厌氧池聚磷菌和缺氧池反硝化细菌属于短泥龄微

  A2O生物脱氮除磷工艺流程如图1,污水与回流污泥混合后进入厌氧池,在兼性厌氧菌的作用下,部分易降解的大分子有机物转化为小分子的VFA,聚磷菌吸收这些小分子物质合成PHB并储存在细胞内,同时将细胞内的聚合磷酸盐水解成正磷酸盐释放到水中,在厌氧段部分BOD被去除。厌氧池出水和从好氧池内回流的NO-x-N进入缺氧池被反硝化细菌利用污水中的有机物还原成N2去除,有机物和 NO-x-N都得到去除。混合液从缺氧池进入好氧池后主要完成有机物的进一步去除、有机氮氨化、氨氮硝化,同时聚磷菌分解体内的PHB获取能量供自身生长繁殖,并超量吸收溶解性的正磷酸盐以聚合磷酸盐的形式储存于体内,最后二沉池通过排除富磷污泥使磷得到去除。

  (1) 污水首先进入厌氧段,充分发挥了厌氧菌群对高浓度、较难降解有机物的降解优势,适合混有工业废水的城市污水处理,污泥产量少。

  (2) 简化了处理流程,增加了处理功能,是最简单的脱氮除磷工艺,减少了水力停留时间。

  (3) 在厌氧-缺氧-好氧交替运行下,丝状菌不会大量繁殖,SVI一般小于100,不会发生污泥膨胀。

  (4) 剩余污泥中的磷含量一般可达污泥干重的6%~7% ,具有很高的肥效。

  A2O脱氮除磷涉及硝化反硝化、吸磷释磷等多个生化反应,每个反应对环境条件、基质类型、微生物组成要求不同,脱氮除磷各过程相互制约,因此了解工艺控制要素及其对脱氮除磷的影响很有必要。

  A2O工艺运行中系统污泥浓度和泥龄对脱氮除磷有重要影响,研究表明,当厌氧池、缺氧池、好氧池中的MLSS维持在3000~3800mg˙L,且三个反应器中的MLSS值接近时,系统具有较好的脱氮除磷效果。厌氧池聚磷菌和缺氧池反硝化细菌属于短泥龄微生物,短泥龄有利于除磷和反硝化,一般缺氧池的泥龄为3~5d,好氧池中自养硝化细菌增殖速度慢,世代周期长,要使自养硝化细菌在系统中维持一定的数量,成为优势菌群,好氧段需要20~30d的长泥龄,但同时长泥龄使含磷污泥的排放过少,且在较高的泥龄下聚磷菌为维持生命活动分解聚合磷酸盐,可能使磷从含磷污泥里重新释放出来,不利于系统除磷,一般系统若以除磷为主要目的,泥龄可控制在6~8d,另外,反硝化聚磷菌的发现使系统在缺氧段脱氮的同时也能使磷得到部分去除,研究发现,当系统的SRT在 15d时缺氧段具有较高的脱氮除磷效果。为了兼顾脱氮除磷,建议污泥龄为硝化菌的最小世代期的2倍以上,权衡考虑将污泥龄控制在8~15d较合适。

  脱氮除磷过程中反硝化细菌和聚磷菌是混合共生的,相互竞争碳源,且反硝化细菌会优先摄取碳源,厌氧段碳源不足会抑制聚磷菌的释磷,从而导致最终除磷效果变差,为了保证良好的除磷效果,厌氧段需要有充足的可供聚磷菌吸收的碳源,一般将厌氧池( SP/SBOD) 控制在0.06以内,污泥负荷控0.10kgBOD5 /( kgMLSS˙d) 以上。缺氧池内异养型兼性厌氧反硝化细菌需要足够的有机物作为电子供体,以NO-x-N为电子受体,将回流混合液中的NO-x-N还原成 N2,完成系统的脱氮,因此缺氧池需要一定的C/N,根据工程实践经验,当COD/TKN大于8时,脱氮率可达80% 。

  好氧池碳源不宜过多,过多的碳源会促使好氧池内异养型好氧细菌成为优势菌群,抑制自养型硝化细菌的硝化作用,对系统脱氮产生负面影响,好氧池应将污泥负荷控制在0.15kgBOD5/( kgMLSS˙d)以下。系统运行过程中应定期核算污水进水水质是否满足BOD5/TKN大于4,BOD5/TP大于20的要求,否则需要补充碳源。在碳源分配上,厌氧池、缺氧池、好氧池呈递减趋势,厌氧池需要过多的碳源,缺氧池碳源充足,好氧池碳源较低。

  为了防止进入二沉池的混合液发生反硝化或释磷,引起污泥上浮,影响出水水质和除磷效果,进入沉淀池的混合液中通常保证一定的DO浓度,且好氧池DO 不足会抑制硝化菌的生长,其对DO的最低忍受极限为0.5~0.7mg˙L.

  增加溶解氧有利于硝化作用的进行,好氧末端DO对A2O工艺脱氮除磷的影响,结果表明随着末端DO的增大,系统硝化速率提高,NH+4-N的去除率从60%升高到90%以上,TN的去除率从54%升高到67% ,总磷的去除率也有所提高,好氧池的DO2mg˙L以后,硝化速率开始减缓,继续增大DO对硝化进程不仅没有大幅加快,还可能使回流污泥和回流混合液中DO浓度偏高,不利于厌氧段释磷和缺氧段反硝化,根据实践经验将好氧段DO控制在2mg˙L为宜,最高不超过3mg˙L 。缺氧段DO会与硝酸盐竞争电子供体,较高的DO还会影响硝酸盐还原酶的合成及活性,一般缺氧段的DO不超过0.5mg˙L为宜。绝对的厌氧环境有利于聚磷菌的释磷,但回流污泥不可避免的带入部分DO和NO-x-N,实际操作中厌氧段DO0.2mg˙L即可。

  好氧池出水回流至缺氧池用于脱氮,回流比越大,脱氮效果越好,但较大的回流比增大了能源消耗,提高了处理成本,研究发现当R超过300%时,脱氮率可达到75%以上。

  二沉池污泥回流到厌氧池以维持各段合适的污泥浓度,保证整个生化反应的正常进行。污泥回流比增大,泥龄增长,有利于自养型硝化细菌的增长,硝化作用良好,但回流污泥中过多的NO-x-N进入厌氧池不但破坏了厌氧环境,还会与聚磷菌竞争碳源,影响除磷效果。厌氧区NO-x-N浓度超过1.5mg˙L-1时,释磷会受到抑制。相反污泥回流比减小,好氧段因硝化不完全也会导致脱氮效果不佳。一般污泥回流比在60%-100%为宜,最低不少于40%。

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