A2/O工藝城市污水處理模擬式實驗裝置
A2/O工藝城市污水處理模擬式實驗裝置
一、實驗目的
按照國家[污水綜合排放標準]（GB8978-1996）規定，氨氮高容許排放濃度二級標準是25mg/L，磷酸鹽（以P計）高容許排放濃度二級標準是1.0mg/L。厭氧—缺氧—好氧（A2O）工藝是污水除磷脫氮技術的主流工藝，同常規活性污泥相比，不僅僅能生物去除BOD，而且能去除氮和磷，這對于防止水體富營養化的加劇具有重要的作用。本設備是A2O工藝的教學演示和動態實驗設備。通過設備實驗希望達到以下目的：
- 了解A2O工藝的組成，運行操作要點；
- 確定去除濾高、能量省的運行參數，知道生產運行；
- 針對一些工業污染源對該工藝運行的沖擊，提出準確的判斷，避免造成較大的事故；
- 用設備培訓學生、技術人員、操作人員，考核其獨立的工作能力，提高人員的技術素質和企業管理水平；
- 利用設備運輸方便的特點可以在擬建污水廠的現場，進行污水處理可行性的試驗。
二、設備的工作原理
設備的工藝流程如下圖所示：
在利用生物去除水中有機物的同時，進行生物除磷脫氮，包括厭氧、缺氧、好氧三個不同過程的交替循環。具體如下：
- 厭氧池 如工藝流程圖所示，污水首*入厭氧區，兼性厭氧的發酵細菌將水中的可生物降解有機物轉化為揮發性脂肪酸（VFAs）低分子發酵產物。除磷細菌可將菌體內存貯的聚磷分解，所釋放的能量可供好氧的除磷細菌在厭氧環境狹隘維持生存，另一部分能量還可供除磷細菌主動吸收環境中的VFA類低分子有機物，并以聚ß丁酸（PHB）的形式在菌體內貯存起來。
- 缺氧池 污水自厭氧池進入缺氧區，反硝化細菌就利用好氧區中經混合液回流而帶來的硝酸鹽，以及污水中可生物降解有機物進行反硝化，達到同時去碳及脫氮的目的。
- 好氧池 后污水進入曝氣的好氧區，除磷細胞除了可吸收、利用污水中殘剩的可生物降解有機物外，主要是分解體內貯積的PHB，產生的能量可供本身生長繁殖。此外還可以主動吸收周圍環境中的溶解磷，并以聚磷的形式在體內貯積起來。這時排放的出水中溶解磷濃度已相當低，著有利于自養的硝化細菌生長繁殖，并將氨氮經硝化作用轉化為硝酸鹽。非除磷的好氧性異養菌雖然也存在，但它在厭氧區受到嚴重壓抑，在好氧區又得不到充足的營養，因此在與其它生理類群的微生物競爭中處于相對弱勢。排放的剩余污泥中，由于含有大量能超量貯積聚磷的貯磷細菌，污泥含磷量高可達到6%（干重）以上，因此大大提高了磷的去除效果。
三、設備組成和規格
名稱 | 材料 | 停留時間(h) |
原水箱 | PVC塑料 | |
厭氧池 | 有機玻璃 | 約15 |
缺氧池 | 有機玻璃 | 約1.5 |
好氧池 | 有機玻璃 | 約7 |
二沉池 | 有機玻璃 | 約2.0 |
設備由一系列構筑物（圓柱形水池）、設備和連接管路等組成。除了原水箱以外，所有的構筑物、設備和連接管路均安裝在一個鋼制臺架上。設備為24h連續運行的設備，應該保證原水箱水量充足。流水通暢，供電正常。
實驗裝置主要由厭氧池、缺氧池、好氧池、二沉池、程序自動控制箱、液體流量計、空氣流量計、攪拌器兩個、污泥回流系統、混合液回流系統、充氧泵、陶瓷微孔曝氣器、水泵三臺、鋼架、連接管道、閥門等組成。
模型為24h連續運行設備，每日需取樣化驗污水和污泥，并測定和調整運行參數。
四、需要的測定設備及儀器
實驗所需的監測項目如下表所示，需要準備相關的儀器和化學藥品。根據實驗目的的增減測定項目，并且測定項目可分為每日一次、隔日一次、每周測定一次幾種類型。
監測項目
取樣點 | 分析項目 |
進水： | Q、pH、COD、BOD5、溶解性BOD5、溶解性COD、TKN、NH3-N、NO2-N、NO3-N、SS、VSS、TP、PO4-P、堿度 |
