生活污水A2O处理工艺说明书

一、工艺概述1.1工艺定义A²/O（Anaerobic-Anoxic-Oxic）工艺，即厌氧-缺氧-好氧活性污泥法，是一种常用的生物处理工艺，主要用于生活污水及类似性质工业废水的处理。该工艺通过合理布置厌氧池、缺氧池和好氧池，并结合污泥回流与混合液回流系统，能够同步实现有机物（COD、BOD₅）的去除、氨氮的硝化、总氮的反硝化以及总磷的去除，是一种高效的同步脱氮除磷工艺。1.2核心原理A²/O工艺的核心在于利用不同微生物种群在不同环境条件下的代谢活动，将污水中的污染物转化或去除。其基本原理如下：*厌氧池（AnaerobicZone）：在没有溶解氧和硝酸盐氮的条件下，聚磷菌（PAOs）通过分解体内储存的聚β-羟基丁酸（PHB）等物质获取能量，将污水中的溶解性磷酸盐释放到胞外（厌氧释磷），同时吸收污水中的易降解有机物（如挥发性脂肪酸VFA）并将其合成为PHB储存起来。*缺氧池（AnoxicZone）：在没有溶解氧但存在硝酸盐氮的条件下，反硝化细菌利用污水中的有机物作为碳源，将好氧池回流混合液中的硝酸盐氮（NO₃⁻-N）还原为氮气（N₂）释放到大气中，从而实现脱氮（反硝化脱氮）。此过程也为后续好氧池提供了部分碳源。*好氧池（OxicZone）：在充足溶解氧的条件下，主要发生以下反应：*异养好氧细菌氧化分解污水中的有机物（COD、BOD₅），将其转化为CO₂和H₂O，实现有机物的去除。*自养硝化细菌将污水中的氨氮（NH₄⁺-N）氧化为亚硝酸盐氮（NO₂⁻-N），进而氧化为硝酸盐氮（NO₃⁻-N）（硝化反应）。*聚磷菌（PAOs）在有氧条件下，利用污水中的溶解氧作为电子受体，通过氧化体内储存的PHB获取能量，过量吸收污水中的磷酸盐（好氧吸磷），并将其以聚磷酸盐的形式储存在细胞内。通过上述三个串联的反应单元，并配合二沉池的泥水分离、污泥回流（维持反应池内污泥浓度）和混合液回流（将好氧池的硝酸盐氮带回缺氧池进行反硝化），A²/O工艺能够高效地去除污水中的污染物。二、工艺系统组成A²/O处理系统主要由以下单元组成：2.1预处理单元*格栅：去除污水中较大的悬浮或漂浮物，如树枝、塑料、纤维等，保护后续处理构筑物和设备。*沉砂池：去除污水中密度较大的无机颗粒，如砂、石等，减少其对后续设备的磨损和对生物处理过程的干扰。2.2厌氧池（AnaerobicTank）*功能：主要完成聚磷菌的厌氧释磷和吸收VFA的过程。*构造：通常为矩形或圆形钢筋混凝土结构，池内设置搅拌装置，确保污泥与污水充分混合，防止污泥沉淀。搅拌强度以不产生溶解氧和不破坏污泥结构为宜。*主要反应：聚磷菌释磷，发酵细菌将复杂有机物分解为VFA。2.3缺氧池（AnoxicTank）*功能：进行反硝化反应，去除总氮。*构造：形式与厌氧池类似，同样需要搅拌装置，维持混合液处于悬浮状态，避免溶解氧进入。*主要反应：反硝化细菌以硝酸盐氮为电子受体，以污水中的有机物（或内碳源）为电子供体，将NO₃⁻-N还原为N₂。2.4好氧池（AerobicTank/AerationTank）*功能：去除BOD₅、COD等有机物，进行氨氮的硝化反应，以及聚磷菌的好氧吸磷。*构造：主要构造为钢筋混凝土池体，关键设备为曝气系统（如鼓风曝气的扩散器、机械曝气的叶轮等），确保池内有充足的溶解氧（一般控制在2-4mg/L）。*主要反应：*异养菌氧化分解有机物。*硝化细菌（亚硝酸菌和硝酸菌）将NH₄⁺-N依次氧化为NO₂⁻-N和NO₃⁻-N。*聚磷菌在有氧条件下过量吸收磷。