實驗目的
按照國家[污水綜合排放標準]（GB8978-1996）規(guī)定，氨氮最高容許排放濃度二級標準是25mg/L，磷酸鹽（以P計）最高容許排放濃度二級標準是1.0mg/L。厭氧—缺氧—好氧（A2O）工藝是污水除磷脫氮技術的主流工藝，同常規(guī)活性污泥相比，不僅僅能生物去除BOD，而且能去除氮和磷，這對于防止水體富營養(yǎng)化的加劇具有重要的作用。本設備是A2O工藝的教學演示和動態(tài)實驗設備。通過設備實驗希望達到以下目的：
了解A2O工藝的組成，運行操作要點；
確定去除濾高、能量省的運行參數(shù)，知道生產(chǎn)運行；
針對一些工業(yè)污染源對該工藝運行的沖擊，提出準確的判斷，避免造成較大的事故；
用設備培訓學生、技術人員、操作人員，考核其獨立的工作能力，提高人員的技術素質和企業(yè)管理水平；
利用設備運輸方便的特點可以在擬建污水廠的現(xiàn)場，進行污水處理可行性的試驗。
設備的工作原理
設備的工藝流程如下圖所示：
在利用生物去除水中有機物的同時，進行生物除磷脫氮，包括厭氧、缺氧、好氧三個不同過程的交替循環(huán)。具體如下：
厭氧池 如工藝流程圖所示，污水首先進入?yún)捬鯀^(qū)，兼性厭氧的發(fā)酵細菌將水中的可生物降解有機物轉化為揮發(fā)性脂肪酸（VFAs）低分子發(fā)酵產(chǎn)物。除磷細菌可將菌體內(nèi)存貯的聚磷分解，所釋放的能量可供好氧的除磷細菌在厭氧環(huán)境狹隘維持生存，另一部分能量還可供除磷細菌主動吸收環(huán)境中的VFA類低分子有機物，并以聚ß丁酸（PHB）的形式在菌體內(nèi)貯存起來。
缺氧池 污水自厭氧池進入缺氧區(qū)，反硝化細菌就利用好氧區(qū)中經(jīng)混合液回流而帶來的硝酸鹽，以及污水中可生物降解有機物進行反硝化，達到同時去碳及脫氮的目的。
好氧池 最后污水進入曝氣的好氧區(qū)，除磷細胞除了可吸收、利用污水中殘剩的可生物降解有機物外，主要是分解體內(nèi)貯積的PHB，產(chǎn)生的能量可供本身生長繁殖。此外還可以主動吸收周圍環(huán)境中的溶解磷，并以聚磷的形式在體內(nèi)貯積起來。這時排放的出水中溶解磷濃度已相當?shù)�，著有利于自養(yǎng)的硝化細菌生長繁殖，并將氨氮經(jīng)硝化作用轉化為硝酸鹽。非除磷的好氧性異養(yǎng)菌雖然也存在，但它在厭氧區(qū)受到嚴重壓抑，在好氧區(qū)又得不到充足的營養(yǎng)，因此在與其它生理類群的微生物競爭中處于相對弱勢。排放的剩余污泥中，由于含有大量能超量貯積聚磷的貯磷細菌，污泥含磷量最高可達到6%（干重）以上，因此大大提高了磷的去除效果。
設備組成和規(guī)格
環(huán)境溫度：5℃～40℃
設備本體材質主要由有機玻璃制成
處理能力約：5L/h
運行控制方式：為可編程序自動控制
污泥負荷:（KgBOD5/KgMLVSS·d）0.15~0.25
污泥齡:15~27d
污泥回流比:40~100%
設計處理效果:出水BOD5≤20mg/l；BOD5去除率≥86%
設備由一系列構筑物、設備和連接管路等組成。除了原水箱以外，所有的構筑物、設備和連接管路均安裝在一個鋼制臺架上。設備為24h連續(xù)運行的設備，應該保證原水箱水量充足。流水通暢，供電正常。
實驗裝置主要有：
1、廢水配水箱1個（PVC制） 2、小型進水泵1臺 3、進水流量計1個
4、靜音充氧泵1臺 5、氣體流量計1個 6、不銹鋼攪拌器2套
7、調(diào)速電機2臺 8、可控硅調(diào)速裝置2套 9、污泥回流泵1臺
10、污泥回流流量計1個 11、混合液回流泵1臺 12、混合液回流流量計1個
13、自動控制箱1套 14、可編程序控制系統(tǒng)1套 15、漏電保護開關1套
16、電源電壓表1個 17、按鈕開關 18、水池低部防水板1張
19、不銹鋼實驗臺架1套 20、連接管道及閥門若干。
設備的外形尺寸約：長×寬×高=1000mm×500mm×1600mm。
裝置為24h連續(xù)運行設備，每日需取樣化驗污水和污泥，并測定和調(diào)整運行參數(shù)。
需要的測定設備及儀器（用戶自備）
實驗所需的監(jiān)測項目如下表所示，需要準備相關的儀器和化學藥品。根據(jù)實驗目的的增減測定項目，并且測定項目可分為每日一次、隔日一次、每周測定一次幾種類型。
監(jiān)測項目
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取樣點 |
分析項目 |
