山東杰魯特環(huán)??萍加邢薰?span>作者
一、AAO、AO去除性能對(duì)比分析
1、AAO、AO工藝:COD去除性能對(duì)比
污水處理工藝對(duì)有機(jī)物的去除能力是表征工藝效能的主要指標(biāo)之一,COD的大小直接反映污水中有機(jī)物含量的多少。
用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)分別對(duì)兩種工藝進(jìn)出水COD濃度、COD去除率,進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn),結(jié)果顯示:兩種工藝進(jìn)水COD無(wú)顯著差異,出水COD、去除率差異顯著,AAO工藝對(duì)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(yīng)可以消耗掉污水中的一部分有機(jī)物,但大部分有機(jī)物是通過(guò)好氧降解去除的,而AO工藝好氧段水力停留時(shí)間短,曝氣池容積小,曝氣量不夠,導(dǎo)致有機(jī)物去除效果不好。
而AAO工藝中,大部分有機(jī)物在厭氧段被聚磷菌轉(zhuǎn)化為PHB儲(chǔ)存在細(xì)胞中,部分有機(jī)物在缺氧段通過(guò)反硝化反應(yīng)去除,廢水進(jìn)入好氧段時(shí),COD濃度已基本接近排放標(biāo)準(zhǔn),在好氧段會(huì)得到進(jìn)一步降解。
有研究表明,AAO工藝厭氧段的COD去除率最高可達(dá)到80%以上,而缺氧段的去除率平均低于10%。
2、AAO、AO工藝:脫氮性能對(duì)比
近年來(lái),隨著環(huán)境水體水質(zhì)的富營(yíng)養(yǎng)化程度不斷加劇和污水排放標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高,尋找一種有效的脫氮工藝已成為當(dāng)前污水處理設(shè)計(jì)中的重要問(wèn)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(guò)對(duì)兩種工藝進(jìn)出水TN濃度、TN去除率,進(jìn)行差異顯著性實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明:兩種工藝進(jìn)水TN無(wú)顯著差異,出水TN、去除率差異顯著,AAO工藝對(duì)TN的去除明顯好于AO工藝。
在反硝化脫氮工藝中,硝態(tài)氮是出水總氮中的主要物質(zhì),硝態(tài)氮在缺氧段的去除率可以高于90%。有研究指出,控制缺氧區(qū)出水硝酸鹽濃度為1mg/L~2mg/L,可很大程度提高TN去除率,并能充分利用COD提高缺氧區(qū)反硝化能力。好氧區(qū)混合液中含有大量硝態(tài)氮,通過(guò)內(nèi)循環(huán)回流到缺氧區(qū),在缺氧區(qū)進(jìn)行反硝化反應(yīng)。
污水AO工藝缺氧段HRT太短,僅為1.8h,少于AAO工藝的3.46h,且內(nèi)回流比為50%~100%,小于AAO工藝的150%~250%,導(dǎo)致脫氮功能不及AAO。并且AO工藝脫氮效果不及AAO工藝穩(wěn)定,受外界因素(溫度、C/N比等)影響大。
3、AAO、AO工藝:除磷性能對(duì)比
水中磷含量超標(biāo),同樣也會(huì)導(dǎo)致微生物大量繁殖,浮游生物生長(zhǎng)旺盛,出現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)。反硝化除磷技術(shù)的出現(xiàn)是對(duì)傳統(tǒng)生物除磷理論的一種突破,不僅可以解決傳統(tǒng)工藝中存在的矛盾問(wèn)題,還有利于實(shí)現(xiàn)污水的可持續(xù)處理。
通過(guò)對(duì)兩種工藝進(jìn)出水TP濃度、TP去除率,進(jìn)行差異顯著性實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明:兩種工藝進(jìn)水TP無(wú)顯著差異,出水TP、去除率差異顯著,AAO工藝對(duì)TP的去除明顯好于AO工藝。
原因在于污水處理AO工藝沒(méi)有設(shè)置厭氧釋磷段,而在生物除磷過(guò)程中,聚磷菌只有在厭氧段進(jìn)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(duì)磷的去除僅僅是通過(guò)微生物的同化作用。
而AAO工藝的除磷主要由聚磷菌來(lái)完成。一般來(lái)說(shuō),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、AAO、AO工藝:去除性能對(duì)比總結(jié)
綜上,對(duì)有機(jī)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(wú)厭氧段,只能通過(guò)微生物的同化作用去除一小部分的磷,所以對(duì)磷的去除有要求的不要選擇此種工藝或者增加化除磷。
二、溫度對(duì)AAO、AO脫氮除磷的影響
1、溫度對(duì)兩種工藝COD去除的影響
溫度對(duì)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(dá)到85%以上,這說(shuō)明溫度對(duì)聚磷菌轉(zhuǎn)化有機(jī)物的影響不大。
而AO工藝對(duì)COD的去除,往往會(huì)隨著溫度升高,在5-15攝氏度之間有個(gè)降低,隨后又升高。這可能是由于氣候處于冷暖交替時(shí),系統(tǒng)內(nèi)菌群數(shù)量及其結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變化,系統(tǒng)內(nèi)優(yōu)勢(shì)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(duì)有機(jī)物的處理能力。
2、溫度對(duì)兩種工藝脫氮的影響
毋庸置疑,溫度對(duì)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(dāng)溫度高于15攝氏度時(shí),TN去除率幾乎呈線性增長(zhǎng)。
那么為什么,溫度升高可以增強(qiáng)兩種工藝的脫氮性能?一方面是因?yàn)?/span>溫度的升高有利于活性污泥微生物的生長(zhǎng)繁殖,提高同化氮元素的效率;另一方面是因?yàn)闇囟壬咭苍鰪?qiáng)了系統(tǒng)中硝化菌與反硝化菌的代謝活力,使系統(tǒng)反硝化脫氮能力增強(qiáng)。
一般認(rèn)為,硝化細(xì)菌最適宜的生長(zhǎng)溫度為25-30攝氏度。當(dāng)溫度小于15攝氏度時(shí)硝化速度明顯下降,硝化細(xì)菌活性也大幅降低。當(dāng)溫度低于5攝氏度時(shí),硝化細(xì)菌的生命活動(dòng)幾乎停止。
值得一提的是,有時(shí)即使低溫狀態(tài)下(低于5度),兩系統(tǒng)的TN去除率也不會(huì)低于40%,這就說(shuō)明低溫時(shí)兩系統(tǒng)主要依靠活性污泥中微生物的同化作用來(lái)脫氮。
3、溫度對(duì)兩種工藝除磷的影響
從實(shí)際狀況來(lái)看,溫度升高AAO工藝對(duì)磷的去除率相應(yīng)提高,尤其是溫度高于20攝氏度后,TP去除率趨于穩(wěn)定。
這是因?yàn)樯锍椎年P(guān)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(duì)磷的去除隨溫度變化的規(guī)律性不強(qiáng),無(wú)明顯相關(guān)性。這是因?yàn)锳O工藝無(wú)厭氧段,不存在聚磷菌存活的條件,對(duì)磷的去除僅僅依靠微生物的同化作用,所以溫度對(duì)此工藝微生物的同化作用影響不大。
三、進(jìn)水C/N比對(duì)AAO、AO脫氮除磷的影響
1、進(jìn)水C/N比對(duì)兩種工藝COD去除的影響
對(duì)于AAO工藝來(lái)說(shuō),無(wú)論C/N比值如何,COD的去除率基本保持穩(wěn)定。
有資料表明,大部分COD在厭氧區(qū)被聚磷菌利用合成為胞內(nèi)儲(chǔ)存物PHA,平均利用率在75%-85%之間,大約10%的COD進(jìn)入缺氧區(qū),幾乎沒(méi)有剩余的易生物降解有機(jī)物進(jìn)入好氧區(qū),因此該工藝可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)水碳源的充分利用,受有機(jī)物負(fù)荷沖擊影響小。
而C/N比對(duì)AO工藝COD的去除有一定的影響。通過(guò)污水處理數(shù)據(jù)來(lái)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(jī)物負(fù)荷對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生了沖擊。
2、進(jìn)水C/N比對(duì)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(jī)物濃度對(duì)硝化過(guò)程產(chǎn)生率嚴(yán)重影響。
這是因?yàn)橄趸?xì)菌是自養(yǎng)型細(xì)菌,有機(jī)物濃度不是它的生長(zhǎng)限制因素,有機(jī)物濃度過(guò)高會(huì)使增殖速度快的異養(yǎng)型細(xì)菌迅速繁殖,優(yōu)先利用了水中的氧,自養(yