A_O污水处理工艺流程.doc

A/O工艺——原理、特点及影响因素

1.基本原理  
  A/O是Anoxic/Oxic的缩写，它的优越性是除了使有机污染物得到降解之外，还具有一定的脱氮除磷功能，是将厌氧水解技术用为活性污泥的前处理，所以A/O法是改进的活性污泥法。
 A/O工艺将前段缺氧段和后段好氧段串联在一起，A段DO不大于0.2mg/L，O段DO=2～4mg/L。在缺氧段异养菌将污水中的淀粉、纤维、碳水化合物等悬浮污染物和可溶性有机物水解为有机酸，使大分子有机物分解为小分子有机物，不溶性的有机物转化成可溶性有机物，当这些经缺氧水解的产物进入好氧池进行好氧处理时，提高污水的可生化性，提高氧的效率；在缺氧段异养菌将蛋白质、脂肪等污染物进行氨化（有机链上的N或氨基酸中的氨基）游离出氨（NH3、NH4+），在充足供氧条件下，自养菌的硝化作用将NH3-N（NH4+）氧化为HO3-，通过回流控制返回至A池，在缺氧条件下，异氧菌的反硝化作用将NO3-还原为分子态氮（N2）完成C、N、O在生态中的循环，实现污水无害化处理。
2.主要工艺特点
1. 缺氧池在前，污水中的有机碳被反硝化菌所利用，可减轻其后好氧池的有机负荷，反硝化反应产生的减度可以补偿好氧池中进行硝化反应对碱度的需求。
2. 好氧在缺氧池之后，可以使反硝化残留的有机污染物得到进一步去除，提高出水水质。
3. BOD5的去除率较高可达90～95%以上，但脱氮除磷效果稍差，脱氮效率70～80%，除磷只有20～30%。尽管如此，由于A/O工艺比较简单，也有其突出的特点，目前仍是比较普遍采用的工艺。该工艺还可以将缺氧池与好氧池合建，中间隔以档板，降低工程造价，所以这种形式有利于对现有推流式曝气池的改造。
3. A/O工艺的影响因素
  A/O工艺运行过程控制不要产生污泥膨胀和流失，其对有机物的降解率是较高的（90～95%），缺点是脱氮除磷效果较差。如果原污水含磷浓度<3mg/L，则选用A/O工艺是合适的，为了提高脱氮效果，A/O工艺主要控制几个因素：
①MLSS一般应在3000mg/L以上，低于此值A/O系统脱氮效果明显降低。
②TKN/MLSS负荷率（TKN─凯式氮，指水中氨氮与有机氮之和）：在硝化反应中该负荷率应在0.05gTKN/(gMLSS·d)之下。
③BOD5/MLSS负荷率：在硝化反应中，影响硝化的主要因素是硝化菌的存在和活性，因为自氧型硝化菌最小比增长速度为0.21/d；而异养型好氧菌的最小比增殖速度为1.2/d。前者比后者的比增殖速度小得多。要使硝化菌存活并占优势，要求污泥龄大于4.76d；但对于异养型好氧菌，则污泥龄只需0.8d。在传统活性污泥法中，由于污泥龄只有2～4d，所以硝化菌不能存活并占有优势，不能完成硝化任务。
要使硝化菌良好繁殖就要增大MLSS浓度或增大曝气池容积，以降低有机负荷，从而增大污泥龄。其污泥负荷率（BOD5/MLSS）应小于0.18KgBOD5/KgMLSS·d
④污泥龄 ts：为了使硝化池内保持足够数量的硝化菌以保证硝化的顺利进行，确定的污泥龄应为硝化菌世代时间的3倍，硝化菌的平均世代时间约3.3d（20℃）
硝化菌世代时间与污水温度的关系

