厌氧与好氧结合

1、 由于废水中所含有机物种类的复杂化和各种微生物的广由于废水中所含有机物种类的复杂化和各种微生物的广泛适应性，厌氧、缺氧和好氧结合的废水处理技术具有巨大泛适应性，厌氧、缺氧和好氧结合的废水处理技术具有巨大的发展潜力和良好的应用前景。的发展潜力和良好的应用前景。a. 厌氧好氧处理工艺厌氧好氧处理工艺（A1-O) 生物除磷、高浓度有机工业废水、含难降解有机物的工业生物除磷、高浓度有机工业废水、含难降解有机物的工业 废水、污泥膨胀的控制；废水、污泥膨胀的控制；b. 缺氧好氧处理工艺缺氧好氧处理工艺（A2-O) 生物脱氮、废水中有机物的水解；生物脱氮、废水中有机物的水解；c. 厌氧缺氧好氧处理工艺厌氧缺

2、氧好氧处理工艺（A1-A2-O) 生物脱氮除磷、含难降解有机物的工业废水。生物脱氮除磷、含难降解有机物的工业废水。v 城市污水中的磷主要来源于人类活动的排泄物及工业产城市污水中的磷主要来源于人类活动的排泄物及工业产生的废弃物。近年合成洗涤剂和家用清洗剂的使用是引生的废弃物。近年合成洗涤剂和家用清洗剂的使用是引起污水中磷含量增高的主要原因之一。起污水中磷含量增高的主要原因之一。v 在常规二级生物处理系统中，在常规二级生物处理系统中，BOD5的生物降解过程伴随的生物降解过程伴随着微生物菌体的合成，磷作为微生物正常生长所需要的着微生物菌体的合成，磷作为微生物正常生长所需要的元素成为微生物的组分，并随

3、着剩余污泥的排放将磷从元素成为微生物的组分，并随着剩余污泥的排放将磷从系统中去除。在常规活性污泥系统中，微生物正常生长系统中去除。在常规活性污泥系统中，微生物正常生长时活性污泥含磷量一般为污泥干重的时活性污泥含磷量一般为污泥干重的1.5%-2.3%，由于进，由于进水水BOD5/TP（总磷）的比值、泥龄、污泥处理方法及处（总磷）的比值、泥龄、污泥处理方法及处理液回流量等因素的不同，通过剩余污泥的排放仅能获理液回流量等因素的不同，通过剩余污泥的排放仅能获得得10%-30%的除磷效果。的除磷效果。v 假设初沉池出水的假设初沉池出水的BOD5浓度为浓度为140mg/L溶解磷浓度为溶解磷浓度为8mg/L

4、，剩余污泥产率为，剩余污泥产率为0.6gVSS/gBOD5，生物处理过程，生物处理过程将有将有1.2-1.7mg/L的磷去除，去除率为的磷去除，去除率为1521。v采用污水生物除磷技术，一般磷的去除率可达到采用污水生物除磷技术，一般磷的去除率可达到8090，较好情况下出水总磷可低于，较好情况下出水总磷可低于1mg/L。要将污水中的磷。要将污水中的磷降低到降低到0.5 mg/L以下，仅仅采用生物除磷则比较困难以下，仅仅采用生物除磷则比较困难 ，往，往往要以化学法作为辅助方法。污水生物除磷技术的发展起往要以化学法作为辅助方法。污水生物除磷技术的发展起源于生物超量吸收磷现象的发现。污水生物除磷就是利

5、用源于生物超量吸收磷现象的发现。污水生物除磷就是利用活性污泥的过量磷吸收的现象，通过污水生物处理系统的活性污泥的过量磷吸收的现象，通过污水生物处理系统的特殊设计和运行条件的控制，使细胞含磷量相当高的细菌特殊设计和运行条件的控制，使细胞含磷量相当高的细菌群体能在处理系统的基质竞争中取得优势，使污泥的含磷群体能在处理系统的基质竞争中取得优势，使污泥的含磷量达到量达到37，然后将这些细胞随污泥排除处理系统。，然后将这些细胞随污泥排除处理系统。v生物除磷工艺的一个特征是厌氧区的设置，供聚磷菌（贮生物除磷工艺的一个特征是厌氧区的设置，供聚磷菌（贮磷菌）吸收基质，产生选择性增殖。大量的资料证实，在磷菌）吸

