謝占川，侯恩卿，李秀慶，楊 娜，楊 林

（青海師范大學(xué)化學(xué)系，青海西寧810008）

1 A2/O工藝

A2/O工藝是傳統(tǒng)活性污泥工藝、生物硝化反硝化工藝以及生物除磷工藝的結(jié)合，可用于二級(jí)污水處理或三級(jí)污水處理，以及中水回用，目前在城市污水廠有較為廣泛的應(yīng)用。該工藝實(shí)現(xiàn)了同步脫氮除磷，而且在厭氧－缺氧－好氧交替運(yùn)行條件下，不易發(fā)生污泥膨脹。該工藝的處理效率一般能達(dá)到：BOD5為90%～95%、SS為90%～95%、TN 為70% 以上、P為90%左右。為了更好適應(yīng)不同水質(zhì)的污水處理，現(xiàn)已開發(fā)出各種改良A2/O工藝，如后置反硝化 A2/O、預(yù)缺氧 A2/O、倒置型 A2/O、UCT工藝等［1－3］。

1.1 原理

A2/O工藝基本原理是污水中的可溶性有機(jī)物被活性污泥所吸附之后，污泥中的微生物通過代謝作用將其分解，最終使污水得到凈化。

1.2 工藝流程圖

圖1 A2/O工藝流程圖

1.3 主要反應(yīng)單元的功能

1.3.1 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。

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

1.3.3 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。

1.3.4 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。

2 脫氮除磷機(jī)理

氮磷是營(yíng)養(yǎng)元素，污水中含有大量的氮磷元素，如果未能及時(shí)處理，當(dāng)這些含氮磷較高的污水匯入河流，流入平緩地區(qū)時(shí)，水體中某些微小的浮游植物、原生動(dòng)物或細(xì)菌會(huì)突發(fā)性的增值和集聚，大量消耗水中的溶解氧，導(dǎo)致大量水生生物因缺氧而死亡，進(jìn)而引起更為嚴(yán)重的環(huán)境污染——赤潮現(xiàn)象。所以，在污水處理過程中，脫氮除磷是最重要的環(huán)節(jié)。

2.1 脫氮機(jī)理

微生物脫氮的本質(zhì)是異養(yǎng)型微生物將含氮有機(jī)物氧化分解，轉(zhuǎn)化為氨氮，然后由自養(yǎng)型硝化細(xì)菌將其轉(zhuǎn)化為NO3－，并進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為N2排除［4］。污水脫氮包括氨化作用、硝化作用和反硝化作用，其中硝化作用和反硝化作用是微生物脫氮的主要機(jī)理。可分解步驟為：

圖2 微生物脫氮機(jī)理

2.2 除磷機(jī)理

微生物除磷的本質(zhì)是聚磷菌在好氧段過量攝取廢水中的磷，以聚磷酸鹽的形式積累于體內(nèi)［5］，大量的磷積累在聚磷菌體內(nèi)，在沉淀池內(nèi)沉淀后作為剩余污泥排除，部分作為回流污泥再次利用，在厭氧段污泥中的聚磷菌會(huì)將體內(nèi)的聚磷酸鹽分解排出，為好氧段大量吸磷創(chuàng)造前提。

3 青藏高原活性污泥培養(yǎng)過程中出現(xiàn)的問題

3.1 氣泡現(xiàn)象

活性污泥培養(yǎng)初期，由于污水中含有一些表面活性物質(zhì)，易引起表面泡沫。但隨著活性污泥的成熟，這些表面活性物質(zhì)經(jīng)生物降解，泡沫現(xiàn)象會(huì)逐漸消失。適當(dāng)增加進(jìn)水量可以減少表面泡沫。

3.2 進(jìn)水質(zhì)負(fù)荷低

活性污泥培養(yǎng)最常用的方法是稀釋接種法。采用稀釋接種法進(jìn)行污泥培養(yǎng)時(shí)，如果進(jìn)水水質(zhì)負(fù)荷低，不但會(huì)嚴(yán)重影響污泥的生長(zhǎng)，而且會(huì)導(dǎo)致污泥濃度越來越小，最終導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗?；钚晕勰嗯囵B(yǎng)過程中可采用自配原水來解決原水問題。自配原水可以以尿素為氮源，磷酸二氫鉀為磷源，葡萄糖酸鈉或葡萄糖為有機(jī)營(yíng)養(yǎng)源，營(yíng)養(yǎng)源的投加可按照m（C）∶m（N）∶m（P）＝100∶5∶1的比例投加。由北京路橋援建的青海省玉樹州污水處理廠在中試過程中采用此配水方法已經(jīng)取得了很好的效果。郭勁松等人［5］在污泥培養(yǎng)成功前，每天投加糞便于格柵前的集水井，以增加進(jìn)水濃度，加快微生物生長(zhǎng)。

3.3 低溫

好氧段，硝化反應(yīng)在5～35℃時(shí)，其反應(yīng)速率隨溫度升高而加快，適宜的溫度范圍為30～35℃。當(dāng)?shù)陀?℃時(shí)，硝化菌的生命活動(dòng)幾乎停止。