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進水： |
Q、pH、COD、BOD5、溶解性BOD5、溶解性COD、TKN、NH3-N、NO2-N、NO3-N、SS、VSS、TP、PO4-P、堿度 |
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厭氧池： |
DO、T、SV、SVI、MLSS、MLVSS、TP |
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缺氧池： |
DO、T、SV、SVI、MLSS、MLVSS、NO2-N、NO3-N |
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好氧池： |
DO、T、SV、SVI、MLSS、MLVSS、NO2-N、NO3-N、TP |
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混合液回流： |
Q、MLSS、MLVSS、BOD5、COD、NO2-N、NO3-N、TP |
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回流污泥： |
Q、MLSS、MLVSS、BOD5、COD、NO2-N、NO3-N、TP |
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二沉池出水： |
Q、pH、COD、BOD5、溶解性BOD5、溶解性COD、TKN、NH3-N、NO2-N、NO3-N、SS、VSS、TP、PO4-P、堿度 |
5、啟動和運行
首先必須認真閱讀產(chǎn)品說明書，弄清楚組成裝置的所有構筑物、設備和連接管路的作用，以及相互之間的關系，了解設備的工作原理。在次基礎上，方可開始設備的啟動和運行。
（1）啟動。經(jīng)清水試運行，確認設備動作正常，池體和管路無漏水時，方可開始微生物的馴化和培養(yǎng)。接種污泥可取自城市污水處理廠回流泵房的活性污泥，數(shù)量為厭氧池、缺氧池、好氧池和沉淀池的有效容積。開始運轉時，全部設備均啟動，進水流量可從小開始，回流量也相應減小，污泥全部回流，不排放剩余污泥，以培養(yǎng)異氧菌、貯磷菌、硝化菌、脫氮菌等，提高系統(tǒng)MLSS，固定進水流量及混合液回流比（如50%），開啟厭氧池和缺氧池攪拌，速度盡量小，以不產(chǎn)生污泥沉淀即可，開啟好氧池氣泵進行曝氣，曝氣強度應使好氧池溶解氧DO達到2mg/L以上。
當系統(tǒng)MLSS達到3000~5000mg/L時，試驗參數(shù)穩(wěn)定，出水水質良好，可逐漸加大進水流量，相應加大回流流量。視沉淀池內(nèi)污泥積累情況，定時開啟剩余污泥蠕動泵，其流量視二沉池中的污泥層厚度和泥齡而定，不能放空。同時，固定污泥回流比。
此時，檢測出水水質。如果COD、SS、NH3-N、TP等達標且系統(tǒng)狀態(tài)穩(wěn)定，就可以認為啟動階段結束。
（2）典型運行參數(shù)
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項目 |
單位 |
范圍 |
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污泥負荷 |
KgBOD5/KgMLVSS·d |
0.15~0.25 |
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污泥齡 |
d |
15~27 |
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MLSS |
mg/L |
3000~5000 |
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污泥回流比 |
% |
20~！50 |
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混合液回流比 |
% |
100~300 |
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DO |
mg/L |
厭氧<0.3；缺氧<0.5好氧<1.5~2.5 |
(3)主要影響因素
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因素 |
影響 |