2.5二次沉淀池（SecondaryClarifier）*功能：实现泥水分离，澄清处理水，浓缩污泥，并将部分浓缩污泥回流至厌氧池前端，保证生物反应池内的污泥浓度；剩余污泥则排放至污泥处理系统。*构造：常见的有平流式、竖流式和辐流式沉淀池。设计需考虑表面负荷、水力停留时间、污泥斗倾角等参数。2.6污泥处理单元*功能：对二沉池排出的剩余污泥进行浓缩、稳定、脱水等处理，减少污泥体积，降低污泥中有机物含量和臭味，便于最终处置（如填埋、焚烧、土地利用等）。2.7辅助系统*曝气系统：为好氧池提供氧气，是好氧生化反应的核心保障。*搅拌系统：用于厌氧池和缺氧池，防止污泥沉淀，保证混合均匀。*回流系统：包括污泥回流系统（将二沉池污泥回流至厌氧池）和混合液回流系统（将好氧池混合液回流至缺氧池，提供反硝化所需的硝酸盐氮）。*加药系统：根据需要，可能在预处理或深度处理单元设置加药装置，如混凝沉淀除磷时的絮凝剂加药。*自控系统：对工艺参数（如DO、ORP、pH、MLSS等）进行在线监测和自动控制，优化运行效果，降低能耗和运行成本。三、工艺流程生活污水经市政管网收集后，首先进入处理厂的预处理单元。1.预处理：污水先通过格栅去除粗大漂浮物，随后进入沉砂池去除无机砂粒。2.厌氧反应：预处理后的污水进入厌氧池，与从二沉池回流的含聚磷菌的污泥混合。在搅拌作用下，聚磷菌释放体内磷，并吸收水中的易降解有机物。3.缺氧反应：混合液自流或通过提升进入缺氧池。同时，从好氧池末端回流的含硝酸盐的混合液也进入缺氧池。反硝化细菌利用污水中的有机物和硝酸盐进行反硝化，将硝酸盐转化为氮气逸出。4.好氧反应：混合液进入好氧池，在曝气系统提供充足溶解氧的条件下，异养菌分解有机物，硝化菌将氨氮转化为硝酸盐氮，聚磷菌则大量吸收水中的磷。5.泥水分离：好氧池出水携带大量活性污泥进入二沉池，进行泥水分离。澄清后的上清液作为处理水达标排放或进入后续深度处理单元。6.污泥回流与排放：二沉池底部浓缩的污泥一部分通过污泥回流泵回流至厌氧池前端，维持反应系统内的污泥浓度；另一部分作为剩余污泥，排放至污泥处理系统进行处理处置。关键回流：*污泥回流：二沉池→厌氧池，回流比通常为50%-100%。*混合液回流（内回流）：好氧池→缺氧池，回流比通常为100%-400%，目的是将好氧池产生的硝酸盐氮带回缺氧池进行反硝化。四、工艺特点与优势4.1主要特点*同步脱氮除磷：该工艺能在一个生物处理系统内同时完成有机物去除、脱氮和除磷功能，流程简洁。*结构紧凑：厌氧、缺氧、好氧三个反应池串联运行，可分建也可合建，占地面积相对较小。*污泥龄适中：兼顾了硝化菌（世代周期较长）和聚磷菌（世代周期较短）的生长需求。*依赖微生物作用：主要利用微生物的代谢活动去除污染物，药剂投加量相对较少（除磷主要依赖生物吸磷）。4.2主要优势*污染物去除效率高：对COD、BOD₅、NH₄⁺-N、TN、TP均有较高的去除效率，出水水质较好。*操作管理方便：工艺成熟稳定，运行管理经验丰富，易于维护。*能耗和运行成本相对较低：相较于某些分点处理工艺，能耗和药耗有一定优势。*适用性广：适用于处理规模中等及以上的城市污水处理厂，对生活污水有良好的处理效果。4.3局限性*脱氮和除磷对环境条件（如DO、C/N比、污泥龄等）要求不同，存在一定的矛盾和制约，难以同时达到最佳的脱氮和除磷效果。例如，较长的污泥龄有利于硝化和反硝化，但可能对聚磷菌的好氧吸磷和厌氧释磷产生不利影响。*对进水水质（尤其是碳氮比、碳磷比）较为敏感。当进水碳源不足时，脱氮除磷效果会显著下降。*污泥回流和混合液回流增加了动力消耗。