A/A/O工藝是由厭氧池/缺氧池/好氧池/沉澱池系統所構成，是在A/O除磷工藝基礎上，在厭氧反應器之後增設一個缺氧反應器，並使好氧反應器中的混合液回流至缺氧反應器,使之反硝化脫氮。
汙水首先進入厭氧反應器,兼性發酵細菌將廢水中的可生物降解大分子有機物轉化為小分子發酵產物,如VFA;混合液進入缺氧反應器後,反硝化細菌就利用好氧反應器中經混合液回流而帶來的硝酸鹽和廢水中可生物降解有機物進行反硝化,達到同時去除有機碳與脫氮之目的。
隨著廢水進入好氧反應器,聚磷菌除了吸收、利用廢水中殘餘的可生物降解有機物外,主要是分解體內貯積的PHB,放出能量以攝取環境中的溶解性磷,並以聚磷的形式在體內貯存起來,實現自身的生長繁殖,並通過剩餘汙泥排放,將磷去除。
A/A/O工藝由於具有同時除磷脫氮功能,近年來被廣泛應用於新建城市汙水處理廠中。
根據筆者對幾個新建城市汙水廠調試過程遇到的問題,談幾點感受和體會。
1.調試運行前的檢查
調試前對構築物、設備等進行認真檢查是非常重要和必要的,在所有調試的汙水廠中發現以下問題較普遍:
構築物、管道內的建築垃圾未清理乾淨,造成水泵和曝氣系統的堵塞,影響排泥。
預留孔洞、管道伸縮縫、電纜穿孔處密封不好,通水後存在漏水現象,影響調試工作。
出水堰和牆體接縫處滲漏嚴重,甚至導致堰口不出水,無法達到設計要求。
攪拌器或推進器安置角度不正確或位置不合理,導致能量浪費和局部流速不足,造成局部汙泥沉積。
因此,為了解決上述問題,在汙水廠通水調試前,必須進行細緻的檢查,確保各構築物、管道線路和機電設備能夠按設計要求運行。
2.調試過程各因素合理控制
由於各城市的氣候與城市汙水水質、水量的不同,需要充分利用工藝特點並結合運行環境對各運行參數進行有效調控。
2.1 氣候及水溫
由於各城市地理環境不同,其氣候、氣溫也不一樣。對於南方城市,四季溫差較小,年平均水溫約20℃,夏季最高水溫約29℃,冬季最低月平均水溫15℃。一般來說,水溫>15℃對於微生物處理效率影響不大,一年四季都可以進行調試。在北方地區,冬季氣溫均低於8℃,水溫低於15℃。如西北某汙水處理廠調試是在11—12月進行的,當時氣溫8℃以下,水溫12℃,雖然可以進行培菌工作,但水質處理效率降低,培菌工作時間延長。因此,在北方最好避免冬季進行汙水調試。
2.2 入流水質及水量
對於一些環境基礎設施薄弱,清汙不分的城市,普遍存在汙水增長迅速,而汙水截留率及集中處理率低,汙水處理能力不足的現象。對於一些工業城市,如調試中的南方某汙水廠,水質成分複雜,難降解,有毒物質含量高,且水質波動大,從而影響活性汙泥系統的正常運行,如汙泥膨脹、汙泥中毒等。因此,對於新投產的汙水廠,要使工藝運行穩定,必須收集完整的基礎資料,尤其是城市現狀水質資料。另外要求工藝調試人員善於把握進水水量、水質特點,觀測在線pH變化,每天進行微生物鏡檢,以便及時進行工藝調整,如採取增大汙泥齡、減少排泥量、加大回流比、提高溶解氧等措施。
2.3 自控方面的運用
在自控方面,汙水廠採用微機控制管理系統分散檢測和控制,集中顯示和管理,各種設備均可根據汙水水質、流量等參數自動調節運轉臺數或運行時間。但在一些汙水廠的自控方面投資較大,實際運用意義卻不大。因此,汙水廠的軟體應達到以下幾點要求:
軟體做到功能全面,畫面簡潔,易讀、操作方便,易於掌握。
軟體必須可靠、實用,易於修改,且要考慮到現場可能出現的各種特殊情況,如電動閘閥和水泵的聯動開機;在局部位置設置自動控制系統,如由進水泵房的水位來控制水泵的運轉等。
軟體實現實時數據採集、實時和歷史趨勢顯示、顯示報警管理、用戶綜合報表等功能。一般包括:汙水處理工藝流程圖、儀表顯示圖、空氣總流量實時趨勢圖、汙水總流量實時趨勢圖和歷史趨勢圖,故障報警的實時查詢及記錄,報表系統可列印班組報表、月報、年報等。
因此,有一套好的自控軟體,不僅在調試階段大大減少調試人員的工作強度,改善汙水廠的內部管理,滿足工藝要求,而且可使整個汙水處理系統在較經濟狀態下運行。
2.4 構築物及設備的特性
一般來說構築物和設備已經選定,不可能變動,但充分利用構築物及設備的特性進行工藝調整也是縮短調試時間的要素。
實現最優化的動力組合。如根據進水泵的型號流量不一致的問題,可依據進水量進行水泵開啟臺數的組合;對於攪拌器和具有推進作用的曝氣裝置可以進行合理組合,保證充氧和攪拌的適宜。
利用氧化溝可調堰板進行間歇式的進水、曝氣、靜沉、潷水等培菌操作和調整氧化溝的流態和溶解氧的分布。利用超越閥及各閥門的切換進行活性汙泥在系統內的轉移調整控制。
實現合理的排泥。根據集液池液位計、泥位計等儀表進行剩餘泵的開啟。根據脫水機的特性進行排泥控制,保證進入脫水機的汙泥性能符合脫水設備汙泥工藝要求。
2.5 人員培訓
由於汙水廠剛進入啟動運行,操作人員缺乏對汙水處理過程的了解,不能對系統進行及時調整,將延長調試時間。因此,要求操作人員對本廠的工藝流程及各構築物和設備的作用有初步了解;其次,對設備操作及易出現故障的設備進行及時排除故障的培訓,保證設備正常運行;對化驗人員進行活性汙泥培養馴化效果的培訓。由於化驗人員對取樣時間、位置和分析操作不熟練等原因,造成了化驗項目不全面,結果不連續,準確率低等問題,這也會影響調試的進程。
3.調試過程的工藝參數控制
3.1 溶解氧
在活性汙泥培養初期,微生物未增長,需氧量少,因此將供氣量調小,甚至可以通過空氣排水閥放掉部分空氣,防止曝氣池上出現過多的泡沫。如果泡沫量過大,影響調試運行,可採用間歇曝氣,一般停曝氣時間控制在4~8h之間,同時觀察曝氣池內汙泥的顏色和氣味,正常的汙泥顏色為黃褐色,泥腥味,當發生供氧不足或厭氧,泥色變為黑色,並有汙泥上浮的現象,此時必須進行曝氣。
3.2 活性汙泥的生物相
在生活汙水中,存在著大量微生物,當曝氣池內的鐘蟲、累枝蟲增多,並且出現楯纖蟲、固著型纖毛蟲等多種原生動物(一般1周可出現以上情況),表明活性汙泥基本成熟。隨著活性汙泥增長,大約2～3周後可發現一些輪蟲、線蟲等後生動物,表明活性汙泥完全成熟。
3.3 汙泥增長量計算
汙泥的增長需要一個過程,汙泥的增長量的計算可粗略的按進水BOD5的40%(包括內源呼吸及氧化消耗的量),再加上截留進水SS總汙染量即是在生物系統內活性汙泥的總量。這些汙泥分布在厭氧池、A/O池以及二沉池的汙泥內。當曝氣池內的活性汙泥量達到1000～1500mg/L濃度、沉降比為10%左右時,汙泥培養過程基本完成。
3.4 回流比
