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                                            廢氣處理設備,污水處理工藝

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                                              AO與AAO工藝的性能對比!

                                              AO法AAO法雖同屬于生物污水處理法,但兩者的對比研究卻少見報道,本文通過濟陽縣污水處理廠工藝改進前后的水質對比,對兩種污水處理工藝進行了對比分析,為城鎮污水處理廠工藝的選擇提供了一定的依據。


                                              一、AO、AAO去除性能對比分析


                                              1、COD去除性能對比


                                              污水處理工藝對有機物的去除能力是表征工藝效能的主要指標之一,COD的大小直接反映污水中有機物含量的多少。


                                              通過數據處理分別對兩種工藝進出水COD濃度、COD去除率,進行差異顯著性檢驗,結果顯示:兩種工藝進水COD無顯著差異,出水COD、去除率差異顯著,AAO工藝對COD的去除明顯好于AO工藝。


                                              原因在于AO工藝中,缺氧段的反硝化反應可以消耗掉污水中的一部分有機物,但大部分有機物是通過好氧降解去除的,而濟陽縣污水處理廠一期工程AO工藝好氧段水力停留時間短,曝氣池容積小,曝氣量不夠,導致有機物去除效果不好。


                                              而AAO工藝中,大部分有機物在厭氧段被聚磷菌轉化為PHB儲存在細胞中,部分有機物在缺氧段通過反硝化反應去除,廢水進入好氧段時,COD濃度已基本接近排放標準,在好氧段會得到進一步降解。


                                              有研究表明,AAO工藝厭氧段的COD去除率最高可達到80%以上,而缺氧段的去除率平均低于10%。


                                              2、脫氮性能對比


                                              近年來,隨著環境水體水質的富營養化程度不斷加劇和污水排放標準的不斷提高,尋找一種有效的脫氮工藝已成為當前污水處理廠設計中的重要問題之一。AAO工藝和AO工藝都具有生物脫氮功能,且兩種工藝脫氮原理相同,都為反硝化脫氮。


                                              通過對兩種工藝進出水TN濃度、TN去除率,進行差異顯著性實驗,結果表明:兩種工藝進水TN無顯著差異,出水TN、去除率差異顯著,AAO工藝對TN的去除明顯好于AO工藝。


                                              在反硝化脫氮工藝中,硝態氮是出水總氮中的主要物質,硝態氮在缺氧段的去除率可以高于90%。有研究指出,控制缺氧區出水硝酸鹽濃度為1mg/L~2mg/L,可最大程度提高TN去除率,并能充分利用COD提高缺氧區反硝化能力。好氧區混合液中含有大量硝態氮,通過內循環回流到缺氧區,在缺氧區進行反硝化反應。


                                              濟陽縣污水處理廠AO工藝缺氧段HRT太短,僅為1.8h,少于AAO工藝的3.46h,且內回流比為50%~100%,小于AAO工藝的150%~250%,導致脫氮功能不及AAO。并且AO工藝脫氮效果不及AAO工藝穩定,受外界因素(溫度、C/N比等)影響大。


                                              3、除磷性能對比


                                              水中磷含量超標,同樣也會導致微生物大量繁殖,浮游生物生長旺盛,出現富營養化狀態。反硝化除磷技術的出現是對傳統生物除磷理論的一種突破,不僅可以解決傳統工藝中存在的矛盾問題,還有利于實現污水的可持續處理。


                                              通過對兩種工藝進出水TP濃度、TP去除率,進行差異顯著性實驗,結果表明:兩種工藝進水TP無顯著差異,出水TP、去除率差異顯著,AAO工藝對TP的去除明顯好于AO工藝。


                                              原因在于濟陽縣污水處理廠一期工程AO工藝沒有設置厭氧釋磷段,而在生物除磷過程中,聚磷菌只有在厭氧段進行充分的放磷,才能保證在缺氧段、好氧段有良好的吸磷效果,此工藝對磷的去除僅僅是通過微生物的同化作用。