6、收基质，产生选择性增殖。大量的资料证实，在生物除磷工艺中经过厌氧状态释放正磷酸盐的活性污泥，生物除磷工艺中经过厌氧状态释放正磷酸盐的活性污泥，在好氧状态下具有很强的磷吸收能力，并且磷的厌氧释放在好氧状态下具有很强的磷吸收能力，并且磷的厌氧释放是好氧磷吸收和除磷的前提条件。多数污水生物处理系统是好氧磷吸收和除磷的前提条件。多数污水生物处理系统要兼顾脱氮和除磷两方面的功能，工艺构造上基于硝化和要兼顾脱氮和除磷两方面的功能，工艺构造上基于硝化和反硝化方面的考虑较多，使处理系统在发生硝化的情下也反硝化方面的考虑较多，使处理系统在发生硝化的情下也能保证较好的除磷性能。能保证较好的除磷性能。a.厌氧区厌氧

7、区水解作用：在没有溶解氧和硝态氮存在的厌氧条件下，兼性细菌将溶水解作用：在没有溶解氧和硝态氮存在的厌氧条件下，兼性细菌将溶解性解性BOD转化成转化成VFAs（低分子有机物）；（低分子有机物）；生物聚磷菌（或称除磷菌）获得生物聚磷菌（或称除磷菌）获得VFA：这些细菌吸收厌氧区产生的或：这些细菌吸收厌氧区产生的或来自原污水的来自原污水的VFA，并将其运送到细胞内，转化成胞内碳源存贮物，并将其运送到细胞内，转化成胞内碳源存贮物PHB。这一生化过程所需的能量来源于细胞内聚合磷的水解，并导致。这一生化过程所需的能量来源于细胞内聚合磷的水解，并导致磷酸盐的释放。磷酸盐的释放。b.好氧区好氧区磷的吸收：细菌

8、从污水中超量摄取磷，并储存于细胞中形成磷的过量磷的吸收：细菌从污水中超量摄取磷，并储存于细胞中形成磷的过量存贮，从而将磷从污水中去除。这一生化过程所需的能量由在厌氧过存贮，从而将磷从污水中去除。这一生化过程所需的能量由在厌氧过程中细胞内存储的程中细胞内存储的PHB的氧化代谢产生。的氧化代谢产生。合成新的贮磷菌细胞，产生富含磷的生物污泥。合成新的贮磷菌细胞，产生富含磷的生物污泥。c.除磷系统除磷系统 剩余污泥排放：通过剩余污泥排放，将磷从系统中去除。剩余污泥排放：通过剩余污泥排放，将磷从系统中去除。 在好氧条件下聚合磷的累计可按简化的方程式描述：在好氧条件下聚合磷的累计可按简化的方程式描述：C2

9、H4O2+0.16NH4+1.2O2+0.2PO43- 0.16C5H7NO2+1.2CO2+0.2(HPO3)+1.4OH-+0.48N2+0.96H2O 细胞物质细胞物质 聚合磷聚合磷在厌氧条件下聚合磷酸盐的降解可简示如下：在厌氧条件下聚合磷酸盐的降解可简示如下：2C2H4O2+(HPO3)+H2O (C2H4O2)2+PO43-+3H+ 聚合磷聚合磷 储存的有机物储存的有机物1.厌氧阶段：吸收乙酸的动力学可大致用厌氧阶段：吸收乙酸的动力学可大致用Monod方程描述：方程描述：式中：式中：KHAc: 乙酸吸收常数；乙酸吸收常数； SHAc: 乙酸浓度；乙酸浓度； KS,Hac:乙酸去除的饱