缺氧段的反硝化反應(yīng)可在5～27℃ 進(jìn)行，反硝化速率隨溫度升高而加快，適宜的溫度為15～25℃。

厭氧段，溫度對(duì)厭氧釋磷的影響不太明顯，在5～30℃ 除磷效果均很好。

低溫對(duì)沉淀池影響較大，溫度低時(shí)，污泥的沉降性能變差，不利于泥水分離。

青藏高原地區(qū)常年低溫，嚴(yán)重影響污水處理效果。姜文紅、吳啟偉［6］給鼓風(fēng)機(jī)出氣管安裝了空氣加熱器，通過控制加熱空氣保持曝氣池內(nèi)的溫度在有利于微生物生長(zhǎng)繁殖的溫度范圍內(nèi)。香格里拉城市污水處理廠［7］和玉樹污水處理廠為了減少溫度的損失為生化池加建了保溫棚。田華、王三反等人［8］在青藏高原低溫缺氧環(huán)境下采用生態(tài)大棚系統(tǒng)進(jìn)行污水處理，利用高原充足的太陽能增加了大棚內(nèi)的溫度，并且在室內(nèi)種植蔬菜，保證系統(tǒng)內(nèi)的 O2－CO2的循環(huán)平衡。

3.4 缺氧

在好氧段，DO升高，硝化速度增大，但當(dāng)DO＞2mg/L后，其硝化速度增長(zhǎng)趨勢(shì)減緩，高濃度的DO會(huì)抑制硝化菌的硝化反應(yīng)。同時(shí)，好氧池過高的溶解氧會(huì)隨污泥回流和混合液回流分別帶至厭氧段和缺氧段，影響厭氧段聚磷菌的釋放和缺氧段的NO－x－N的反硝化，對(duì)脫氮除磷均不利。相反，好氧池的DO濃度太低也限制了硝化菌的生長(zhǎng)率，其對(duì)DO的忍受極限為0.5～0.7mg/L，否則將導(dǎo)致硝化菌從污泥系統(tǒng)中淘汰，嚴(yán)重影響脫氮效果。所以根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，好氧池的DO質(zhì)量濃度為2mg/L左右為宜。

在缺氧池，DO對(duì)反硝化脫氮有很大影響。這是由于DO與硝酸鹽競(jìng)爭(zhēng)電子供體，同時(shí)還抑制硝酸鹽還原酶的合成和活性，影響反硝化脫氮。為此，缺氧段DO質(zhì)量濃度＜0.5mg/L。

在厭氧池嚴(yán)格的厭氧環(huán)境下，聚磷菌才能從體內(nèi)大量釋放出磷而處于饑餓狀態(tài)，為好氧段大量吸磷創(chuàng)造前提，從而有效地從污水中去除磷。但由于回流污泥將DO和NOx帶入?yún)捬醵?，很難保持嚴(yán)格的厭氧狀態(tài)，所以一般要求DO質(zhì)量濃度＜0.2mg/L，這對(duì)除磷影響不大。

高原地區(qū)空氣稀薄，空氣中的氧氣含量較低，在活性污泥培養(yǎng)馴化初期，微生物數(shù)量少，氧的消耗量也少，曝氣量應(yīng)比東部平原地區(qū)要高，但要低于正常運(yùn)行時(shí)的曝氣量。如果曝氣量過大還會(huì)導(dǎo)致曝氣池水溫降低［9］。

4 結(jié)語

青藏高原地區(qū)季節(jié)變化大、晝夜溫差大、冬季溫度低，并且缺乏該地區(qū)污水水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和高原地區(qū)活性污泥應(yīng)用基礎(chǔ)，因此，目前我國(guó)對(duì)該地區(qū)的污水處理尚無專門的生物處理工藝。實(shí)踐證明，活性污泥法在高原污水處理中具有較好的效果，如何結(jié)合該地區(qū)特殊的地理環(huán)境，降低高寒缺氧對(duì)處理效果的影響是該地區(qū)今后污水處理所面臨的難題。

［1］池年平.A－A2/O工藝提質(zhì)改造城市污水廠實(shí)踐［J］.佳木斯大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，29（3）：358－361.

［2］萬年紅.A2/O工藝的改良與設(shè)計(jì)應(yīng)用 ［J］.中國(guó)給水排水，2003，19（6）：24－27.

［3］廖雄銘，古凌艷，林 琳，等.改良A2/O工藝的運(yùn)行及除磷實(shí)踐［J］.環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2007，30（6）：89－90.

［4］Henze M.Capabilities of Biological Nitrogen Removal Processes from Wastewater［J］.Water Sci Technology，1991（23）：669－679.

［5］郭勁松，潘穎雅，王春艷，等.高原地區(qū)CASS工藝處理城鎮(zhèn)污水的生產(chǎn)性調(diào)試［J］.土木建筑與環(huán)境工程，2009，31（4）：112－117.

［6］姜文紅，吳啟偉.活性污泥法在高原生活污水處理中的應(yīng)用［J］.青海環(huán)境，1999，9（3）：130－140.

［7］劉 偉.論我國(guó)高原城市污水治理的對(duì)策和方法［J］，環(huán)境保護(hù)科學(xué)，1994，20（1）：31－33.

［8］田 華，王三反，洪 雷，等.青藏高原生活污水處理及回用的工藝研究［D］.上海：中國(guó)科學(xué)院上海冶金研究所，2000.

［9］王曉蓮，王淑瑩，馬 勇，等.A2/O工藝中反硝化除磷及過量曝氣對(duì)生物除磷的影響［J］，化工學(xué)報(bào)，2005，56（8）：1 565－1570.