                                              而AAO工藝的除磷主要由聚磷菌來完成。一般來說,聚磷菌在缺氧段、好氧段攝取的磷量比在厭氧段釋放的磷量要多。有研究表明,AAO工藝平均吸磷量和平均放磷量的比例為1.28,且缺氧段的吸磷量高于好氧段的吸磷量。


                                              4、去除性能對比總結


                                              綜上,對有機物、氮、磷的去除AAO工藝都要明顯好于AO工藝,尤其是除磷,由于AO工藝無厭氧段,只能通過微生物的同化作用去除一小部分的磷,所以對磷的去除有要求的不要選擇此種工藝或者增加化學除磷。


                                              二、溫度對AO、AAO脫氮除磷的影響


                                              1、溫度對兩種工藝COD去除的影響


                                              溫度對AAO工藝COD的去除影響不大,即使溫度低于5攝氏度,COD的去除率也可以達到85%以上,這說明溫度對聚磷菌轉化有機物的影響不大。


                                              而AO工藝對COD的去除,往往會隨著溫度升高,在5-15攝氏度之間有個降低,隨后又升高。這可能是由于氣候處于冷暖交替時,系統內菌群數量及其結構會發生變化,系統內優勢種群逐步由喜好一種溫度的菌群向喜好另一種溫度的菌群演替,從而影響對有機物的處理能力。


                                              2、溫度對兩種工藝脫氮的影響


                                              溫度對兩種工藝脫氮的影響都比較明顯——兩種工藝都是隨著溫度的上升,TN去除率有明顯的提高。特別是AO工藝,當溫度高于15攝氏度時,TN去除率幾乎呈線性增長。


                                              溫度增強兩種工藝的脫氮性能的原因,一方面是因為溫度的升高有利于活性污泥微生物的生長繁殖,提高同化氮元素的效率;另一方面是因為溫度升高也增強了系統中硝化菌與反硝化菌的代謝活力,使系統反硝化脫氮能力增強。


                                              一般認為,硝化細菌最適宜的生長溫度為25-30攝氏度。當溫度小于15攝氏度時硝化速度明顯下降,硝化細菌活性也大幅降低。當溫度低于5攝氏度時,硝化細菌的生命活動幾乎停止。


                                              值得一提的是,有時即使低溫狀態下(低于5度),兩系統的TN去除率也不會低于40%,這就說明低溫時兩系統主要依靠活性污泥中微生物的同化作用來脫氮。


                                              3、溫度對兩種工藝除磷的影響


                                              從實際狀況來看,溫度升高AAO工藝對磷的去除率相應提高,尤其是溫度高于20攝氏度后,TP去除率趨于穩定。


                                              這是因為生物除磷的關鍵是依靠聚磷菌的除磷活性,而溫度增高,有利于增加聚磷菌的活性,提高磷的去除率。


                                              而AO工藝對磷的去除隨溫度變化的規律性不強,無明顯相關性。這是因為AO工藝無厭氧段,不存在聚磷菌存活的條件,對磷的去除僅僅依靠微生物的同化作用,所以溫度對此工藝微生物的同化作用影響不大。


                                              三、進水C/N比對AO、AAO脫氮除磷的影響


                                              1、進水C/N比對兩種工藝COD去除的影響


                                              對于AAO工藝來說,無論C/N比值如何,COD的去除率基本保持穩定。


                                              有資料表明,大部分COD在厭氧區被聚磷菌利用合成為胞內儲存物PHA,平均利用率在75%-85%之間,大約10%的COD進入缺氧區,幾乎沒有剩余的易生物降解有機物進入好氧區,因此該工藝可以實現進水碳源的充分利用,受有機物負荷沖擊影響小。


                                              而C/N比對AO工藝COD的去除有一定的影響。通過濟陽縣污水處理廠數據來看,C/N比大于10后,隨著C/N比增大,COD去除率有小幅度地降低,有機物負荷對系統產生了沖擊。


                                              2、進水C/N比對兩種工藝脫氮的影響


                                              A/O工藝隨C/N比增大,TN去除率幾乎成線性下降,有機物濃度對硝化過程產生率嚴重影響。


                                              這是因為硝化細菌是自養型細菌,有機物濃度不是它的生長限制因素,有機物濃度過高會使增殖速度快的異養型細菌迅速繁殖,優先利用了水中的氧,自養型細菌得不到優勢,活性受到抑制,影響了硝化反應的進行。


