1、2. 5 A/0生化處理 2. 5. 1基本原理本系統(tǒng)生化處理段采用缺氧/好氧(A/0) 1：藝，A/0工藝通常是在常規(guī)的好氧活性污泥法處理系統(tǒng)前，增加一段缺氧生物處理過程。在 好氧段，好氧微生物氧化分解污水中的BOB,同時(shí)進(jìn)行硝化反應(yīng)，有 機(jī)氮和氨氮在好氧段轉(zhuǎn)化為硝化氮并回流到缺氧段，其中的反硝化細(xì) 菌利用氧化態(tài)氮和污水屮的有機(jī)碳進(jìn)行反硝化反應(yīng)，使化合態(tài)氮變成 分子態(tài)氮，同時(shí)獲得同時(shí)去碳和脫氮的效果。這里著重介紹生物脫氮1)生物脫氮的基本原理傳統(tǒng)的生物脫氮機(jī)理認(rèn)為：脫氮過程一般包括氨化、硝化和反硝 化三個(gè)過程。 氨化(Ammonification):廢水屮的含氮有機(jī)物，在生物處理過 程中被好

2、氧或厭氧異養(yǎng)型微生物氧化分解為氨氮的過程; 硝化(Nitrification):廢水中的氨氮在硝化菌(好氧自養(yǎng)型 微生物)的作用下被轉(zhuǎn)化為NO廠和N03一的過程; 反硝化(Denitrification):廢水屮的NO：r和NO3在缺氧條件下 以及反硝化菌(兼性異養(yǎng)型細(xì)菌)的作用下被還原為N,的過程。其屮硝化反應(yīng)分為兩步進(jìn)行：亞硝化和硝化。硝化反應(yīng)過程方程 式如下所示: 亞硝化反應(yīng)：50：NO/+n：O+2ir 硝化反應(yīng)：NOJ+O. SOlNCV 總的硝化反應(yīng)：NH；+2O：-NO3>H：O+2H* 反硝化反應(yīng)過程分三步進(jìn)行，反應(yīng)方程式如下所示（以甲醇為電 了供體為例）: 第一步：SN

3、Oa'+CHaOH 3NO/+2H：O+CO：第二步：2ir十2N0+CH30HfN尹3He+CO： 第三步：6ir+6N(V+5CH30H - 3皿+13H：O+5COc 2）本系統(tǒng)脫氮原理針對(duì)本系統(tǒng)生化工藝段而言，除了上述脫氮原理外，還糅合了短 程硝化-反硝化，即氨氮在0池中未被完全硝化生成N0，而是生成 了大量的NON,但在A池NO同樣被作為受氫體而進(jìn)行脫氮（上述 第二步可知）；再者在A池NO同樣也可和NH進(jìn)行脫氮，即短程硝化 -厭氧氨氧化，其表示為：NH+N0f汕+2比0。因此針對(duì)本系統(tǒng)而言，A/0工藝如在進(jìn)水水質(zhì)以及系統(tǒng)控制參數(shù)穩(wěn)定的條件下也可達(dá)到理想的出水效果。2. 5.2

4、 1藝特征A/0脫氮工藝主要特征是:將脫氮池設(shè)S在去碳硝化過程的前端,一方面使脫氮過程能直接利用進(jìn)水中的有機(jī)碳源而可以省去外加碳 源；另一方面，則通過消化池混合液的回流而使其屮的NO在脫氮池 屮進(jìn)行反硝化，且利用了短程硝化-反硝化以及短程硝化-厭氧氨氧化 等工藝特點(diǎn)。因此工藝內(nèi)回流比的控制是較為重要的，因?yàn)槿鐑?nèi)回流 比過低，則將導(dǎo)致脫氮池中BOD/NO過臥 從而是反硝化菌無足夠的NO或NO作電了受體而影響反硝化速率，如內(nèi)回流比過高，則將導(dǎo)致BOD,/NO；或BOD/NO等過低，同樣將因反硝化菌得不到足夠的碳 源作電子供體而抑制反硝化菌的生長。A/0工藝中因只有一個(gè)污泥回流系統(tǒng)，因而使好氧異養(yǎng)菌

5、、反硝化菌和硝化菌都處于缺氧/好氧交替的環(huán)境屮，這樣構(gòu)成的一種混合 菌群系統(tǒng)，可使不同菌屬在不同的條件卜充分發(fā)揮它們的優(yōu)勢(shì)。將反 硝化過程前置的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以借助于反硝化過程屮產(chǎn)生的堿度 來實(shí)現(xiàn)對(duì)硝化過程中對(duì)堿度消耗的內(nèi)部補(bǔ)充作用。圖2. 3所示為A/0脫氮工藝的特性曲線。由圖可見，在脫氮反應(yīng)池（A段）屮，進(jìn)入脫氮 池的廢水中的COD、BOD,和氨氮的濃度在反硝化菌的作用下均有所下 降（COD和BOD的下降是由反硝化菌在反硝化反過程中對(duì)碳源的利用 所致），而氨氮的下降則是由反硝化菌的微生物細(xì)胞合成作用以及短 程硝化-厭氧氨氧化所致），NO的濃度則因反硝化作用而有人幅度下 降；在硝化反應(yīng)池（0

6、段）中，隨硝化作用的進(jìn)行，NO的濃度快速上 升，而通過內(nèi)循環(huán)人比例的回流，反硝化段的NO廠N含量通過反硝化 菌的作用明顯卞降，COD和Bom則在異養(yǎng)菌的作用下不斷卜降。氨氮 濃度的下降速率并不與NO濃度的上升相適應(yīng)，這主要是由于異養(yǎng)菌 對(duì)有機(jī)物的氨化而產(chǎn)生的補(bǔ)償作用造成的。原污水濃度BOD,降解、硝化反硝化圖2. 3 A/0脫氮工藝的特性曲線與傳統(tǒng)的生物脫氮工藝相比，A/0系統(tǒng)不必投加外碳源，可充分 利用原污水中的有機(jī)物作碳源進(jìn)行反硝化，同時(shí)達(dá)到降低B0D5和脫氮 的冃的；A/0系統(tǒng)中缺氧反硝化段設(shè)在好氧硝化段Z前，因而當(dāng)原水 中堿度不足時(shí)，可利用反硝化過程中產(chǎn)生的堿度來補(bǔ)充硝化過程中對(duì) 堿度

7、的消耗。此外，A/0 1：藝中只有一個(gè)污泥回流系統(tǒng)，混合菌群交替處于缺氧和好氧狀態(tài)及有機(jī)物濃度高和低的條件，有利于改善污泥 的沉降性能及控制污泥的膨脹。生物脫氮反應(yīng)過程各項(xiàng)生物反應(yīng)特征 見表2. 2所示。表22生物脫氮反應(yīng)過程中各項(xiàng)生物反應(yīng)特征（參考值）生化反應(yīng)類型去除有機(jī)物硝化反硝化亞硝化硝化微生物好氧菌及兼氧菌亞硝化細(xì)菌H養(yǎng)型菌硝化細(xì)菌自養(yǎng)型菌兼性菌 異養(yǎng)型菌能源有機(jī)物化能化能有機(jī)物氧源(受氫體)0：0：0：NOJ、 X0/溶解氧/mg 1/>1遼>12>12>00. 5堿度無變化氧化ImgNH廠N需要7. 14mg堿度無變化還原 lmgNOs-N/NO：-N 生成

8、3. 57mg堿 度耗氧分解Img有機(jī)物(B0DJ 需氧 2mg氧化ImgNH廠N需氧3. 43mg氧化 lingXO：-N需氧1- 14mg分解Img有機(jī)物(COD)需 NO：-N0. 58nig, NO廠N0, 35nig所提供 化合態(tài)氧最適 pH值7"8.58 "8.58*8.58. 0"8. 6最適水溫廠C15“250=1. O'"!. 04300=1. 1300=1. 134"370=1. 061. 15增殖速 度/曠1.2"3.50.21、l. 080. 28"1.44好氧分解的1/2"1/2.

9、5分解速 度/mg70"870B0D/(gMLSS h)YmgXHs-N/ (gMLSS h)28ingNOj-X/ (gMLSS h)根據(jù)廢水的脫氮水質(zhì)、處理目標(biāo)、出水要求，選擇A/0脫氮工藝時(shí)，其參數(shù)一般也有所不同。通常情況卞，可以按照表2. 3選用各參數(shù)。表23 A/0法工藝參數(shù)(參考值)工藝參數(shù)變化范圍1.回流比污泥回流比(R)硝化混合液回流 比一般R控制在30%"100%一般r控制在200曠400%,過高時(shí)動(dòng)力消耗大2.泥齡(SRT)一般情況下，SRT>8、10d,有時(shí)共至長達(dá)30d以上3.污泥質(zhì)量濃度(MLSS)一般A池控制在4000"5000m

10、g/L ； 0池控制在3000"4000iiig/L 為宜4.水溫應(yīng)在5、30°C范圍內(nèi)，低于15°C時(shí)硝化和反硝化效果明顯降低5. pH 值硝化過程pH值應(yīng)控制在8. 08. 4,反硝化過程pH值應(yīng)控制在 8. 0'8.66.碳氮比(BOD/TN)BOD/TN 般應(yīng)大于5,當(dāng)小于3時(shí)需補(bǔ)加有機(jī)碳源，如 甲醇、醋酸、丙酮等易丁被生物降解的含碳有機(jī)物7.碳磷比(BOD/TP)一般BOD/TP應(yīng)大于18.溶解氧(DO)一般情況下，缺氧階段D0<0. 5mg/L；好氧階段D0> r2. Omg/L9. BOD負(fù)荷一般在 0. 15'0. 70

