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1、污水中生物降解有機物對脫氮除磷的影響

可生物降解有機物對脫氮除磷有著十分重要的影響,它對A2/O工藝中的三種生化過程的影響是復(fù)雜的、相互制約甚至是相互矛盾的。 在厭氧池中,聚磷菌本身是好氧菌,其運動能力很弱,增殖緩慢,只能利用低分子的有機物,是競爭能力很差的軟弱細(xì)菌。但由于聚磷菌能在細(xì)胞內(nèi)貯存PHB和聚磷酸基,當(dāng)它處于不利的厭氧環(huán)境下,能將貯藏的聚磷酸鹽中的磷通過水解而釋放出來,并利用其產(chǎn)生的能量吸收低分子有機物而合成PHB,在利用有機物的競爭中比其它好氧菌占優(yōu)勢,聚磷菌成為厭氧段的優(yōu)勢菌群。因此,污水中可生物降解有機物對聚磷菌厭氧釋磷起著關(guān)鍵性的作用。所以,厭氧池進(jìn)水中溶解性磷與溶解性有機物的比值(S-P/S-BOD)應(yīng)在0.06之內(nèi),且有機物的污泥負(fù)荷率應(yīng)> 0.10 kgBOD5/kgMLSS·d。

在缺氧段,異養(yǎng)型兼性反硝化菌成為優(yōu)勢菌群,反硝化菌利用污水中可降解的有機物作為電子供體,以硝酸鹽作為電子受體,將回流混合液中的硝態(tài)氮還原成N2而釋放,從而達(dá)到脫氮的目的。污水中的可降解有機物濃度高,則C/N比高,反硝化速率大,缺氧段的水力停留時間HRT短,一般為0.5~1.0 h即可。反之,則反硝化速率小,HRT需2~3 h。可見污水中的C/N比值較低時,則脫氮率不高。通常只要污水中的COD/TKN>8時,氮的去除率可達(dá)80%。

在好氧段,當(dāng)有機物濃度高時污泥負(fù)荷也較大,降解有機物的異養(yǎng)型好氧菌超過自養(yǎng)型好氧硝化菌,使氨氮硝化不完全,出水中NH+4-N濃度急劇上升,使氮的去除效率大大降低。所以要嚴(yán)格控制進(jìn)入好氧池污水中的有機物濃度,在滿足好氧池對有機物需要的情況下,使進(jìn)入好氧池的有機物濃度較低,以保證硝化細(xì)菌在好氧池中占優(yōu)勢生長,使硝化作用完全。對此,好氧段的污泥負(fù)荷應(yīng)<0.18 kgBOD5/kgMLSS·d。

由此可見,在厭氧池,要有較高的有機物濃度;在缺氧池,應(yīng)有充足的有機物;而在好氧池的有機物濃度應(yīng)較小。

2、污泥齡ts的影響

A2/O工藝污泥系統(tǒng)的污泥齡受二方面的影響。首先是好氧池,因自養(yǎng)型硝化菌比異養(yǎng)型好氧菌的最小比增殖速度小得多,要使硝化菌存活并成為優(yōu)勢菌群,則污泥齡要長,經(jīng)實踐證明一般為20~30 d為宜。但另一方面,A2/O工藝中磷的去除主要是通過排出含高磷的剩余污泥而實現(xiàn)的,如ts過長,則每天排出含高磷的剩余污泥量太少,達(dá)不到較高的除磷效率。同時過高的污泥齡會造成磷從污泥中重新釋放,更降低了除磷效果。所以要權(quán)衡上述二方面的影響,A2/O工藝的污泥齡一般宜為15~20 d。

3、DO的影響

在好氧段,DO升高,硝化速度增大,但當(dāng)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(yīng)。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0.5~0.7 mg/L,否則將導(dǎo)致硝化菌從污泥系統(tǒng)中淘汰,嚴(yán)重影響脫氮效果。所以根據(jù)實踐經(jīng)驗,好氧池的DO為2 mg/L左右為宜,太高太低都不利。

在缺氧池,DO對反硝化脫氮有很大影響。這是由于溶解氧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<0.5 mg/L。

