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1、A/O法工艺运行参数的控制及对水质的影响一、A/O工艺处理效果的影响因素及分析1.1温度的影响温度是影响A/O工艺脱氮效果的主要因素,主要体现在细菌的增殖速度和活性两个方面。且温度对脱氮的影响比对除磷的影响大。在好氧段,硝化反应在5-35℃时,其反应速率随温度升高而加快,适宜的温度范围为30-35℃。当低于5℃时,硝化菌的生命活动几乎停止。有人提出硝化细菌比增长速率μ与温度的关系为:μ=μ0θ(T20),式中μ0为20℃时最大比增长速率,θ为温度系数,对亚硝酸菌θ为1.12、对硝酸菌为1.07。缺氧段的反硝化反应可在5-27℃时进行,反硝化速率随温度升高而加快,适宜的温度范围为15-25℃。
2、厌氧段,温度对厌氧释磷的影响不太明显,在5-30℃除磷效果均较好。1.2pH值的影响在厌氧段,生物除磷系统适宜的pH范围与常规生物处理相同,为中性或微碱性,最适宜的pH值为6-8,对pH不合适的工业废水,处理前须先进行调节,以避免污泥中毒。而在兼氧段,反硝化细菌脱氮适宜的pH值为6.5-7.5。在耗氧反硝化段,一般认为亚硝化细菌的最佳pH值为8.0-8.4,若pH过高,则NH4+NH3平衡被打破,NH3浓度增加,由于硝化细菌对NH3极敏感,结果必会影响到硝化作用的速率。1.3溶解氧的影响溶解氧的存在会抑制异养硝化盐还原反应,其作用机理为:1)氧阻抑硝酸盐还原酶的形成(有些反硝化细菌必须在厌氧
3、和有硝酸盐存在的条件下才能诱导合成硝酸盐还原酶);2)氧可作为电子受体,竞争性地阻碍硝酸盐的还原。A/O系统在实际运行时,为获得更高的脱氮效果,常采用较大的内回流比,使更多的NO3-进入到兼氧池进行反硝化处理,造成回流混合液中溶解氧破坏了缺氧硝化环境,阻断反硝化反应的进行。因此为调和兼氧池中溶解氧量与内回流比的矛盾,对一个确定的A/O工艺系统,应根据兼氧池中溶解氧量与内回流比的关系,正确选择恰当的内回流比。因子之一,氧的存在使混合液的氧化还原电位提高,抑制聚磷细菌的释磷作用,同时微生物耗氧呼吸消耗了一部分可生物降解的挥发性有机基质,使聚磷细菌可吸收利用的有机物大大减少,降低了其在好氧条件下吸
4、收并储存磷的能力。因此曝气池中溶解氧含量并非越高越好,过量的溶解氧随活性污泥进入到厌氧池,因此A/O系统的曝气量应根据功能需要进行优化调控。1.4C/N比的影响在A/O系统中,C/N比是影响系统脱氮除磷效果的关键因素,传统理论认为,脱氮除磷系统中N的负荷不允许超过0.05N/(gMLSSd),C/N过高会抑制耗氧段的硝化功能,C/N过低则抑制反硝化和释磷过程。有研究表明,当废水中C/N的值小于4时,系统的脱氮除磷效果将恶化,但在实际操作运行中,为提高系统处理功能,C/N一般不宜小于8,这样做主要是为避免过量的NO3-N存在使硝化细菌在厌氧池中与聚磷细菌争夺有限的碳源。城市废水中C/N一般不小
5、于8,因此城市生活废水的C/N不会成为A/O工艺的限制因子,而以工业废水为主的处理系统,C/N比率不稳定,常常会对系统产生不良影响。上图1.1是各区COD的分布示意图1.5污泥龄(SRT)的影响硝化细菌属于专性自养型好氧细菌,其突出特点是繁殖速度慢,世代时间较长,其比增长速率比异养细菌低一个数量级,在冬季,硝化细菌繁殖所需的世代时间长达30d以上,即使是夏季,在泥龄小于5d的活性污泥系统中硝化作用也十分微弱。与之相反,系统中异养降解细菌和反硝化细菌的世代周期一般为2-3d,过长的泥龄会造成上述菌种的老化,影响其降解活性。另外,聚磷脱氮菌也多为短泥龄微生物,较短的泥龄可获得较高的除磷效果,在实
6、际生产中,A/O系统为满足硝化脱氮功能常采上牺牲了部分有机物降解、除磷和反硝化速率。此外,生物除磷的唯一渠道是排除剩余污泥,为保证系统的除磷效果就不得不维持较高的污泥排放量,系统的泥龄也就相应地降低。美国Hyperion[17]污水处理厂的试验研究表明,当温度为22-24℃时,除磷系统的泥龄为1.1d,出水磷为0.4mg/L。因此硝化菌和聚磷脱氮菌在泥龄需求上存在着矛盾,整个系统的泥龄必须控制在一个很窄的范围,这种调和虽然使系统具备脱氮除磷效果,同时也使两类微生物无法发挥各自的优势。下图1.2是TN,TP,COD受污泥龄的影响示意图1.6碳源的影响在A/O系统中,反硝化细菌和聚磷细菌均需要利
7、用有机碳源进行新陈代谢,同时,挥发性有机物(VFA)在系统发挥脱氮除磷功能中作用巨大,研究表明,污水中低分子挥发性有机物越高,反硝化和聚磷细菌吸收有机物以PHB形式储藏在细胞内就越快速,并且内源反硝化脱氮速率和聚磷速率取决于细胞内的PHB贮存量,原因在于反硝化细菌利用PHB作为电子受体氧化NO3-,聚磷细菌需氧化PHB产能以大量吸收游离P,因此污水中挥发性有机物含量越高,厌氧段初始的放磷速率越大,后续反硝化脱