污水處理方法——活性污泥法

傳統(tǒng)活性污泥法

(一般指需氧活性污泥過(guò)程Aerobic Wastewater Process)。

A/O工藝

A/O是Anoxic/Oxic的縮寫，它的優(yōu)越性是除了使有機(jī)污染物得到降解之外，還具有一定的脫氮除磷功能，是將厭氧水解技術(shù)用為活性污泥的前處理，所以A/O法是改進(jìn)的活性污泥法。

基本原理：

A/O工藝將前段缺氧段和后段好氧段串聯(lián)在一起，A段DO(溶解氧)不大于0.2mg/L，O段DO=2～4mg/L。在缺氧段異養(yǎng)菌將污水中的淀粉、纖維、碳水化合物等懸浮污染物和可溶性有機(jī)物水解為有機(jī)酸，使大分子有機(jī)物分解為小分子有機(jī)物，不溶性的有機(jī)物轉(zhuǎn)化成可溶性有機(jī)物，當(dāng)這些經(jīng)缺氧水解的產(chǎn)物進(jìn)入好氧池進(jìn)行好氧處理時(shí)，提高污水的可生化性，提高氧的效率;在缺氧段異養(yǎng)菌將蛋白質(zhì)、脂肪等污染物進(jìn)行氨化(有機(jī)鏈上的N或氨基酸中的氨基)游離出氨(NH3、NH4+)，在充足供氧條件下，自養(yǎng)菌的硝化作用將NH3-N(NH4+)氧化為NO3-，通過(guò)回流控制返回至A池，在缺氧條件下，異氧菌的反硝化作用將NO3-還原為分子態(tài)氮(N2)完成C、N、O在生態(tài)中的循環(huán)，實(shí)現(xiàn)污水無(wú)害化處理。

主要工藝缺點(diǎn)：

缺氧池在前，污水中的有機(jī)碳被反硝化菌所利用，可減輕其后好氧池的有機(jī)負(fù)荷，反硝化反應(yīng)產(chǎn)生的堿度可以補(bǔ)償好氧池中進(jìn)行硝化反應(yīng)對(duì)堿度的需求。好氧在缺氧池之后，可以使反硝化殘留的有機(jī)污染物得到進(jìn)一步去除，提高出水水質(zhì)。BOD5的去除率較高可達(dá)90～95%以上，但脫氮除磷效果稍差，脫氮效率70～80%，除磷只有20～30%。

盡管如此，由于A/O工藝比較簡(jiǎn)單，也有其突出的特點(diǎn)，目前仍是比較普遍采用的工藝。該工藝還可以將缺氧池與好氧池合建，中間隔以檔板，降低工程造價(jià)，所以這種形式有利于對(duì)現(xiàn)有推流式曝氣池的改造。

影響因素：

A/O工藝運(yùn)行過(guò)程控制不要產(chǎn)生污泥膨脹和流失，其對(duì)有機(jī)物的降解率是較高的(90～95%)，缺點(diǎn)是脫氮除磷效果較差。如果原污水含磷濃度<3mg/L，則選用A/O工藝是合適的

為了提高脫氮效果，A/O工藝主要控制幾個(gè)因素：

1)MLSS一般應(yīng)在3000mg/L以上，低于此值A(chǔ)/O系統(tǒng)脫氮效果明顯降低。

2)TKN/MLSS負(fù)荷率(TKN─凱式氮，指水中氨氮與有機(jī)氮之和)：在硝化反應(yīng)中該負(fù)荷率應(yīng)在0.05gTKN/(gMLSS•d)之下。

3)BOD5/MLSS負(fù)荷率：在硝化反應(yīng)中，影響硝化的主要因素是硝化菌的存在和活性，因?yàn)樽责B(yǎng)型硝化菌最小比增長(zhǎng)速度為0.21/d;而異養(yǎng)型好氧菌的最小比增殖速度為1.2/d。前者比后者的比增殖速度小得多。要使硝化菌存活并占優(yōu)勢(shì)，要求污泥齡大于4.76d;但對(duì)于異養(yǎng)型好氧菌，則污泥齡只需0.8d。在傳統(tǒng)活性污泥法中，由于污泥齡只有2～4d，所以硝化菌不能存活并占有優(yōu)勢(shì)，不能完成硝化任務(wù)。要使硝化菌良好繁殖就要增大MLSS濃度或增大曝氣池容積，以降低有機(jī)負(fù)荷，從而增大污泥齡。其污泥負(fù)荷率(BOD5/MLSS)應(yīng)小于0.18KgBOD5/KgMLSS•d