若冬季水温为10℃，硝化菌世代时间为10d，则设计污泥龄应为30d
⑤污水进水总氮浓度：TN应小于30mg/L，NH3-N浓度过高会抑制硝化菌的生长，使脱氮率下降至50%以下。
⑥混合液回流比：R的大小直接影响反硝化脱氮效果，R增大，脱氮率提高，但R增大增加电能消耗增加运行费。
A/O工艺脱氮率与混合液回流比关系

⑦缺氧池BOD5/NOx--N比值：H>4以保证足够的碳/氮比，否则反硝化速率迅速下降；但当进入硝化池BOD5值又应控制在80mg/L以下，当BOD5浓度过高，异养菌迅速繁殖，抑制自养菌生长使硝化反应停滞。
⑧硝化池溶解氧：DO>2mg/L，一般充足供氧DO应保持2～4mg/L，满足硝化需氧量要求，按计算氧化1gNH4+需4.57g氧。
⑨水力停留时间：硝化反应水力停留时间>6h；而反硝化水力停留时间2h，两者之比为3:1，否则脱氮效率迅速下降。
⑩pH：硝化反应过程生成HNO3使混合液pH下降，而硝化菌对pH很敏感，硝化最佳pH =8.0～8.4，为了保持适宜的PH就应采取相应措施，计算可知，使1g氨氮（NH3-N）完全硝化，约需碱度7.1g（以CaCO3计）；反硝化过程产生的碱度（3.75g碱度/gNOx--N）可补偿硝化反应消耗碱度的一半左右。 反硝化反应的最适宜pH值为6.5～7.5，大于8、小于7均不利。
⑾温度：硝化反应20～30℃，低于5℃硝化反应几乎停止；反硝化反应20～40℃，低于15℃反硝化速率迅速下降。
  因此，在冬季应提高反硝化的污泥龄ts，降低负荷率，提高水力停留时间等措施保持反硝化速率。
倒置A2/O工艺

摘要：本文介绍了倒置A2 /O在某污水处理厂的工程的设计及运行情况，包括工艺特点、工程设计、运行结果。实践证明，该工艺符合我国城镇生活污水处理要求。
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　　关键词：倒置A2/O 工艺；污水处理；设计
　　某污水处理厂主要处理城区的生活污水。设计规模为70 kt·a-1，分2期建设，一期工程规模为30 kt·a-1，采用循环式活性污泥法（CAST）工艺，于2007 年初开始投入生产运行；二期工程根据收集水量增加以及一期运行期间进水水质特点，在一期工程基础上进行改造。一、二期工程串联，生化处理工艺为倒置厌氧-缺氧-好氧（A2/O）工艺，处理规模达70 kt·a-1。二期改扩建工程于2009 年10月份开始调试运行。
　　1 工艺特点
　　倒置A2/O 工艺是对常规A2/O 工艺的改进，因此该工艺是传统活性污泥工艺、生物硝化及反硝化工艺及生物除磷工艺的结合。在厌氧段，聚磷菌释放磷并吸收低级脂肪酸等易降解的有机物；在缺氧段，反硝化细菌将内回流带入的硝酸盐通过反硝化作用转为氮气逸出，从而达到脱氮的目的；而好氧段一方面降解有机物，另一方面将氨氮及由有机氮氨化成的氨氮通过生物硝化作用转为硝酸盐。此外，厌氧段释放出的磷在好氧条件下被活性污泥吸附并随剩余污泥排放而达到除磷的目的。
　　该工艺具有常规A2/O工艺的一般特点：（1）缺氧、厌氧、好氧3 种不同的环境条件与不同种类微生物菌群的有机搭配，能同时具有去除有机物、脱氮除磷的功能；（2） 在同时脱氮除磷去除有机物的去除工程中，该工艺流程简单，总的HRT 也不少于同类其它工艺，且投资少，运行成本低；（3）在缺氧、厌氧、好氧条件交替运行下，避免了一般活性污泥法经常出现的丝状菌大量繁殖的污泥膨胀的问题，工艺流程简单，不需外加碳源，运行费用较低。
　　倒置A2/O工艺是将常规A2/O工艺的厌氧、缺氧环境倒置过来，污泥回流比一般大于常规A2/O工艺，其脱氮除磷效果则更佳。其主要原因：一是缺氧区首位工艺首端，反硝化可以优先获得碳源；二是污泥回流比大，且全部回流污泥经历了完整的厌氧（释磷）-好氧（吸磷）过程，排放的剩余污泥含磷量更高；三是缺氧区在前，消除了硝酸盐的不利影响；四是厌氧池在好氧池之前，微生物厌氧释磷后直接进入好氧环境，其在厌氧条件下形成的吸磷动力可以得到充分的发挥。
　　倒置A2/O 工艺是根据我国污水水质实际特点研究出的，由于该工艺的流程形式和规模要求与传统法工艺更为接近，在老厂改造方面更具有推广优势，因此常应用于污水厂的改造。
　　2 工程设计
　　2.1 规模及水质
　　污水处理厂设计进出水水质见表1。
　　表1 污水处理厂设计水质

