污水处理工艺：A2O工艺优缺点及改进工艺总结解析

污水处理工艺A2O 工艺优缺点及改进工艺总结解析A20法又称AAO法，即厌氧-缺氧-好氧法，是一种常用的污水处理工艺，可用于二级污水处理或三级污水处理，以及中水回用， 具有良好的脱氮除磷效果在传统A2/0工艺的单泥系统中高效地完成脱氮和除磷两个过 程，就会发生各种矛盾冲突，比如泥龄的矛盾、碳源竞争、硝酸盐 及溶解氧（D0）残余干扰等一、传统 A? 工艺存在的矛盾：1、污泥龄矛盾：传统A?/工艺属于单泥系统，聚磷菌（PAOs）、反硝化菌和硝 化菌等功能微生物混合生长于同一系统中，而各类微生物实现其功 能最大化所需的泥龄不同：1） 自养硝化菌与普通异养好氧菌和反硝化菌相比，硝化菌的 世代周期较长，欲使其成为优势菌群，需控制系统在长泥龄状态下 运行冬季系统具有良好硝化效果时的污泥龄（SRT）需控制在30d以 上；即使夏季，若SRT<5 d,系统的硝化效果将显得极其微弱2） PAOs属短周期微生物，甚至其最大周期（Gmax）都小于硝化菌的最小世代周期（Gmin） o从生物除磷角度分析富磷污泥的排放是实现系统磷减量化的唯 一渠道若排泥不及时，一方面会因PAOs的内源呼吸使胞内糖原消耗殆尽，进而影响厌氧区乙酸盐的吸收及聚-疑基烷酸(PHAs)的贮存，系统除磷率下降，严重时甚至造成富磷污 泥磷的二次释放；另一方面，SRT也影响到系统内PAOs和聚糖菌 (GAOs)的优势生长。

在30的长泥龄(SRTa 10 d)厌氧环境中，GAOs对乙酸盐的 吸收速率高于PAOs，使其在系统中占主导地位，影响PAOs释磷行为 的充分发挥2、碳源竞争及硝酸盐和D0残余干扰：在传统A?/脱氮除磷系统中，碳源主要消耗于释磷、 反硝化和异养菌的正常代谢等方面，其中释磷和反硝化速率与进水 碳源中易降解部分的含量有很大关系一般而言，要同时完成脱氮和除磷两个过程，进水的碳氮比 (B0D5 / P (TN) ) >4 5,碳磷比(B0D5 / P (TP)) > 2030当碳源含量低于此时，因前端厌氧区PAOs吸收进水中挥发性脂肪酸(VFAs)及醇类等易降解发酵产物完成其细胞内 PHAs的合成，使得后续缺氧区没有足够的优质碳源而抑制反硝化潜 力的充分发挥，降低了系统对TN的脱除效率反硝化菌以内碳源和甲醇或VFAs类为碳源时的反硝化速率分别 为17 48、120 900 mg/（g d）因反硝化不彻底而残余的硝酸盐随外回流污泥进入厌氧区，反 硝化菌将优先于PAOs利用环境中的有机物进行反硝化脱氮，干扰 厌氧释磷的正常进行，最终影响系统对磷的高效去除一般，当厌氧区的N03-N的质量浓度＞1.0 mg/L时，会对PAOs 释磷产生抑制：当其达到3 4 mg/L时，PAOs的释磷行为几乎完全被抑制，释 磷(P04 3—P)速率降至 2. 4 mg/ (g d)。

按照回流位置的不同，溶解氧(DO)残余干扰主要包括：1) 从分子态氧(02)和硝酸盐(N03-N)作为电子受体的氧化 产能数据分析，以02作为电子受体的产能约为N03-N的1. 5倍，因 此当系统中同时存在02和NO3-N 时，反硝化菌及普通异养菌将优先以02为电子受体进行产能代谢2) 氧的存在破坏了 PAOs释磷所需的“厌氧压抑"环境，致使 厌氧菌以02为终电子受体而抑制其发酵产酸作用，妨碍磷的正常释 放，同时也将导致好氧异养菌与PAOs进行碳源竞争一般厌氧区的DO的质量浓度应严格控制在0. 2mg/L以 下从某种意义上来说硝酸盐及D0残余干扰释磷或反硝化过程归 根还是功能菌对碳源的竞争问题二、A?工艺改进1、基于SRT矛盾的复合式：A?/工艺在传统A?/工艺的好氧区投加浮动载体填料，使载 体表面附着生长自养硝化菌，而PAOs和反硝化菌则处于悬浮生长状 态，这样附着态的自养硝化菌的SRT相对独立，其硝化速率受短SRT 排泥的影响较小，甚至在一定程度上得到强化悬浮污泥SRT、填料投配比及投配位置的选择不仅要考虑硝化 的增强程度，还要考虑悬浮态污泥含量降低对系统反硝化和除磷的 负面影响载体填料的投配并不意味可大幅度增加系统排泥量，缩短悬浮 污泥SRT以提高系统除磷效率；相反，SRT的缩短可能降低悬浮态污 泥（MLSS）含量，从而影响系统的反硝化效果，甚至造成除磷效果恶 化。

