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1、污水中生物降解有機(jī)物對(duì)脫氮除磷的影響

可生物降解有機(jī)物對(duì)脫氮除磷有著十分重要的影響,它對(duì)A2/O工藝中的三種生化過(guò)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(yùn)動(dòng)能力很弱,增殖緩慢,只能利用低分子的有機(jī)物,是競(jìng)爭(zhēng)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(guò)水解而釋放出來(lái),并利用其產(chǎn)生的能量吸收低分子有機(jī)物而合成PHB,在利用有機(jī)物的競(jìng)爭(zhēng)中比其它好氧菌占優(yōu)勢(shì),聚磷菌成為厭氧段的優(yōu)勢(shì)菌群。因此,污水中可生物降解有機(jī)物對(duì)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(jī)物的比值(S-P/S-BOD)應(yīng)在0.06之內(nèi),且有機(jī)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(shì)菌群,反硝化菌利用污水中可降解的有機(jī)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(jī)物濃度高,則C/N比高,反硝化速率大,缺氧段的水力停留時(shí)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(jiàn)污水中的C/N比值較低時(shí),則脫氮率不高。通常只要污水中的COD/TKN>8時(shí),氮的去除率可達(dá)80%。

在好氧段,當(dāng)有機(jī)物濃度高時(shí)污泥負(fù)荷也較大,降解有機(jī)物的異養(yǎng)型好氧菌超過(guò)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(jī)物濃度,在滿(mǎn)足好氧池對(duì)有機(jī)物需要的情況下,使進(jìn)入好氧池的有機(jī)物濃度較低,以保證硝化細(xì)菌在好氧池中占優(yōu)勢(shì)生長(zhǎng),使硝化作用完全。對(duì)此,好氧段的污泥負(fù)荷應(yīng)<0.18 kgBOD5/kgMLSS·d。

由此可見(jiàn),在厭氧池,要有較高的有機(jī)物濃度;在缺氧池,應(yīng)有充足的有機(jī)物;而在好氧池的有機(jī)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(shì)菌群,則污泥齡要長(zhǎng),經(jīng)實(shí)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(guò)排出含高磷的剩余污泥而實(shí)現(xiàn)的,如ts過(guò)長(zhǎng),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(shí)過(guò)高的污泥齡會(huì)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(zhǎng)趨勢(shì)減緩,高濃度的DO會(huì)抑制硝化菌的硝化反應(yīng)。同時(shí),好氧池過(guò)高的溶解氧會(huì)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(duì)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(zhǎng)率,其對(duì)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(shí)踐經(jīng)驗(yàn),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(duì)反硝化脫氮有很大影響。這是由于溶解氧與硝酸鹽競(jìng)爭(zhēng)電子供體,同時(shí)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(duì)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(shí)則混合液回流的動(dòng)力消耗太大,造成運(yùn)行費(fèi)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(jìng)爭(zhēng),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(jī)物進(jìn)行反硝化,當(dāng)反硝化脫氮完全后聚磷菌才開(kāi)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(bào)道,厭氧段NO-X-N<2 mg/L,對(duì)生物除磷沒(méi)有影響,當(dāng)COD/TKN>10,則NO-X-N濃度對(duì)生物除磷也沒(méi)有多大影響。

相反,如果A2/O工藝系統(tǒng)運(yùn)行中反硝化脫氮良好,而硝化效果不佳,此時(shí)雖然回流污泥中硝態(tài)氮含量減少,對(duì)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(duì)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(guò)高的NH+4-N濃度對(duì)硝化菌會(huì)產(chǎn)生抑制作用,實(shí)驗(yàn)表明TKN/MLSS負(fù)荷率應(yīng)<0.05 kgTKN/kgMLSS·d,否則會(huì)影響氨氮的硝化。

7、水力停留時(shí)間HRT的影響

根據(jù)實(shí)驗(yàn)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明,A2/O工藝總的水力停留時(shí)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(shí),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(shí),硝化菌的生命活動(dòng)幾乎停止。有人提出硝化細(xì)菌比增長(zhǎng)速率μ與溫度的關(guān)系為:μ=μ0θ(t-20),式中μ0為20℃時(shí)最大比增長(zhǎng)速率,θ溫度系數(shù),對(duì)亞硝酸菌θ為1.12、對(duì)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(duì)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(duì)反硝化菌脫氮適宜的pH值為6.5~7.5;在好氧硝化段,對(duì)硝化菌適宜的pH值為7.5~8.5