A2O除磷新工艺的究研及其微生物学原理.doc

A2O除磷新工艺的究研及其微生物学原理池福强1傅金祥15张立成2李爽3接忠敏41沈阳建筑大学市政与环境工程学院沈阳1101682北京工业大学市政工程系北京3北京中天建设集团北京4东北市政设计院长春5中科院沈阳生态研究所大学沈阳国家863科研子课题辽宁省自然科学基金资助项目作者简介池福强沈阳建筑大学在读硕士研究生从事研究方向为污水处理与应用傅金祥教授博士生导师从事研究方向为废水处理与回用摘要在除磷与脱氮的联合工艺中由于两过程所涉及的微生物在性质及最佳代谢条件上有较大差别在同一处理流程中很难达到协调而稳定的运行的问题在传统生物除磷工艺原理基础上就新近发现的A2O反硝化除磷技术新工艺及其微生物学原理特点重点介绍A2O反硝化除磷过程中的缺氧阶段中以NO3作为最终电子受体时厌氧条件下释磷规律缺氧条件下磷的去除效果以及缺氧阶段氮的变化情况关键词反硝化作用反硝化除磷电子受体生物除磷硝酸盐ResearchprogressandmicrobiologyprincipleonbiologicalPremovalByA2OsystemAbstractThemicroorganismsinthesameprocessrelatedtoNPremovalaredifferentincharacteristicsandoptimalmetabolicconditionsmakesitdifficultfortheoperationtobeinphaseandstableBasedontheprincipleoftraditionalbiologicalphosphorusremovalanewlydevelopeddenitrifyingdephosphatationprocesswhichwillbeintroducedinResearchprogressandmicrobiologyprincipleonbiologicalPremovalByA2OsystemIntroducewithNO3whileregardingasfinallytheelectronicreceptoratthestagewithmeagreoxygenthatA2OnitrifiesandgetsridofamongthephosphoruscourseinsteadespeciallyclearupthephosphoruslawunderdetestingoxygenconditiongettingridoftheresultandchangewhichisshortofoxygenstagenitrogenofphosphorusundertheconditionwithmeagreoxygenKeywordsbiologicalphosphorusremovalBPRdenitrificationdenitrifyingactionelectronicreceptorNitratedenitrifyingphosphorusremoval1A2O除磷的微生物原理1A2O法的生物除磷主要是通过聚磷菌PAOS在厌氧条件下释磷之后在缺氧阶段吸磷好氧时继续对剩余磷的过量吸收实现的含磷污水首先在厌氧区与污泥相互混合由于微生物在厌氧条件处于厌氧压抑状态PAOS利用进水或发酵产生的挥发性脂肪酸VFAS和胞内糖原蓄积聚B羟基丁酸PHB同时将细胞内的聚磷polyp释放以提供ATP之后在缺氧区和好氧区NO3和O2作为最终电子受体以蓄积的PHB作为能量的提供者使PAOS从环境中吸取磷酸盐以合成polyp相对于正常细胞的磷含量13聚磷菌的吸磷量可以达到1223最终通过排放含聚磷菌的剩余污泥实现除磷目的通常情况下的吸磷是在好氧状态下进行的但是最近的研究表明聚磷菌并非是专性的好氧菌而反硝化聚磷菌DPB具有以硝酸盐代替氧气作为电子受体的特性同样具有除磷作用4而且这一过程可与反硝化同时进行实现了同时脱氮除磷这一发现避免或削弱了常规生物脱氮除磷中常见的矛盾同时反硝化脱氮除磷同时进行可以使好氧量和污泥产量分别下降30和505并减少运行复杂性尤其适用于高氮磷含量废水及产生VFA潜力低的城市污水因此反硝化除磷具有十分重要的理论意义和实际应用价值2AO与AA实验的对比本对比实验的原水来自于沈阳建筑大学的生活用水经化粪池处理后的污水污泥取自沈阳市北部污水处理厂的AO反应池的回流污泥本设计分别采用传统除磷工艺