在試運行初期,回流比可控制到100%～200%,以便保證二沉池內的汙泥及時回流。當微生物增長到一定階段時,調整回流比在100%以下。SVI在50~100mL/g時,可使外回流比降至50%~60%。另外以沉降曲線為依據,在保證二沉池內不出現硝化和釋磷的前提下進行回流比控制。
4.A/O脫氮最優的運行管理
4.1 對溶解氧的控制要求
對於A/A/O工藝,厭氧池、好氧段的溶解氧是保證聚磷菌對磷的充分釋放與吸收的重要條件;控制缺氧段、好氧段的溶解氧值是影響硝化與反硝化是否徹底脫氮的一個重要因素。
一般好氧段溶解氧控制在1.5~2.5mg/L之間。如果好氧區溶解氧下降,說明曝氣不足。
缺氧段溶解氧控制在0.5mg/L以下,如果溶解氧較高,說明內回流比值過大。
厭氧池中的溶解氧控制在0.2mg/L以下。當出現溶解氧過高,檢查外回流比配置是否合理或者攪拌強度是否過大導致將空氣中的氧復原至水中。
4.2 F/M(BOD負荷)控制
在汙水廠調試初期,由於活性汙泥數量不足,BOD5負荷大於0.3kgBOD5/(kgMLVSS·d),BOD5去除率低,脫氮效果不足30%,當BOD5負荷逐漸接近0.3kgBOD5/(kgMLVSS·d),BOD5去除率可達90%,硝化效率明顯提高,脫氮效果可達到70%。
當系統汙泥負荷繼續降低到0.15kgBOD5/(kgMLVSS·d)時,脫氮效率變化不大,這是由於有機物和氮的比值一定的緣故。
當BOD5負荷小於0.1kgBOD5/(kgMLVSS·d)時,BOD5去除率及脫氮效率反而降低。這是由於進水有機物少,微生物處於飢餓衰老狀態,活性汙泥絮體解體,絮凝性變差,沉降性能惡化,導致出水混濁。因此,在實際運行中保持適中的汙泥負荷是有必要的。
一般A/A/O工藝BOD5負荷變化控制在0.10~0.30kgBOD5/(kgMLVSS·d)範圍,屬低負荷運行工藝。在此範圍內,BOD5去除率可達90%,脫氮效率70%以上。
4.3 汙泥齡的控制
對於A/A/O工藝,汙泥齡的控制是脫氮除磷運行的重要參數。當進水量及水質恆定時,需要合理控制剩餘汙泥的排放量,調節MLSS的濃度。通常在冬季運行時控制MLSS在3500mg/L左右,汙泥負荷為0.1kgBOD5/(kgMLVSS·d)左右,SRT控制在12d左右;在夏季運行時控制MLSS在2000mg/L左右的低濃度運行,汙泥負荷為0.18kgBOD5/(kgMLVSS·d)左右,SRT控制在8d以下運行效果較好。
5.建議
A/A/O工藝具有較好的耐衝擊負荷能力,出水水質較穩定,可以進行脫氮除磷,但硝化菌、反硝化菌和聚磷菌在有機負荷、泥齡以及碳源需求上存在著矛盾和競爭,很難在同一系統中長期獲得氮、磷的高效去除;同時A/A/O工藝存在著碳源不足和回流混合液中硝酸鹽進入厭氧區幹擾除磷的問題。
因此,要獲得同時脫氮除磷的良好效果,運行時需精心調配,如在桂林某汙水處理廠運行中出水能達到保持在TP<1mg、TN<15mg、BOD5<10mg、SS<20mg、CODCr<30mg、NH3-N<10mg、NO3-N<3mg的較佳穩定效果。
另外在A/A/O工藝中應避免選用重力式汙泥濃縮池,同時應加強汙泥脫水工作,使剩餘汙泥及時脫水,防止上清液及脫水機的濾液中的磷重新回流到進水泵前的集水池內,導致磷在處理系統內循環。