在厭氧池嚴(yán)格的厭氧環(huán)境下,聚磷菌才能從體內(nèi)大量釋放出磷而處于饑餓狀態(tài),為好氧段大量吸磷創(chuàng)造了前提,從而才能有效地從污水中去除磷。但由于回流污泥將溶解氧和NO-x帶入?yún)捬醵?很難保持嚴(yán)格的厭氧狀態(tài),所以一般要求DO<0.2 mg/L,這對除磷影響不大。

4、混合液回流比RN的影響

從好氧池流出的混合液,很大一部分要回流到缺氧段進(jìn)行反硝化脫氮。混合液回流比的大小直接影響反硝化脫氮效果,回流比RN大、脫氮率提高,但回流比RN太大時則混合液回流的動力消耗太大,造成運行費用大大提高。根據(jù)A2/O工藝系統(tǒng)的脫氮率η與混合液回流比RN的關(guān)系式η=RN1+RN(%)可以得到二者之間相互關(guān)系。

5、污泥回流比R

回流污泥是從二沉池底流回到厭氧池,靠回流污泥維持各段污泥濃度,使之進(jìn)行生化反應(yīng)。如果污泥回流比R太小,則影響各段的生化反應(yīng)速率,反之回流比R太高,A2/O工藝系統(tǒng)中硝化作用良好,反硝化效果不佳,導(dǎo)致回流污泥將大量NO-X-N帶入?yún)捬醭?引起反硝化菌和聚磷菌產(chǎn)生競爭,因聚磷菌為軟弱菌群,所以反硝化速度大于磷的釋放速度,反硝化菌搶先消耗掉快速生物降解的有機物進(jìn)行反硝化,當(dāng)反硝化脫氮完全后聚磷菌才開始進(jìn)行磷的釋放,這樣雖有利于脫氮但不利于除磷。據(jù)報道,厭氧段NO-X-N<2 mg/L,對生物除磷沒有影響,當(dāng)COD/TKN>10,則NO-X-N濃度對生物除磷也沒有多大影響。

相反,如果A2/O工藝系統(tǒng)運行中反硝化脫氮良好,而硝化效果不佳,此時雖然回流污泥中硝態(tài)氮含量減少,對厭氧除磷有利,但因硝化不完全造成脫氮效果不佳。

權(quán)衡上述污泥回流比的大小對A2/O工藝的影響,一般采用污泥回流比R=(60~100)%為宜,最低也應(yīng)在40%以上。

6、TKN/MLSS負(fù)荷率的影響

好氧段的硝化反應(yīng),過高的NH+4-N濃度對硝化菌會產(chǎn)生抑制作用,實驗表明TKN/MLSS負(fù)荷率應(yīng)<0.05 kgTKN/kgMLSS·d,否則會影響氨氮的硝化。

7、水力停留時間HRT的影響

根據(jù)實驗和運行經(jīng)驗表明,A2/O工藝總的水力停留時間HRT一般為6~8 h,而三段HRT的比例為厭氧段∶缺氧段∶好氧段=1∶1∶(3~4)。

8、溫度的影響

好氧段,硝化反應(yīng)在5~35℃時,其反應(yīng)速率隨溫度升高而加快,適宜的溫度范圍為30~35℃。當(dāng)?shù)陀?℃時,硝化菌的生命活動幾乎停止。有人提出硝化細(xì)菌比增長速率μ與溫度的關(guān)系為:μ=μ0θ(t-20),式中μ0為20℃時最大比增長速率,θ溫度系數(shù),對亞硝酸菌θ為1.12、對硝酸菌為1.07。

缺氧段的反硝化反應(yīng)可在5~27℃進(jìn)行,反硝化速率隨溫度升高而加快,適宜的溫度范圍為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。

9、pH值的影響

在厭氧段,聚磷菌厭氧釋磷的適宜pH值是6~8;在缺氧反硝化段,對反硝化菌脫氮適宜的pH值為6.5~7.5;在好氧硝化段,對硝化菌適宜的pH值為7.5~8.5。