4)污泥齡 ts：為了使硝化池內(nèi)保持足夠數(shù)量的硝化菌以保證硝化的順利進(jìn)行，確定的污泥齡應(yīng)為硝化菌世代時(shí)間的3倍，硝化菌的平均世代時(shí)間約3.3d(20℃)若冬季水溫為10℃，硝化菌世代時(shí)間為10d，則設(shè)計(jì)污泥齡應(yīng)為30d

5)污水進(jìn)水總氮濃度：TN應(yīng)小于30mg/L，NH3-N濃度過(guò)高會(huì)抑制硝化菌的生長(zhǎng)，使脫氮率下降至50%以下。

6)混合液回流比：R的大小直接影響反硝化脫氮效果，R增大，脫氮率提高，但R增大增加電能消耗增加運(yùn)行費(fèi)。

7)缺氧池BOD5/NOx--N比值：H>4以保證足夠的碳/氮比，否則反硝化速率迅速下降;但當(dāng)進(jìn)入硝化池BOD5值又應(yīng)控制在80mg/L以下，當(dāng)BOD5濃度過(guò)高，異養(yǎng)菌迅速繁殖，抑制自養(yǎng)菌生長(zhǎng)使硝化反應(yīng)停滯。

8)硝化池溶解氧：DO>2mg/L，一般充足供氧DO應(yīng)保持2～4mg/L，滿足硝化需氧量要求，按計(jì)算氧化1gNH4+需4.57g氧。

9)水力停留時(shí)間：硝化反應(yīng)水力停留時(shí)間>6h;而反硝化水力停留時(shí)間2h，兩者之比為3:1，否則脫氮效率迅速下降。

10)pH：硝化反應(yīng)過(guò)程生成HNO3使混合液pH下降，而硝化菌對(duì)pH很敏感，硝化最佳pH =8.0～8.4，為了保持適宜的PH就應(yīng)采取相應(yīng)措施，計(jì)算可知，使1g氨氮(NH3-N)完全硝化，約需堿度7.1g(以CaCO3計(jì));反硝化過(guò)程產(chǎn)生的堿度(3.75g堿度/gNOx--N)可補(bǔ)償硝化反應(yīng)消耗堿度的一半左右。反硝化反應(yīng)的最適宜pH值為6.5～7.5，大于8、小于7均不利。

11)溫度：硝化反應(yīng)20～30℃，低于5℃硝化反應(yīng)幾乎停止;反硝化反應(yīng)20～40℃，低于15℃反硝化速率迅速下降。因此，在冬季應(yīng)提高反硝化的污泥齡ts，降低負(fù)荷率，提高水力停留時(shí)間等措施保持反硝化速率。

3、A2/O工藝

A2O法又稱AAO法，是英文Anaerobic-Anoxic-Oxic第一個(gè)字母的簡(jiǎn)稱(厭氧-缺氧-好氧法)，是一種常用的二級(jí)污水處理工藝，可用于二級(jí)污水處理或三級(jí)污水處理，以及中水回用，具有良好的脫氮除磷效果。

該法是20世紀(jì)70年代，由美國(guó)的一些專家在AO法脫氮工藝基礎(chǔ)上開發(fā)的。

各反應(yīng)器單元功能

1、厭氧反應(yīng)器，原污水與從沉淀池排出的含磷回流污泥同步進(jìn)入，本反應(yīng)器主要功能是釋放磷，同時(shí)部分有機(jī)物進(jìn)行氨化;

2、缺氧反應(yīng)器，首要功能是脫氮，硝態(tài)氮是通過(guò)內(nèi)循環(huán)由好氧反應(yīng)器送來(lái)的，循環(huán)的混合液量較大，一般為2Q(Q為原污水流量);

3、好氧反應(yīng)器——曝氣池，這一反應(yīng)單元是多功能的，去除BOD，硝化和吸收磷等均在此處進(jìn)行。流量為2Q的混合液從這里回流到缺氧反應(yīng)器。

4、沉淀池，功能是泥水分離，污泥一部分回流至厭氧反應(yīng)器，上清液作為處理水排放。

工藝特點(diǎn)

1、本工藝在系統(tǒng)上可以稱為最簡(jiǎn)單的同步脫氮除磷工藝，總水力停留時(shí)間少于其他類工藝;

2、在厭氧(缺氧)、好氧交替運(yùn)行條件下，絲狀菌不能大量增殖，不易發(fā)生污泥絲狀膨脹，SVI值一般小于100;

3、污泥含磷高，具有較高肥效;

4、運(yùn)行中勿需投藥，兩個(gè)A段只用輕輕攪拌，以不增加溶解氧為度，運(yùn)行費(fèi)用低;

存在的待解決問題：

1、除磷效果難再提高，污泥增長(zhǎng)有一定限度，不易提高，特別是P/BOD值高時(shí)更甚;