当悬浮污泥SRT控制为5 d时，复合式A2/0工艺的硝化效果与 传统A?/工艺相比，两者的硝化效果无明显差异，复合式A2/0 工艺 的载体填料不能完全独立地发挥其硝化性能；若再降低悬浮污泥SRT 则因系统悬浮污泥含量的降低致使硝酸盐积累，影响厌氧磷的正常 释放2、基于“碳源竞争”角度的工艺：解决传统A?/工艺碳源竞争及其硝酸盐和DO残余干扰释磷或 反硝化的问题，主要集中在3方面：针对碳源竞争采取的解决策略，如补充外碳源、反硝化和释磷重新分配碳源（如倒置A?/工艺）等；解决硝酸盐干扰释磷提出的工艺改革，如 JHB、UCT、MUCT等工艺;针对DO残余干扰释磷、反硝化的问题，可在好氧区末端增设适当容积的“非曝气区”1）补充外碳源： 补充外碳源是在不改变原有工艺池体结构及各功能区顺序的情 况下，针对短期内因水质波动引起碳源不足而提出的应急措施一 般供选择的碳源可分为2类：8、甲醇、乙醇、葡萄糖和乙酸钠等有机化合物;b、可替代有机碳源，如厌氧消化污泥上清液、木屑、牲畜或家 禽粪便及含高碳源的工业废水等相对糖类、纤维素等高碳物质而言，因微生物以低分子碳水化 合物（如，甲醇、乙酸钠等）为碳源进行合成代谢时所需能量较 大，使其更倾向于利用此类碳源进行分解代谢，如反硝化等。

任何外碳源的投加都要使系统经历一定的适应期，方可达到预 期的效果针对要解决的矛盾主体选择合适的碳源投加点对系统的稳定运 行和节能降耗至关重要一般在厌氧区投加外碳源不仅能改善系统除磷效果，而且可增 强系统的反硝化潜能；但是若反硝化碳源严重不足致使系统TN脱除 欠佳时，应优先考虑向缺氧区投加2）倒置A?/工艺及其改良工艺：A2/OI艺以牺牲系统的反硝化速率为前提，优先考虑释磷对碳源 的需求，而将厌氧区置于工艺前端，缺氧区后置，忽视了释磷本身 并非除磷工艺的目的所在从除磷角度分析可知，倒置A2/0工艺还具有2个优势：“饥饿效应”PAOs厌氧释磷后直接进入生化效率较高的 好氧环境，其在厌氧条件下形成的摄磷驱动力可以得到充分地 利用群体效应”允许所有 参与回流的污泥经历完整的释磷、摄磷过程倒置A2 /0 工艺的布置形式⑶ JHB、UCT及改良UCT工艺：与分点进水倒置A2 /0工艺相比，JHB （亦称A+ A2 /0工艺）和 UCT 工艺的设计初衷是通过改变外回流位点以解决硝酸盐、DO残余 干扰释磷JHB工艺中的氮素的脱除主要发生在污泥反硝化区和缺氧区， 且两者的脱除量相当，污泥反硝化区的设置改变了氮素在各功能区 的分配比例，使厌氧区能够更好地专注于释磷。

a67%nI'JUJHB工艺流程：与倒置A2 /O工艺相同，对于低C/N进水而言，JHB工艺污泥反硝化区的设置可能会引起后续各功能区的碳源不足， 为此也有必要采用分点进水方式与倒置A2 /0 工艺不同，UCT工艺是在不改变传统A2 /0 工艺各功能区空间位置的情况下，污泥先回流至缺氧区，使其 经历反硝化脱氮后，再通过缺氧区的混合液回流至厌氧区，避免了 回流污泥中硝酸盐、DO对厌氧释磷的干扰ItIIUCT工艺流程:在进水C/N适中的情况下，缺氧区的反硝化作用可使回流至厌 氧区的混合液中硝酸盐的含量接近于0;而当进水C/N较低时，UCT 工艺中的缺氧区可能无法实现氮的完全脱除，仍有部分硝酸盐进入 厌氧区，因此又产生了改良UCT工艺（MUCT） o与UCT 工艺相比，MUCT将传统A2 /0工艺中的缺 氧区分隔为2 个独立区域，前缺氧区接受来自二沉池的回流污泥，后缺氧区接受 好氧区的硝化液，从而使外回流污泥的反硝化与内回流硝化液的反 硝化完全分离，进一步减少了硝酸盐对厌氧释磷的影响相格栅T沉砂池 T 隔汕池一 集水#丄$屮格栅细格栅调柠池一史氧施厂 混合液回流流混合液回流OHB MHB1池T缺氧2汹T好氧汕1出水或Ml用 >［污泥脱水机 J亏泥压缩机集泥池以MUCT工艺为主体工艺的流程图。

无论UCT还是MUCT,回流系统的改变强化了厌氧、缺氧的交替环境，使其与JHB —样，缺氧区容易富集反硝化PAOs，实现同步脱氮 除磷3、兼顾SRT矛盾及“碳源竞争”工艺：AAO+BAF:与传统活性污泥法相比，该工艺利用生物膜的形式将硝化细菌 从活性污泥中独立出来，在BAF池中完成硝化，在AAO中完成反硝化 与除磷•较之传统单污泥系统，双污泥反硝化除磷系统能降低30%的 曝气量、50%的剩余污泥产量及碳源需求，是很有实用潜力的一种新 型工艺900•就。