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溫度T |
主要影響硝化、反硝化。適宜溫度：15~30C。溫度對反硝化速率的影響與反應器類別及硝酸鹽負荷有關，低負荷的系統(tǒng)受溫度的影響較小。水溫對生物除磷影響不大。 |
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溶解氧DO |
厭氧池磷的釋放，DO影響很大，應控制在0.2mg/L以下；缺氧池反硝化。DO<0.5 mg/L；好氧池硝化、磷的吸收，DO>2 mg/L |
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pH |
厭氧池pH不可太低，否則產(chǎn)生磷的無效釋放，也不可太高。否則可能產(chǎn)生磷酸鈣沉淀；缺氧池反硝化最適宜pH7.0~7.5；好氧池硝化反應消耗堿度，對pH敏感，適宜pH7.0~8.0，磷的吸收，pH不能低于6.5 |
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C/N、C/P |
厭氧池磷的釋放需要揮發(fā)性脂肪酸VFA，隨著C/P值的增大，磷的去除率明顯增大，BOD5/TP應大于20；缺氧池反硝化需要碳源，隨著C/N值的增大，N的去除率增大，BOD5/TKN應大于4~6；好氧池異氧菌與硝化菌競爭底物，BOD5/TKN不宜太大，一般認為：BOD負荷小于0.15 BOD5/gMLSS·d時，硝化反映才能正常進行。 |
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出水SS |
主要影響P的去除，工藝去除溶解性磷，懸浮性磷仍存在于出水中。 |
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泥齡θc |
硝化反應需要較長的泥齡，而出磷泥齡則不宜太高。因此，只要能滿足硝化及反硝化要求，系統(tǒng)按最低泥齡運行。 |
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水力停留時間HRT |
厭氧池HRT不宜過長，否則導致沒有VFA吸收的齡釋放，一般取1~2小時；好氧池可取1~2小時。 |
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回流比 |
混合液回流主要影響池容大小及脫氮效果，本試驗最大回流比300%；污泥回流主要考慮硝態(tài)氮含量對厭氧區(qū)齡的釋放的影響，本試驗最大回流比100% |
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硝態(tài)氮 |
厭氧區(qū)硝態(tài)氮與貯磷菌爭奪VFA，產(chǎn)生反硝化，影響磷的釋放。 |
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有毒物質 |
硝化菌對有毒物質比較敏感，主要是一些重金屬如Zn、C、hg等，無機物CN、疊氮化鈉等，還有游離氨和亞硝酸鹽。 |
提高除磷與脫氮效果的措施
提高脫氮率的措施
降低系統(tǒng)容積負荷可提高去除率。
反硝化需要碳源，投加甲醇可提高去除效果。
硝化反應需要堿度，因此，控制pH很重要。如原水堿度不足，應投加堿度或考慮前置反硝化工藝（因反硝化產(chǎn)生堿度，可部分補充）。
因硝化菌的生長世代周期較長，所以提高泥齡能夠充分地進行硝化反映，提高脫氮率。
提高除磷率的措施
生物處理工藝方面
適當增長厭氧區(qū)水力停留時間。以使磷得到充分的釋放。
適當增大缺氧池的池容，這樣會提高脫氮效果，以降低回流污泥中的硝酸鹽的含量。
污泥回流至缺氧池，缺氧池至厭氧池增設二級混合液回流，這樣一來進入?yún)捬醭氐幕旌弦合跛猁}含量可降低（UCT工藝）
設前置厭氧/缺氧調(diào)節(jié)池，見污泥回流至調(diào)節(jié)池，以去除其中的硝酸鹽，保證其后餓厭氧池最佳狀態(tài)運行（改良A/A/O工藝）
可將各區(qū)分段，利用有機物的梯度分布促進除磷脫氮（VIP工藝）
其它工藝方面
后置濾池，以降低出水SS，從而去除懸浮性磷。
投加化學藥劑，提高出磷效果。
初沉污泥發(fā)酵或消化池污泥回流至厭氧區(qū)，以便將污泥中的顆粒性有機物轉化為VFA，但要注意避免甲烷的產(chǎn)生。
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