城市污水处理厂利用A2/O工艺进行同步脱氮除磷

北极星环保网讯:【摘要】传统城市污水处理系统主要去除污水中的可生物降解有机物和悬浮固体，而处理出水中含有较多的氮磷营养物，排入水库、湖泊等缓流水体会引起水华，排入近海会引起赤潮。伴随着水体富营养化问题的日益突出(截至目前，26个国控重点湖泊/水库中Ⅴ类和劣Ⅴ类占61.6%，中度和重度富营养化57.7%)，城市污水处理脱氮除磷理论和技术已经逐渐成为研究热点，而传统污水处理工艺显然在脱氮除磷效率上无法满足需求，为此本文将就A2/O工艺在脱氮除磷方面的应用进行探讨。

传统A2/O工艺是单一污泥系统，在同时生物脱氮除磷中涉及硝化、反硝化、吸磷和释磷等多种不同的生物化学反应过程，要在这样一个单一的系统中同时获得脱氮和除磷的效果，必然会造成脱氮除磷效率的下降。针对传统A2/O工艺在同时脱氮除磷存在的矛盾，学者们提出了一些新的脱氮除磷工艺，如倒置A2/O工艺、JHB工艺等，而本文就将对它们的脱氮除磷效果进行对比。

1 不同A2/O工艺的原理

第一，传统A2/O工艺。传统A2/O工艺是人们在不断加深对脱氮除磷基本原理认知的基础上提出的，它由厌氧池(释磷)、缺氧池(反硝化脱氮)、好氧池(去除残留的可生物降解的有机物，好氧硝化生成NO3--N，好氧吸收磷酸盐等)和二沉池(泥水分离)构成，结构简单且水力停留时间相对较短。

第二，倒置A2/O工艺。倒置A2/O工艺将缺氧池前置，优先满足反硝化脱氮并可去除回流污泥中携带的硝酸盐，避免其对厌氧环境造成破坏，从源头上解决生物脱氮除磷系统中存在的瓶颈问题。

第三，JHB工艺。由南非约翰内斯堡大学创立的JHB工艺，在传统A2/O工艺厌氧池前端设置了预缺氧池，内回流比和污泥回流比分别采用400%和100%，二沉池的部分污泥和30%进水直接进入预缺氧池，70%进水直接进入厌氧池，利用进水中有机物来去除大量硝酸盐，以减轻其对厌氧释磷的影响并为厌氧池微生物补充碳源(工艺流程如图1所示)。

2 不同A2/O工艺同步脱氮除磷的比较分析

为探讨不同A2/O工艺同时脱氮除磷的效果，本文采用如下运行条件：进水流量为21.6L/d，其中缺氧池、厌氧池的进水流量分配系数r1：r2=1：1，污泥回流比R为1，内循环回流比RI为2，反应器总水力停留时间HRT为12h，通过排泥控制SRT保持在15d左右，池中MLSS平均为  2000mg/L。

2.1不同A2/O工艺对COD的处理效果

COD去除效果是表征不同A2/O工艺处理效果的主要指标，不同A2/O工艺启动至运行稳定后，传统A2/O工艺和JHB工艺稳定性较好，出水COD浓度波动较小，平均去除率分别为93.5%、94.4%;倒置A2/O工艺的稳定性相对较差，出水COD浓度波动较大，平均去除率为93.0%。不同A2/O工艺的出水COD值均维持在50mg/L以下，达到国家一级A排放标准。

2.2不同A2/O工艺中NOx-N的进出水浓度变化

NOx-N(NO2--N、NO3--N)是影响系统除磷效果的主要因素，表1为不同A2/O工艺中NOx-N的进出水浓度变化，从结果可知三种工艺中亚硝酸盐的浓度均保持在很低水平，出水浓度均低于0.5mg/L，出水硝态氮浓度在2.0～5.5mg/L。

2.3不同A2/O工艺对TP、NH4+-N、TN的处理效果

TP去除效果是表征不同A2/O工艺除磷效果的主要指标，TN去除效果是表征不同A2/O工艺脱氮效果的主要指标(表2为不同A2/O工艺对TP、NH4+-N、TN的处理效果)。在运行过程中，传统A2/O工艺的缺氧池发生了反硝化聚磷现象，缺氧池聚磷量占厌氧池总释磷量的比率为0.03%，倒置A2/O工艺和JHB工艺因未经历厌氧-缺氧过程，而并未发生反硝化聚磷现象。

3 结语

作为我国城市污水处理厂应用最为广泛的同步脱氮除磷工艺之一，传统A2/O工艺具有设备简单、易于控制运行和水力停留时间短等优势，但受到自身多种因素的相互制衡，传统A2/O工艺在脱氮除磷功能上难以得到进一步的提升，为此研究者纷纷将目光投向其变型工艺(如倒置A2/O工艺、JHB工艺等)。本文的研究结果表明，各工艺对COD的处理效果表现为JHB工艺>传统A2/O工艺>倒置A2/O工艺;各工艺中出水亚硝态氮浓度均低于0.5mg/L，出水硝态氮浓度在2.0～5.5mg/L之间;各工艺对TP的处理效果为：传统A2/O工艺>倒置A2/O工艺>JHB工艺;各工艺对NH4+-N的处理效果为：倒置A2/O工艺>传统A2/O工艺>JHB工艺;各工艺对TN的处理效果为：JHB工艺>倒置A2/O工艺>传统A2/O工艺。

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