五、设计与运行管理要点5.1设计要点*水力停留时间（HRT）：厌氧、缺氧、好氧三段的HRT分配应根据进水水质、处理目标及水温等因素综合确定。通常厌氧段HRT为1-2小时，缺氧段为1-3小时，好氧段为4-8小时。*污泥浓度（MLSS）：好氧池内MLSS一般控制在____mg/L。*污泥龄（SRT）：应兼顾硝化菌和聚磷菌的需求，一般为10-20天。*回流比：污泥回流比（R）通常为50%-100%；混合液回流比（r）通常为100%-400%。*溶解氧控制：好氧池DO一般控制在2-4mg/L；厌氧池DO应<0.2mg/L，ORP一般在-200mV以下；缺氧池DO应<0.5mg/L，ORP一般在-50mV至-150mV之间。*池型设计：各反应池的几何尺寸、搅拌强度、曝气方式等应进行优化设计，确保水流状态良好，混合均匀，无死区。5.2运行管理要点*溶解氧（DO）控制：严格控制各反应区的DO浓度是保证工艺高效运行的关键。好氧池曝气系统需根据DO在线监测数据及时调整曝气量。*pH值控制：适宜的pH值范围为6.5-8.5。pH值异常会影响微生物活性，尤其是硝化反应对pH较为敏感。*水温：活性污泥微生物最适温度为15-30℃。水温过低会显著降低处理效率。*营养物质平衡：确保污水中的碳、氮、磷比例适宜，以满足微生物生长和代谢需求。当碳源不足时，可考虑投加外碳源（如甲醇、乙酸钠等）。*污泥回流与混合液回流控制：根据运行工况，合理调整回流比，确保反应池内适宜的污泥浓度和缺氧池充足的硝酸盐供应。*剩余污泥排放：定期排放剩余污泥，维持系统内合适的污泥龄和污泥负荷。*污泥性状监测：定期观察活性污泥的颜色、气味、沉降性能（SVI）等，判断污泥活性和运行状况，及时发现并处理污泥膨胀、污泥老化等问题。*水质监测：定期监测进出水水质指标（COD、BOD₅、NH₄⁺-N、TN、TP、SS等），以及反应池内的MLSS、DO、pH、ORP等参数，为运行调整提供依据。*设备维护：定期对格栅、水泵、曝气设备、搅拌设备、阀门等进行检查和维护，确保其正常运行。六、适用范围A²/O工艺适用于处理城市生活污水及水质类似的工业废水，尤其适用于要求同步脱氮除磷的污水处理厂。该工艺对规模适应性较强，从小型到大型污水处理厂均可采用。在设计和运行时，需根据具体进水水质、处理出水要求、当地气候条件及经济状况进行优化和调整。对于碳源不足或出水水质要求极高的情况，可考虑与其他工艺组合或增加深度处理单元。七、注意事项*预处理效果：格栅和沉砂池的运行效果直接影响后续生物处理单元的稳定运行，应确保其正常工作，防止粗大杂质和砂粒进入生物反应池。*避免溶解氧串扰：厌氧池和缺氧池应严格控制溶解氧水平，防止好氧池的溶解氧通过回流或水流短路进入厌氧区和缺氧区，影响释磷和反硝化效果。*冲击负荷应对：污水处理厂应具备一定的抗冲击负荷能力。运行中需关注进水水量和水质的突然变化，及时采取调整措施，如调整曝气量、回流比等。*污泥管理：剩余污泥的及时、妥善处理处置是防止二次污染的重要环节。*安全操作：曝气系统、水泵等设备运行时，需遵守操作规程，注意用电安全和设备维护安全。*应急预案：制定完善的应急预案，以应对突发停电、设备故障、水质严重超标等异常情况。八、典型工艺参数参考（具体需根据设计计算确定）*厌氧池HRT：1.0-2.0h*缺氧池HRT：1.0-3.0h*好氧池HRT：4.0-8.0h*污泥回流比：50%-100%*混合液回流比：100%-400%*好氧池MLSS：2000-4000mg/L*污泥龄（SRT）：10-20d