AO法和反硝化新工艺AA法如图1主反应器R1R2都采用半径为10CM高为1M的有机玻璃圆柱体采用控速搅拌器两个加药器一个曝气泵一个智能继电器一个实际采用人工转换R1R2图11智能控制器2硝酸盐投加器3控速搅拌器4排水管5清水区6悬浮区7污泥区8曝气泵在启动时首先在两个主反应器中加入30L活性污泥然后加入原水60L开动搅拌器进行厌氧运行本阶段时间为3h然后由智能继电器将R1转换为缺氧状态开始滴加NO3在R2中转换为好氧状态开始启动曝气泵曝气本阶段用时为3小时NO3的滴加持续时间为10min每天运行一个周期分别取样测定在前一个月中除磷效果R1R2都不是很理想去除率不稳定最高可达到40左右如图2并且两者的去除效果没有太大差异R2去除率略高于R1但进入第二个月后R1R2的P去除率明显开始增加且R1中的去除效果与R2中的去除效果比开始出现了优势在第二个月中R1的P去除率最高能达到67而R2中最高也能达到54如图3但是随着时间的持续两者的磷去除效率并不在增加如图3调整厌氧时间为2h缺氧和好氧为2h继续运行R1R2的去除率又开始增加分别达到78和62如图43A2O的运行研究当对比实验进行三个月后将厌氧缺氧好氧组合起来组成A2O法工艺如图5维持厌氧15小时缺氧2小时好氧2小时的运行时间随着天数的增长此工艺对P的去除率又开始增长最高可达83但随后就不再增加如图6保持缺氧2小时好氧2小时将厌氧时间进一步降低为12h和增加为100min时P的去除率却略有降低如图7可见15小时的厌氧时间为最佳在保持厌氧时间不变改变分别改变其他两个阶段的运行时间得到在厌氧15h缺氧25h好氧05h为最佳P的去除率可达到923图5A2O法反应器部件同图14结果与讨论41对比实验的讨论在此实验中表明厌氧反硝化的的工艺要优于传统除磷工艺在整个实验过程中R1也起到了脱氮的作用虽然效果不是很好但也能达到39左右而在R2中氮的含量却一直不变这说明反硝化聚磷菌DPB具有以硝酸盐代替氧气作为电子受体的特性同样具有除磷作用而且这一过程可与反硝化同时进行实现了同时脱氮除磷但是N的去除率始终不理想刚开始几乎没有什么效果随着时间的增长N的去除也有所增加但还是不理想最高去除率只能达到30左右还有待进一步深入解决对于缺氧阶段加入NO3时由于反应器内会大量积聚NO2从而会抑制反硝化细菌的产生所以NO3的浓度必须控制在25mgL左右为最佳且加药时间大约在100min42A2O实验的讨论A2O法的运行中关键在于厌氧和缺氧阶段的掌控尤其是时间的掌握在实验中表明当厌氧15h缺氧25h时出水的P的去除率已经可以达到90左右而好氧阶段只是去除剩余的一部分而且在大约05h是达到最大后时间再增长去除率也不会增加43结论A2O反硝化除P工艺要优于传统的AO罚除磷工艺且在反硝化进行同时实现了同时脱氮除磷在A2O工艺找其各阶段运行的最佳时间长度为厌氧15h缺氧25h好氧05h且NO3加入浓度应在25mgL左右加入持续时间为100min左右此工艺对N的去除效果还不是很理想最多达到30左右还有待进一步提高5小结反硝化除磷工艺脱氮除磷性能稳定且耗能少污泥产量小效率高特别适合我国普遍存在的低碳磷比碳氮比污水的处理具有较为广阔的应用前景但在实际运用中虽然A2O工艺除磷率比较高但是包括N和整个营养盐的去除却不太理想所以A2O的改进还有待提高参考文献1赵丹任南琪等生物除磷技术新工艺及其微生物学原理哈尔滨工业大学学报20042王宝贞水污染控制工程M北京中国建筑工业版社19903VanLOOSDRECHTMCMHOOIJMANSCMBRDJANOVDetalBiologicalphosphateremovalprocessesJApplmicrobialBiotechnol1997482892964OSBRONDWNICHOLLSHAOptimizationoftheactivatesludgeprocessforthebiologicalremovalofphosphorusJProWatTechnol197810122612775KUBATVanLOOSDRECHTMCMHEIJNENJJPhophorusandnitrogenremovalwithminimalCODrequiremebyintegrationofdenitrifyingdephosphatationandnitrificatioinatwosludgesysystemJWatRes19963071701710