　　2.2 工艺流程
　　污水处理工艺流程如图1 所示。

　　图1 倒置A2/O 污水处理工艺流程
　　来自市政管道的生活污水经粗格栅进入处理前端提升泵房的集水池，提升泵将污水提升至细格栅及旋流沉砂池，去除主要生活垃圾和相对密度大于1.0 的杂质后，污水流入缺氧池，和大量好氧池回流混合液以及沉淀池回流的污泥混匀，进行有机物的去除以及反硝化脱氮处理。随后流经厌氧池，进一步去除有机物质，完成聚磷菌释磷，并贮备能量。厌氧池流出的废水进入曝气好氧池内，在此完成硝化反应以及聚磷菌的过量吸磷，水中的有机物被活性污泥吸附氧化分解，部分转化为新的微生物菌胶团，并得到进一步的分解。净化后的废水在平流沉淀池内完成活性污泥与处理完的上清液的分离，污泥得到浓缩，排放剩余污泥的同时给生化工艺前端补充大量流失的活性微生物，最后澄清的处理水经次氯酸钠消毒，再次通过斜管沉淀后直接排放至水体。
　　2.2 主要构筑物设计参数
　　（1）粗格栅与进水泵房。粗格栅与进水泵房合建。圆形，内径14.0m，池深16.3m，粗格栅井设置回转式机械格栅除污机2台，格栅渠道宽度1.0m，栅条间隙20mm，安装角度为84°。进水泵坑内设潜
　　污泵4 台，变频调节，2用2备，体积流量1500m3·h-1、扬程20m、功率110kW。
　　（2）细格栅渠与旋流沉砂池。细格栅与旋流沉砂池合建。细格栅渠设置2 台回转式格栅除污机，格栅宽度1.2m，栅条间隙3mm，过栅流速为1.06m·s-1，安装角度为60°。旋流沉砂池共2座，反应池直径3.65m、深2.05m，池内有效水深3.7m，储砂池深1.7m，采用罗茨风机通过气提抽砂。
　　（3）缺氧池、好氧池Ⅱ段、平流沉淀池、消毒渠及斜管沉淀池。生化处理段设计BOD5污泥负荷0.074 kg·kg-1·d-1，污泥龄20.4d。缺氧池与好氧池Ⅱ段、平流沉淀池及斜管沉淀池合建。
　　缺氧池平面尺寸为58.0m×22.0m、深6.7m，有效水深6.3m，有效容积7762m3。设计MLSS的质量浓度3500mg·L-1，HRT 为2.66h。设低速推流器4台，功率4kW，叶轮直径2.5m、转速34r·min-1；设内回流泵4台，流量体积为2340m3·h-1，扬程1.3m，功率15 kW，可变频调节。
　　好氧池Ⅱ段平面尺寸为58.0m×20.0m、深6.5m，有效水深6.0 m，设计污泥质量浓度为有效容积7762m3，设计MLSS 的质量浓度3500mg·L-1，HRT为2.30h。
　　平流沉淀池分2组4格，单格平面尺寸为56.0m×14.0 m，池深5.0 m，有效水深4.5m，设计表面负荷为0.83 m3·m-2·h-1。内设低速推流器4台，功率4kW，叶轮直径2.5m、转速34r·min-1。
　　次氯酸钠消毒渠分为4格，单格平面尺寸为14.0 m×1.0m，池深5.0m，有效水深4.0m，设计流量为1.0 m3·s-1。斜管沉淀池分2组4格，单格平面尺寸为13.0 m×8.0 m，池深5.0m，有效水深4.25m，设计表面负荷为7.01m3·m-2·h-1。
