施。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化合物；

2）可替代有機碳源，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）為碳源進行合成代謝時所需能量較大，使其更傾向于利用此類碳源進行分解代謝，如反硝化等。 

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

針對要解決的矛盾主體選擇合適的碳源投加點對系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和節(jié)能降耗至關重要。一般在厭氧區(qū)投加外碳源不僅能改善系統(tǒng)除磷效果，而且可增強系統(tǒng)的反硝化潛能；但是若反硝化碳源嚴重不足致使系統(tǒng) TN 脫除欠佳時， 應優(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 個優(yōu)勢：

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

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

c、JHB、UCT 及改良 UCT 工藝 

與分點進水倒置 A2 /O 工藝相比，JHB（亦稱 A+ A2 /O 工藝） 和 UCT 工藝的設計初衷是通過改變外回流位點以解決硝酸鹽、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， 污泥反硝化區(qū)的設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，對于低 C/N 進水而言， JHB 工藝污泥反硝化區(qū)的設置可能會引起后續(xù)各功能區(qū)的碳源不足，為此也有必要采用分點進水方式。 

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 對厭氧釋磷的干擾

在進水 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；而當進水 C/N 較低時， UCT 工藝中的缺氧區(qū)可能無法實現(xiàn)氮的完全脫除， 仍有部分硝酸鹽進入?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 個獨立區(qū)域，前缺氧區(qū)接受來自 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，進一步減少了硝酸鹽對厭氧釋磷的影響。

無論 UCT 還是 MUCT，回流系統(tǒng)的改變強化了 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，實現(xiàn)同步脫氮除磷。

3、兼顧 SRT 矛盾及“碳源競爭”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)為基礎的雙泥系統(tǒng)，能更好地滿足各功能微生物對環(huán)境、營養(yǎng)物質(zhì)及生存空間的最佳需 求。

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

對于 PAOs 的厭氧釋磷而言，因前端的污泥單元不承擔硝化功能，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 SRT 硝化菌以生物膜形式固著生長在填料表面而短SRT 的 PAOs 和反硝化菌呈懸浮態(tài)生長在前端的污泥單元，實現(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：進入缺氧區(qū)的優(yōu)質(zhì)碳源（VFAs 和 PHAs）含量及來自 BAF 的內(nèi)回流硝化液中的硝酸鹽含量。

當進水 C/N 較高時，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)反硝化效果也相應提高，但升高幅度卻呈遞減趨勢；

而當進水 C/N 較低時，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 對電子受體的競爭機制，適當提高內(nèi)回 流硝酸鹽負荷的方式刺激反硝化聚磷菌（DPAOs） 的優(yōu)勢生長，使其以硝酸鹽為電子受體，并以 PHAs 為電子供體進行同步反硝化脫氮除磷，實現(xiàn)“一碳 兩用”，同時可節(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上，增設獨立的生物膜硝化反應器，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器、生物膜硝化反應器組成。

該工藝正常運行時主要完成 4 個操作過程：

1） 進水、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，借助高負荷梯 度產(chǎn)生的“選擇壓力”篩選出具有良好絮凝性的細 菌，并使 PAOs 厭氧釋磷。此時，主反應器在曝氣攪 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

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

3）再曝氣（可選做）

吹脫污泥中包裹的氮氣以利于泥水分離，也 可強化 PAOs 的好氧攝磷；

4）靜止沉淀、潷水

靜止沉淀的同時排出富磷污泥。此工藝獨立硝化反應單元的設置消除了 SRT 與 硝化的高度關聯(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2個反應區(qū)——接觸區(qū)和混合區(qū)。

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