2、脫氮效果也難再進(jìn)一步提高，內(nèi)循環(huán)量一般以2Q為限，不宜太高;

3、進(jìn)入沉淀池的處理水要保持一定濃度的溶解氧，減少停留時(shí)間，防止產(chǎn)生厭氧狀態(tài)和污泥釋放磷的現(xiàn)象出現(xiàn)，但溶解氧濃度也不宜過(guò)高，以防循環(huán)混合液對(duì)缺氧反應(yīng)器的干擾。

4、SBR間歇式活性污泥法

是一種按時(shí)間間歇曝氣方式來(lái)運(yùn)行的活性污泥污水處理技術(shù)。

優(yōu)點(diǎn)

1、 理想的推流過(guò)程使生化反應(yīng)推動(dòng)力增大，效率提高，池內(nèi)厭氧、好氧處于交替狀態(tài)，凈化效果好。

2、 運(yùn)行效果穩(wěn)定，污水在理想的靜止?fàn)顟B(tài)下沉淀，需要時(shí)間短、效率高，出水水質(zhì)好。

3、 耐沖擊負(fù)荷，池內(nèi)有滯留的處理水，對(duì)污水有稀釋、緩沖作用，有效抵抗水量和有機(jī)污物的沖擊。

4、 工藝過(guò)程中的各工序可根據(jù)水質(zhì)、水量進(jìn)行調(diào)整，運(yùn)行靈活。

5、 處理設(shè)備少，構(gòu)造簡(jiǎn)單，便于操作和維護(hù)管理。

6、 反應(yīng)池內(nèi)存在DO、BOD5濃度梯度，有效控制活性污泥膨脹。

7、 SBR法系統(tǒng)本身也適合于組合式構(gòu)造方法，利于廢水處理廠的擴(kuò)建和改造。

8、 脫氮除磷，適當(dāng)控制運(yùn)行方式，實(shí)現(xiàn)好氧、缺氧、厭氧狀態(tài)交替，具有良好的脫氮除磷效果。

9、 工藝流程簡(jiǎn)單、造價(jià)低。主體設(shè)備只有一個(gè)序批式間歇反應(yīng)器，無(wú)二沉池、污泥回流系統(tǒng)，調(diào)節(jié)池、初沉池也可省略，布置緊湊、占地面積省。

不足：

1、自動(dòng)化控制要求高。

2、排水時(shí)間短(間歇排水時(shí))，并且排水時(shí)要求不攪動(dòng)沉淀污泥層，因而需要專門的排水設(shè)備(潷水器)，且對(duì)潷水器的要求很高。

3、后處理設(shè)備要求大：如消毒設(shè)備很大，接觸池容積也很大，排水設(shè)施如排水管道也很大。

4、潷水深度一般為1~2m，這部分水頭損失被白白浪費(fèi)，增加了總揚(yáng)程。

5、由于不設(shè)初沉池，易產(chǎn)生浮渣，浮渣問題尚未妥善解決。工藝由于上述技術(shù)特點(diǎn)，SBR系統(tǒng)進(jìn)一步拓寬了活性污泥法的使用范圍。

就近期的技術(shù)條件，SBR系統(tǒng)更適合以下情況：

1) 中小城鎮(zhèn)生活污水和廠礦企業(yè)的工業(yè)廢水，尤其是間歇排放和流量變化較大的地方。

2) 需要較高出水水質(zhì)的地方，如風(fēng)景游覽區(qū)、湖泊和港灣等，不但要去除有機(jī)物，還要求出水中除磷脫氮，防止河湖富營(yíng)養(yǎng)化。

3) 水資源緊缺的地方。SBR系統(tǒng)可在生物處理后進(jìn)行物化處理，不需要增加設(shè)施，便于水的回收利用。

4) 用地緊張的地方。

5) 對(duì)已建連續(xù)流污水處理廠的改造等。

6) 非常適合處理小水量，間歇排放的工業(yè)廢水與分散點(diǎn)源污染的治理。

5、CASS工藝循環(huán)式活性污泥法

是將SBR的反應(yīng)池沿長(zhǎng)度方向分為兩個(gè)部分，前部分為生物選擇區(qū)也稱預(yù)反應(yīng)區(qū)，后部分為主反應(yīng)區(qū)。在主反應(yīng)區(qū)后部安裝了可升降的潷水器裝置，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)進(jìn)水間歇排水的周期循環(huán)運(yùn)行，集曝氣沉淀、排水于一體。

6、氧化溝

特點(diǎn)是：混合液在溝內(nèi)不斷地循環(huán)流動(dòng)，形成厭氧、缺氧和好氧段。