10、和浓度；乙酸去除的饱和浓度； XB,PAO: 聚磷菌（聚磷菌（PAO）的浓度。）的浓度。vPO4:乙酸盐与磷酸盐之间的化学计量系数（乙酸盐与磷酸盐之间的化学计量系数（2mol HAc/mol P)PAOBHAcSHAcHAcHAcXKSSKr,HAcV,PAOBHAcSHAcHAcHAcPOHAcXKSSKvr,4,PO4V,2. 好氧阶段：磷酸盐的吸收速率可用好氧阶段：磷酸盐的吸收速率可用Monod方程描述：方程描述：式中：式中： umax,P:聚磷菌的最大比增长速率；聚磷菌的最大比增长速率； Ymax,P: 最大产率系数最大产率系数; SPO4: 磷酸盐磷的浓度；磷酸盐磷的浓度； KS,P

11、O4: 磷酸盐磷的饱和常数。磷酸盐磷的饱和常数。 对生物除磷过程反应动力学进行更详细描述的模型是对生物除磷过程反应动力学进行更详细描述的模型是IAWQ ASM2模型。模型。4,4,44max,max,POBPOSPOPOPPXKSSYrPO4V, 聚磷菌对环境因素的相应与反硝化菌、好氧异养菌相似。聚磷菌对环境因素的相应与反硝化菌、好氧异养菌相似。为了能够积累聚合磷，以下条件十分重要：为了能够积累聚合磷，以下条件十分重要： a. 厌氧厌氧/好氧的交替条件；好氧的交替条件； b. 厌氧阶段不存在硝酸盐（化合态氧）厌氧阶段不存在硝酸盐（化合态氧） 反硝化需要利用易降解有机碳，使易降解有机碳量减少。反

12、硝化需要利用易降解有机碳，使易降解有机碳量减少。聚磷菌得不到充足的易降解有机碳，使磷的去除量减少，从聚磷菌得不到充足的易降解有机碳，使磷的去除量减少，从而影响了聚磷菌的代谢而影响了聚磷菌的代谢, 1molNO3-反硝化消耗反硝化消耗1.26molHAc。 c. 厌氧段不存在厌氧段不存在O2； d. 充足的碳源：充足的碳源：TBOD5/TP：15-20：1 e. 温度：温度： 5 f. pH: 6.5-8.0 A1/O系统包括活性污泥反应池和标准的二沉池，反应池系统包括活性污泥反应池和标准的二沉池，反应池划分成厌氧区和好氧区，其中厌氧区约占划分成厌氧区和好氧区，其中厌氧区约占20的池容。一般的池

13、容。一般情况下厌氧区和好氧区分别被分隔成情况下厌氧区和好氧区分别被分隔成24个格。进水与回流个格。进水与回流污泥在厌氧区进水端混合后流经多个反应格串联组成的厌氧污泥在厌氧区进水端混合后流经多个反应格串联组成的厌氧区，随后是多个反应格串联组成的好氧区，混合液最后进入区，随后是多个反应格串联组成的好氧区，混合液最后进入二沉池，通过固液分离，污泥从二沉池回流到厌氧区。部分二沉池，通过固液分离，污泥从二沉池回流到厌氧区。部分富磷污泥以剩余污泥的形式从系统中排出，实现磷的去除。富磷污泥以剩余污泥的形式从系统中排出，实现磷的去除。 厌氧好氧（无硝化）二沉池进水污泥回流剩余污泥出水为了达到同时除磷脱氮的目的

14、，可采用称为具有为了达到同时除磷脱氮的目的，可采用称为具有硝化功能的硝化功能的A1/O变型工艺，也就是在变型工艺，也就是在A1/O工艺的厌氧工艺的厌氧区之后、好氧区之前增设一个缺氧区，好氧区具有硝区之后、好氧区之前增设一个缺氧区，好氧区具有硝化功能，并使好氧区中的混合液回流至缺氧区，使之化功能，并使好氧区中的混合液回流至缺氧区，使之反硝化脱氮。这样就构成了既除磷又脱氮的厌氧反硝化脱氮。这样就构成了既除磷又脱氮的厌氧/缺缺氧氧/好氧系统（好氧系统（Anaerobic/Anoxic/Oxic），简称），简称A2/O工艺工艺 。缺氧好氧（硝化）二沉池进水回流污泥剩余污泥出水厌氧混合液回流A A2 2

15、/O/O系统的运行条件系统的运行条件 项目项目 平均流量平均流量 平均停留时间及格数平均停留时间及格数 MLSS 泥龄泥龄 温度温度 污泥处理污泥处理 （mm3 3/d/d） 厌氧厌氧 好氧（好氧（h h）（mg/L）（d d） （） 参数参数 12200 1.8(3) 6.7(4) 2600 16-24 10-17 12200 1.8(3) 6.7(4) 2600 16-24 10-17 厌氧消化厌氧消化运行结果运行结果 单位单位 (mg/L) BOD 5 NH4-N NO3-N TP SS 进水进水 143 26.1 2.7 5.2 61 出水出水 12.9 8.9 9.7 0.6 3.7

16、各种脱氮除磷工艺：各种脱氮除磷工艺：q Bardenpho工艺工艺q UCT工艺工艺q Phoredox工艺工艺 q VIP脱氮除磷工艺脱氮除磷工艺 （Virginia Initiative Plant） q 氧化沟工艺脱氮除磷氧化沟工艺脱氮除磷q 间歇式活性污泥法（间歇式活性污泥法（SBR）的脱氮除磷）的脱氮除磷 q ICEAS工艺工艺 q 循环活性污泥处理法（循环活性污泥处理法（CAST）工艺）工艺 化学强化的生物脱氮除磷工艺是在生物脱氮除磷优化化学强化的生物脱氮除磷工艺是在生物脱氮除磷优化运行的条件下以化学法进行强化除磷，该工艺可以运行的条件下以化学法进行强化除磷，该工艺可以A2O、AO

17、法的方式运行。法的方式运行。 美国密执安州美国密执安州Ann Arbor污水处理厂污水处理厂8是一座处理能力为是一座处理能力为12万吨万吨/天的城市污水处理厂。由于该厂地处美国密执安湖的上天的城市污水处理厂。由于该厂地处美国密执安湖的上游，处理后出水的水质要求见下表：游，处理后出水的水质要求见下表： Ann Arbor污水处理厂进、出水水质要求（单位：污水处理厂进、出水水质要求（单位：mg/L） 项目项目 BOD5 SS NH3N TP 进水进水 159 182 14.9 5.4 出水出水 10 10 2 0.6 该厂的特点是对各项水质指标的去除率都要求较高，该厂的特点是对各项水质指标的去除率

18、都要求较高，BOO5、SS、NH3N和和TP的去除率分别要求为的去除率分别要求为93.7%，94.5%，86.6%和和88.9% 。 1994年开始采用优化运行方法，并在年开始采用优化运行方法，并在1995年全部实施，出水年全部实施，出水水质达标，而且节省了大量的药剂取得了良好的效果。水质达标，而且节省了大量的药剂取得了良好的效果。 图中图中1993年未采用优化方法时从年未采用优化方法时从6月月1日到日到9月月30日出水中日出水中TP超标率为超标率为50，即一半的运行日期，即一半的运行日期TP超标，最大浓度超标，最大浓度（1.72mg/L）超过排放标准（）超过排放标准（0.6mg/L）186。

19、采用优化的。采用优化的化学法与生物法结合的处理工艺后，化学法与生物法结合的处理工艺后，1995年年6月月1日到日到9月月30日日出水中出水中TP超标率为超标率为7，最大浓度（，最大浓度（0.67mg/L）超过排放标准）超过排放标准（0.6mg/L）11。00.20.40.60.811.21.41.61.821611162126161116212631510152025304914192429时间（日期）出水T P (mg/l) 采用优化工艺前平均采用优化工艺前平均FeCl3的投加量为的投加量为89.5吨吨/月，而优化后月，而优化后FeCl3的投的投加量为加量为29.6吨吨/月，药耗月，药耗降低降低66.9%，同时保证了，同时保证了出水总磷达标。出水总磷达标。 阅读：阅读：Richard I. Sedl