厭氧池： | DO、T、SV、SVI、MLSS、MLVSS、TP |
缺氧池： | DO、T、SV、SVI、MLSS、MLVSS、NO2-N、NO3-N |
好氧池： | DO、T、SV、SVI、MLSS、MLVSS、NO2-N、NO3-N、TP |
混合液回流： | Q、MLSS、MLVSS、BOD5、COD、NO2-N、NO3-N、TP |
回流污泥： | Q、MLSS、MLVSS、BOD5、COD、NO2-N、NO3-N、TP |
二沉池出水： | Q、pH、COD、BOD5、溶解性BOD5、溶解性COD、TKN、NH3-N、NO2-N、NO3-N、SS、VSS、TP、PO4-P、堿度 |
五、啟動和運行
首先必須認真閱讀產品說明書，弄清楚組成裝置的所有構筑物、設備和連接管路的作用，以及相互之間的關系，了解設備的工作原理。在次基礎上，方可開始設備的啟動和運行。
（1）啟動。經清水試運行，確認設備動作正常，池體和管路無漏水時，方可開始微生物的馴化和培養。接種污泥可取自城市污水處理廠回流泵房的活性污泥，數量為厭氧池、缺氧池、好氧池和沉淀池的有效容積。開始運轉時，全部設備均啟動，進水流量可從小開始，回流量也相應減小，污泥全部回流，不排放剩余污泥，以培養異氧菌、貯磷菌、硝化菌、脫氮菌等，提高系統MLSS，固定進水流量及混合液回流比（如50%），開啟厭氧池和缺氧池攪拌，速度盡量小，以不產生污泥沉淀即可，開啟好氧池氣泵進行曝氣，曝氣強度應使好氧池溶解氧DO達到2mg/L以上。
當系統MLSS達到3000~5000mg/L時，試驗參數穩定，出水水質良好，可逐漸加大進水流量，相應加大回流流量。視沉淀池內污泥積累情況，定時開啟剩余污泥蠕動泵，其流量視二沉池中的污泥層厚度和泥齡而定，不能放空。同時，固定污泥回流比。
此時，檢測出水水質。如果COD、SS、NH3-N、TP等達標且系統狀態穩定，就可以認為啟動階段結束。
（2）典型運行參數
項目 | 單位 | 范圍 |
污泥負荷 | KgBOD5/KgMLVSS·d | 0.15~0.25 |
污泥齡 | D | 15~27 |
MLSS | Mg/L | 3000~5000 |
污泥回流比 | % | 20~50 |
混合液回流比 | % | 100~300 |
DO | Mg/L | 厭氧<0.3；缺氧<0.5好氧<1.5~2.5 |
（3）提高除磷與脫氮效果的措施
- 降低系統容積負荷可提高去除率。
- 反硝化需要碳源，投加甲醇可提高去除效果。
- 硝化反應需要堿度，因此，控制pH很重要。如原水堿度不足，應投加堿度或考慮前置反硝化工藝（因反硝化產生堿度，可部分補充）。
- 因硝化菌的生長世代周期較長，所以提高泥齡能夠充分地進行硝化反映，提高脫氮率。
- 提高除磷率的措施
- 生物處理工藝方面
- 適當增長厭氧區水力停留時間。以使磷得到充分的釋放。
- 適當增大缺氧池的池容，這樣會提高脫氮效果，以降低回流污泥中的硝酸鹽的含量。
- 污泥回流至缺氧池，缺氧池至厭氧池增設二級混合液回流，這樣一來進入厭氧池的混合液硝酸鹽含量可降低（UCT工藝）
- 設前置厭氧/缺氧調節池，見污泥回流至調節池，以去除其中的硝酸鹽，保證其后餓厭氧池佳狀態運行（改良A/A/O工藝）
- 可將各區分段，利用有機物的梯度分布促進除磷脫氮（VIP工藝）
- 其它工藝方面
- 后置濾池，以降低出水SS，從而去除懸浮性磷。
- 投加化學藥劑，提高出磷效果。
- 初沉污泥發酵或消化池污泥回流至厭氧區，以便將污泥中的顆粒性有機物轉化為VFA，但要注意避免甲烷的產生。