11、kgBOD/ (kgMLSS d)10.總氮負(fù)荷一般在 0. 02"0. IkgTN/(kgMLSS d)2.5.3影響因素與控制條件1)硝化反應(yīng)主要影響因素與控制要求 好氧條件，并保持一定的堿度。氧是硝化反應(yīng)的電了受體，硝化池內(nèi)溶解氧的高低，必將影響硝化反應(yīng)的進(jìn)程，溶解氧質(zhì)量濃度一 般維持在2"3mg/L ,不得低于Img/L,當(dāng)溶解氧質(zhì)量濃度低于 0. 50. 7ing/L時(shí)，氨的硝態(tài)反應(yīng)將受到抑制。硝化菌對(duì)pH值的變化十分敏感，為保持適宜pH值，廢水應(yīng)保持 足夠的堿度以調(diào)節(jié)pH值的變化，對(duì)硝化菌的適宜pH值為8. 4o 混合液中有機(jī)物含量不宜過高，否則硝化菌難成為優(yōu)勢(shì)

12、菌種。 硝化反應(yīng)的適宜溫度是20"35-Co當(dāng)溫度在5、35°CZ間由低向 高逐漸升高時(shí)，硝化反應(yīng)的速率將隨溫度的升高而加快，而當(dāng)?shù)椭?°C 時(shí)，硝化反應(yīng)完全停止。對(duì)于去碳和硝化在同一個(gè)池了屮完成的脫氮 工藝而言，溫度對(duì)硝化速率的影響更為明顯。當(dāng)溫度低于15°C時(shí)即 發(fā)現(xiàn)硝化速率迅速下降。低溫狀態(tài)對(duì)硝化細(xì)菌有很強(qiáng)的抑制作用，如 溫度為1214°C時(shí)，反應(yīng)器出水常會(huì)出現(xiàn)亞硝酸鹽積累的現(xiàn)象。因此, 溫度的控制時(shí)相當(dāng)重要的。 硝化菌在消化池內(nèi)的停留時(shí)間，即生物固體平均停留時(shí)間，必 須大于最小的世代時(shí)間，否則硝化菌會(huì)從系統(tǒng)屮流失殆盡。 有害物質(zhì)的控制。

13、除重金屬外，對(duì)硝化反應(yīng)產(chǎn)生抑制作用的物 質(zhì)有高濃度NH廠N、高濃度有機(jī)基質(zhì)以及絡(luò)合陽離子等。2）反硝化反應(yīng)主要影響因素與控制要求 碳源（C/N）的控制。生物脫氮的反硝化過程中，需要一定數(shù)量 的碳源以保證一定的碳氮比而使反硝化反應(yīng)能順利地進(jìn)行。碳源的控 制包括碳源種類的選擇、碳源需求量及供給方式等。反硝化菌碳源的供給可用外加碳源的方法（如傳統(tǒng)脫氮丄藝）、或利用原廢水中的有機(jī)碳（如前置反硝化匸藝等）的方法來實(shí)現(xiàn)。反硝化的碳源可分為三類：第一類為外加碳源，如甲醇、乙醇、葡萄糖、淀粉、蛋白質(zhì)等，但以甲醇為主；第二類為原廢水中的有機(jī)碳；第三類為細(xì)胞物質(zhì)，細(xì)菌利用細(xì)胞成分進(jìn)行內(nèi)源反硝化,但反硝化速率最慢。

14、當(dāng)原廢水屮的BOD占TKN （總凱氏氮）Z比在5"8時(shí),BODs與TK （總氮）之比大于35時(shí)，可認(rèn)為碳源充足。如需外加碳源，多采用甲醇,因甲醇被分解后產(chǎn)物為CO：、比0,不留任何難降解的產(chǎn)物。 反硝化反應(yīng)最適宜的pH值為8 "8. 6°pH值高于8. 6或低于6,反硝化速率將人幅度下降。 反硝化反應(yīng)最適宜的溫度是20'40“C。低于15°C反硝化反應(yīng)速率降低，為了保持一定的反應(yīng)速率，在冬季時(shí)采用降低處理負(fù)荷、提高生物固體平均停留時(shí)間以及水力停留時(shí)間等措施。 反硝化菌屬于異養(yǎng)兼性厭氧菌在無分了氧但存在硝酸和亞硝酸離了的條件下，一方面，它們能夠利用這些離子中的氧進(jìn)行呼吸,使硝酸鹽還原；另一方面，因?yàn)榉聪趸w內(nèi)的某些酬系統(tǒng)組分只有在有氧條件下才能合成，所以反硝化菌適宜在厭氧、好氧條件交替下進(jìn)行，故溶解氧應(yīng)控制在0. 5mg/L以下。2. 5. 4 A/0生化處理生物相的判斷生物相是指活性污泥微生物的種類、數(shù)量及其活性狀態(tài)的變化。生物相觀察可以作為一種輔助手段來達(dá)到控制工藝運(yùn)行的冃的。表24 A/0法工藝一般生物相（參考）優(yōu)勢(shì)生物種類出水質(zhì)最鞭毛蟲占優(yōu)很差草履蟲占優(yōu)勢(shì)不好鐘蟲占優(yōu)勢(shì)很好輪蟲和線蟲占優(yōu)勢(shì)一般，需排泥。表25 A/0法工藝異常生物相（參考）鏡檢發(fā)現(xiàn)形成因素措施鐘蟲