生物法脫氮A2O工藝及應(yīng)用的研究

康振（中國平煤神馬集團開封興化精細化工有限公司，河南 開封 475000）

隨著工業(yè)的發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，城市污水，工業(yè)廢水產(chǎn)生量逐日增加，尤其是工業(yè)廢水的未經(jīng)處理或處理不適當(dāng)造成環(huán)境污染更為嚴(yán)重。本文主要研究A2/O工藝，與傳統(tǒng)的活性污泥法后處理相比，投資少，運行費用低，且沒有大量的化學(xué)污泥，出水達到排放要求等優(yōu)點。本文將以開封市興華精細化工有限公司污水處理系統(tǒng)為例，探討A2/O生物脫氮技術(shù)的其原理及其中存在的問題。

1 生物法脫氮的基本原理

1.1 脫氮的生物化學(xué)過程

1.1.1 硝化反應(yīng)

硝化反應(yīng)是由一類自養(yǎng)好氧微生物完成的，它包括兩個步驟：第一步稱為亞硝化過程，在亞硝化細菌的作用下,使氨(NH4+)轉(zhuǎn)化為亞硝酸氮,反應(yīng)式為

第二步稱為硝化過程，由硝酸菌將亞硝酸鹽進一步氧化為硝酸鹽，亞硝酸氮在硝酸菌的作用下,進一步轉(zhuǎn)化為硝酸氮,其反應(yīng)式為:

硝化反應(yīng)總反應(yīng)式為

1.1.2 反硝化

反硝化反應(yīng)是由一群異養(yǎng)型微生物完成的，它的主要作用是將硝酸鹽或亞硝酸鹽還原成氣態(tài)氮或N2O，反應(yīng)在無分子態(tài)氧的條件下進行。

1.2 影響脫氮效果的因素

1.2.1 硝化反應(yīng)進行的條件

1.2.1.1 耗氧條件,滿足“硝化需氧量”的要求并保持一定的堿度。

1.2.1.2 混合液中有機底物含量不應(yīng)過高,BOD5值應(yīng)在15-20mg/l以下。

1.2.2 進行硝化反應(yīng)應(yīng)當(dāng)保持的各項指標(biāo)

1.2.2.1 溶解氧:在進行硝化反應(yīng)的曝氣池內(nèi),溶解氧含量不能低于2mg/L。

1.2.2.2 溫度:硝化反應(yīng)的適宜溫度是20-30℃以下,15℃時硝化速度下降,5℃完全停止。

1.2.2.3 pH值:最佳pH值為8.0-8.4。

1.2.2.4 生物固體平衡停留時間:一般對(θc)N的取值,至少為硝化菌世代時間的2倍以上,溫度低,(θc)N取值應(yīng)明顯提高。

1.2.2.5 重金屬及有害物質(zhì):重金屬,高濃度的NH4+-N,NOx-N有機物及絡(luò)合陽離子等對硝化反應(yīng)產(chǎn)生抑制作用。

1.2.3 影響反硝化反應(yīng)的環(huán)境因素

1.2.3.1 碳源:一般認為當(dāng)廢水中BOD5/T-N值＞3-5時,反硝化反應(yīng)速率較高。

1.2.3.2 pH值:反硝化反應(yīng)pH值控制在6.5-7.5,在這個pH的條件下,反硝化速率最高。

1.2.3.3 溶解氧:反硝化反應(yīng)易在厭氧、好氧交替的環(huán)境條件下進行,溶解氧應(yīng)控制在0.5mg/l以下。

1.2.3.4 溫度:反硝化反應(yīng)的適宜溫度是20-40℃。

2 A2/O工藝在開封興化精細化工有限公司的應(yīng)用

2.1 A2/O工藝

一般意義上的A2/O工藝應(yīng)該包括這個基本環(huán)節(jié):厭氧—缺氧—好氧，其工藝圖1為：

圖1 A2/O工藝

2.2 A2/O工藝的應(yīng)用

開封市興化精細化工有限公司是一家以生產(chǎn)糖精為主要產(chǎn)品的國營企業(yè),公司排出的廢水中主要含有有機物及氨氮.其污水處理設(shè)施在A2/O的基礎(chǔ)上根據(jù)本公司廢水性狀作了一些調(diào)整,在A2/O的前面增加一個好氧系統(tǒng)（HCR高負荷池）和一個沉淀池，主要以去除含碳有機物(COD)和氨氮為主。實踐證明：經(jīng)過改良的A2/O工藝很適合其污水處理的需要，達到了很好的效果。具體公藝流程如圖2