　　（4）厌氧池。与好氧池I段合建（即原CAST池改建为厌氧池与好氧Ⅰ段），共2组4座池。
　　厌氧池单座平面尺寸为22.0m×8.95m，池深6.8 m，有效水深5.8 m。单座池内设搅拌器2台，功率4.9 kW。厌氧池设计MLSS 的质量浓度为3500mg·L-1，HRT为1.57h。
　　好氧池Ⅰ段单座平面尺寸为33.0m×22.0m，池深6.8m，有效水深5.8m。单座池内设搅拌器2台,功率为13.8 kW。好氧池池Ⅰ段设计MLSS 的质量浓度3 500 mg·L-1，HRT 为5.77h。
　　（5）鼓风机房。1座，平面尺寸为18.0m×8.1m，高为6.0m，供气量（标准状态）为220m3·min-1。风量调节范围40%～100%，供气风压166.6kPa。设3台多级离心鼓风机，变频调节，设计为2用1备，功率为200kW，进口风量为110m3·min-1，出口风压为68.6 kPa，转速为3200 r·min-1。
　　（6）贮泥池。1座，平面尺寸为10.0m×10.0m，地下式，深4.8 m，有效容积为350m3。
　　（7）污泥脱水间。1座，平面尺寸为27.0m×9.0m，高6.0m，内设带宽2.0m 带式污泥浓缩压滤脱水系统及絮凝剂投加系统各2套。
　　3 运行效果
　　3.1 运行参数
　　污水厂改扩建工程试运行期间，平均处理水量为46 kt·d-1，生化池内污泥的质量浓度保持在2500～3000 mg·L-1。污泥沉降比12%～20%，曝气池DO的质量浓度控制在1～2mg·L-1，污泥内回流比100%，外回流比为50%，生化处理段总HRT 达18h，脱水污泥产生量约20 t·d-1，实际污泥龄约为25d。
　　3.2 运行水质
　　污水厂于2009 年9 月29 日开始通水调试，利用一期工程运行的良好基础，改扩建工程很快完成污泥的培养，11月13日，通过环保局的试运行审批，试运行期间，出水水质稳定达到GB18918-2002的一级B 排放标准。主要监测的水质数据如表2所列。
　　表2 污水处理厂试运行期间水质

　　3.3 经济分析
　　污水处理厂一期工程投资5200万元，二期改扩建工程投资6508 万元，总处理水量为70kt·d-1，污水处理服务费为0.86元·t-1。试运行期间实际进水水量达不到满负荷处理要求（46kt·d-1），通过加强
　　运营管理，在确保出水达标的基础上，不断节能降耗，节约生产成本。
　　水处理电耗为0.18kWh·t-1，电费价格（加基本电费） 按0.78 元·kWh-1 计，则电耗成本为0.140 4元·t-1；水处理消毒药剂（次氯酸钠）成本为0.0110元·t-1，污泥絮凝剂成本为0.0131元·t-1；耗用自来水成本为0.0029 元·t-1，污泥处置成本按0.0297元·t-1计，则污水厂处理每吨水直接生产成本为0.1971元。由此可见，倒置A2/O工艺运营成本比较低。