                                              而在AAO工藝中,有實驗數據表明,當進水C/N比從5增加到9時,TN去除率穩步上升,C/N比為8.9時,TN去除率高達83.2%,然而當C/N比從9增加到14時,TN的去除率不升反降。


                                              在某一區間增長,TN去除率也隨之穩步上升,但當C/N比增長至某一數值,且TN去除率達到最高后,TN的去除率隨C/N比增長而下降。


                                              主要原因與AO工藝相同,C/N比增加導致自養菌在系統中的數量越來越少,硝化效率降低,從而總氮去除率降低。有資料顯示,在沒有儲存內碳源的情況下,實現完全反硝化的最小理論C/N比為2.86,但實際所需值遠遠大于此數。


                                              3、進水C/N比對兩種工藝除磷的影響


                                              C/N比對AAO工藝除磷效果影響較大,實驗數據表明,當進水C/N比從5增加到9時,TP去除率逐步增加。


                                              這主要是因為進水C/N比低時進水碳源不足,而回流污泥中含有大量硝酸鹽,硝酸鹽消耗了大量COD,從而導致厭氧區放磷不充分,系統除磷率降低。


                                              而當進水C/N比從9增加到14時,總磷的去除率下降,尤其是C/N比大于11時總磷去除率幾乎成線性下降。


                                              這是因為在相對較高的有機負荷時,進水中的有機物并不能在厭氧段被聚磷菌完全利用,而剩余的過量有機物會促進聚磷菌的生長,從而導致活性污泥中聚磷菌所占比例降低,影響除磷效果。


                                              進水C/N比對AO工藝除磷效果的影響不大,主要是因為AO工藝對磷的去除僅僅是通過微生物的同化作用,而C/N比對同化作用影響不大。


                                              四、進水C/P比對AO、AAO脫氮除磷的影響


                                              1、進水C/P比對兩種工藝COD去除的影響


                                              實驗數據表明,AO工藝對COD的去除率隨C/P比變化的規律性不強,無明顯相關性,可見C/P比不是影響AO工藝有機物去除效果的主要因素。


                                              而對于AAO工藝來說,無論進水C/P比如何變化,其對COD的去除率都高于85%。


                                              相關研究指出,高于79%的COD在厭氧區被消耗,用于合成細胞內部儲存物PHA,而在缺氧區6%-11%的COD用于細胞生長和反硝化消耗,在好氧區幾乎沒有出現COD的消耗,因為細胞死亡后,細胞壁等難降解物質又進入混合液中,使COD增大。


                                              2、進水C/P比對兩種工藝脫氮的影響


                                              C/P比對AO工藝脫氮效果的影響無明顯規律,TN去除率上下波動幅度比較大。這可能是由于除C/P比之外的其他因素對AO工藝脫氮的影響勝于C/P比。


                                              C/P比對AAO工藝脫氮效果影響不明顯,盡管C/P比變化幅度較大,但TN去除率卻相對穩定。


                                              這主要是因為一般污水C/P比比較高,過量的COD進入缺氧區會抑制磷的吸收,而在缺氧區C/N比總是高于實際需求的最小值,反硝化菌會利用過量的外碳源迅速進行反硝化,不影響TN的去除。


                                              3、進水C/P比對兩種工藝除磷的影響


                                              在AAO工藝中,當C/P比低于80時,磷的去除率上下波動明顯。當C/P比高于80時,磷的去除率穩定在85%以上,出水磷濃度小于0.5mg/L,系統對磷的去除率基本不再受其他因素影響,說明在AAO系統中進水C/P比高于80時,就可以實現穩定高效的出水水質。


                                              這是由于高C/P比時,進水提供的碳源高于厭氧區釋放磷所需的碳源量,因此磷的去除率較高。當C/P較低時,受COD的限制,聚磷菌吸磷能力下降,導致除磷效率低。


                                              對于AO工藝來說,C/P比對其除磷效果的影響無明顯規律,這說明C/P比對微生物同化作用的影響不大。




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