從廠區(qū)排出的廢水中有機碳和氨氮含量比較高，在進入HCR(高負荷)時對其沖擊很大,因此在進入HCR(高負荷)之前需要用部分出水和石灰水調(diào)節(jié)廢水濃度和PH值，以便HCR（高負荷）同時進行對有機碳的好氧氧化和氨氮硝化過程。在HCR（高負荷）中充分曝氣，可去除80%-90%的有機碳，同時氨態(tài)氮被氧化成硝酸根離子進入沉淀池。沉淀池中的低泥一部分經(jīng)回流泵回流到HCR(高負荷)另一部分以剩余污泥的形式排出。反硝化池中氧的含量已經(jīng)降到0.5mg/L以下，在這個池中進行反硝化。生物接觸氧化池中進行曝氣，里面含有生物氧化膜，一方面對池中殘存的有機碳進一步氧化，另一方面吹脫還原成的氮氣，經(jīng)再次沉淀后出水。

2.3 處理結(jié)果

進水中的有機碳的濃度在1200mg/L-1400mg/L,氨氮的濃度在50mg/L-60mg/L.在HCR（高負荷）中有機碳的去處率可達到70%-80%，但氨氮的出去率只有30%。

在缺氧段，反硝化細菌利用化合態(tài)硝酸鹽和處理水中剩余的有機碳進行反硝化，使化合態(tài)的硝酸鹽轉(zhuǎn)化成氮氣，達到脫氮的目的。在此階段氨氮的去處率可達75%以上

2.4 工藝過程控制

開封市興化精細化工有限公司污水處理設(shè)施在A2/O的基礎(chǔ)上根據(jù)本公司廢水性狀作了一些調(diào)整，使其更適合其污水處理的需要，但要保證出水達標(biāo)就必須嚴(yán)格控制各個環(huán)節(jié)。HCR中氧的含量要保證在2.0mg/L以上，這樣才能保證有機碳的去處和硝化的進行。

由于有機碳的去處和氨氮的氧化在同一個曝氣池中進行，要求曝氣時間長，在將含有硝酸鹽的處理水引入缺氧反硝化池，在缺氧條件下硝酸鹽還原細菌利用硝酸鹽為電子受體，利用原水或活性污泥內(nèi)源呼吸釋放的有機碳化合物作為電子受體進行無氧呼吸，但在好氧階段達到硝化時，水中的有機碳化合物含量已經(jīng)很低，難以作為內(nèi)碳源。碳源的不足致使反硝化速率降低，所以要在亞硝化部分另加碳源。投加外來碳源的時機：當(dāng)廢水中BOD5:總氮（TN）＜(3--5):1時需要投加碳源。常用的外加碳源是甲醇，它氧化后可分解出二氧化碳和水，不殘留任何種間產(chǎn)物，而且反硝化菌利用甲醇速度較快，這樣可以加快反硝化反應(yīng)速度的進行。

3 結(jié)語

隨著生物學(xué)的發(fā)展以及人們對生物技術(shù)的掌握,從生物學(xué)本質(zhì)特征出發(fā)促進工藝改革,不僅要求脫氮,更要求工藝朝著經(jīng)濟、高效、低耗的可持續(xù)方向發(fā)展。并且要根據(jù)本身污水的性狀自行調(diào)節(jié)各個環(huán)節(jié)的順序，使污水的處理流程更加流暢。當(dāng)然，目前許多新工藝還不成熟、不完善,有待于更深入的研究并運用于實踐。

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