A2/O 工藝在高原污水處理中的應用

謝占川，侯恩卿，李秀慶，楊 娜，楊 林

（青海師范大學化學系，青海西寧810008）

1 A2/O工藝

A2/O工藝是傳統(tǒng)活性污泥工藝、生物硝化反硝化工藝以及生物除磷工藝的結合，可用于二級污水處理或三級污水處理，以及中水回用，目前在城市污水廠有較為廣泛的應用。該工藝實現了同步脫氮除磷，而且在厭氧－缺氧－好氧交替運行條件下，不易發(fā)生污泥膨脹。該工藝的處理效率一般能達到：BOD5為90%～95%、SS為90%～95%、TN 為70% 以上、P為90%左右。為了更好適應不同水質的污水處理，現已開發(fā)出各種改良A2/O工藝，如后置反硝化 A2/O、預缺氧 A2/O、倒置型 A2/O、UCT工藝等［1－3］。

1.1 原理

A2/O工藝基本原理是污水中的可溶性有機物被活性污泥所吸附之后，污泥中的微生物通過代謝作用將其分解，最終使污水得到凈化。

1.2 工藝流程圖

圖1 A2/O工藝流程圖

1.3 主要反應單元的功能

1.3.1 厭氧反應器，原污水與從沉淀池排出的含磷回流污泥同步進入，本反應器主要功能是釋放磷，同時部分有機物進行氨化。

1.3.2 缺氧反應器，首要功能是脫氮，硝態(tài)氮是通過內循環(huán)由好氧反應器送來的，循環(huán)的混合液量較大，一般為2Q（Q為原污水流量）。

1.3.3 好氧反應器－曝氣池，這一反應單元是多功能的，去除BOD，硝化和吸收磷等均在此處進行。流量為2Q的混合液從這里回流到缺氧反應器。

1.3.4 沉淀池，功能是泥水分離，污泥一部分回流至厭氧反應器，上清液作為處理水排放。

2 脫氮除磷機理

氮磷是營養(yǎng)元素，污水中含有大量的氮磷元素，如果未能及時處理，當這些含氮磷較高的污水匯入河流，流入平緩地區(qū)時，水體中某些微小的浮游植物、原生動物或細菌會突發(fā)性的增值和集聚，大量消耗水中的溶解氧，導致大量水生生物因缺氧而死亡，進而引起更為嚴重的環(huán)境污染——赤潮現象。所以，在污水處理過程中，脫氮除磷是最重要的環(huán)節(jié)。

2.1 脫氮機理

微生物脫氮的本質是異養(yǎng)型微生物將含氮有機物氧化分解，轉化為氨氮，然后由自養(yǎng)型硝化細菌將其轉化為NO3－，并進一步轉化為N2排除［4］。污水脫氮包括氨化作用、硝化作用和反硝化作用，其中硝化作用和反硝化作用是微生物脫氮的主要機理。可分解步驟為：

圖2 微生物脫氮機理

2.2 除磷機理

微生物除磷的本質是聚磷菌在好氧段過量攝取廢水中的磷，以聚磷酸鹽的形式積累于體內［5］，大量的磷積累在聚磷菌體內，在沉淀池內沉淀后作為剩余污泥排除，部分作為回流污泥再次利用，在厭氧段污泥中的聚磷菌會將體內的聚磷酸鹽分解排出，為好氧段大量吸磷創(chuàng)造前提。

3 青藏高原活性污泥培養(yǎng)過程中出現的問題

3.1 氣泡現象

活性污泥培養(yǎng)初期，由于污水中含有一些表面活性物質，易引起表面泡沫。但隨著活性污泥的成熟，這些表面活性物質經生物降解，泡沫現象會逐漸消失。適當增加進水量可以減少表面泡沫。

3.2 進水質負荷低

活性污泥培養(yǎng)最常用的方法是稀釋接種法。采用稀釋接種法進行污泥培養(yǎng)時，如果進水水質負荷低，不但會嚴重影響污泥的生長，而且會導致污泥濃度越來越小，最終導致實驗失敗。活性污泥培養(yǎng)過程中可采用自配原水來解決原水問題。自配原水可以以尿素為氮源，磷酸二氫鉀為磷源，葡萄糖酸鈉或葡萄糖為有機營養(yǎng)源，營養(yǎng)源的投加可按照m（C）∶m（N）∶m（P）＝100∶5∶1的比例投加。由北京路橋援建的青海省玉樹州污水處理廠在中試過程中采用此配水方法已經取得了很好的效果。郭勁松等人［5］在污泥培養(yǎng)成功前，每天投加糞便于格柵前的集水井，以增加進水濃度，加快微生物生長。

3.3 低溫

好氧段，硝化反應在5～35℃時，其反應速率隨溫度升高而加快，適宜的溫度范圍為30～35℃。當低于5℃時，硝化菌的生命活動幾乎停止。

缺氧段的反硝化反應可在5～27℃ 進行，反硝化速率隨溫度升高而加快，適宜的溫度為15～25℃。

厭氧段，溫度對厭氧釋磷的影響不太明顯，在5～30℃ 除磷效果均很好。

低溫對沉淀池影響較大，溫度低時，污泥的沉降性能變差，不利于泥水分離。

青藏高原地區(qū)常年低溫，嚴重影響污水處理效果。姜文紅、吳啟偉［6］給鼓風機出氣管安裝了空氣加熱器，通過控制加熱空氣保持曝氣池內的溫度在有利于微生物生長繁殖的溫度范圍內。香格里拉城市污水處理廠［7］和玉樹污水處理廠為了減少溫度的損失為生化池加建了保溫棚。田華、王三反等人［8］在青藏高原低溫缺氧環(huán)境下采用生態(tài)大棚系統(tǒng)進行污水處理，利用高原充足的太陽能增加了大棚內的溫度，并且在室內種植蔬菜，保證系統(tǒng)內的 O2－CO2的循環(huán)平衡。

3.4 缺氧

在好氧段，DO升高，硝化速度增大，但當DO＞2mg/L后，其硝化速度增長趨勢減緩，高濃度的DO會抑制硝化菌的硝化反應。同時，好氧池過高的溶解氧會隨污泥回流和混合液回流分別帶至厭氧段和缺氧段，影響厭氧段聚磷菌的釋放和缺氧段的NO－x－N的反硝化，對脫氮除磷均不利。相反，好氧池的DO濃度太低也限制了硝化菌的生長率，其對DO的忍受極限為0.5～0.7mg/L，否則將導致硝化菌從污泥系統(tǒng)中淘汰，嚴重影響脫氮效果。所以根據實踐經驗，好氧池的DO質量濃度為2mg/L左右為宜。

在缺氧池，DO對反硝化脫氮有很大影響。這是由于DO與硝酸鹽競爭電子供體，同時還抑制硝酸鹽還原酶的合成和活性，影響反硝化脫氮。為此，缺氧段DO質量濃度＜0.5mg/L。

在厭氧池嚴格的厭氧環(huán)境下，聚磷菌才能從體內大量釋放出磷而處于饑餓狀態(tài)，為好氧段大量吸磷創(chuàng)造前提，從而有效地從污水中去除磷。但由于回流污泥將DO和NOx帶入厭氧段，很難保持嚴格的厭氧狀態(tài)，所以一般要求DO質量濃度＜0.2mg/L，這對除磷影響不大。

高原地區(qū)空氣稀薄，空氣中的氧氣含量較低，在活性污泥培養(yǎng)馴化初期，微生物數量少，氧的消耗量也少，曝氣量應比東部平原地區(qū)要高，但要低于正常運行時的曝氣量。如果曝氣量過大還會導致曝氣池水溫降低［9］。

4 結語

青藏高原地區(qū)季節(jié)變化大、晝夜溫差大、冬季溫度低，并且缺乏該地區(qū)污水水質監(jiān)測數據和高原地區(qū)活性污泥應用基礎，因此，目前我國對該地區(qū)的污水處理尚無專門的生物處理工藝。實踐證明，活性污泥法在高原污水處理中具有較好的效果，如何結合該地區(qū)特殊的地理環(huán)境，降低高寒缺氧對處理效果的影響是該地區(qū)今后污水處理所面臨的難題。

［1］池年平.A－A2/O工藝提質改造城市污水廠實踐［J］.佳木斯大學學報，2011，29（3）：358－361.

［2］萬年紅.A2/O工藝的改良與設計應用 ［J］.中國給水排水，2003，19（6）：24－27.

［3］廖雄銘，古凌艷，林 琳，等.改良A2/O工藝的運行及除磷實踐［J］.環(huán)境科學與技術，2007，30（6）：89－90.

［4］Henze M.Capabilities of Biological Nitrogen Removal Processes from Wastewater［J］.Water Sci Technology，1991（23）：669－679.

［5］郭勁松，潘穎雅，王春艷，等.高原地區(qū)CASS工藝處理城鎮(zhèn)污水的生產性調試［J］.土木建筑與環(huán)境工程，2009，31（4）：112－117.

［6］姜文紅，吳啟偉.活性污泥法在高原生活污水處理中的應用［J］.青海環(huán)境，1999，9（3）：130－140.

［7］劉 偉.論我國高原城市污水治理的對策和方法［J］，環(huán)境保護科學，1994，20（1）：31－33.

［8］田 華，王三反，洪 雷，等.青藏高原生活污水處理及回用的工藝研究［D］.上海：中國科學院上海冶金研究所，2000.

［9］王曉蓮，王淑瑩，馬 勇，等.A2/O工藝中反硝化除磷及過量曝氣對生物除磷的影響［J］，化工學報，2005，56（8）：1 565－1570.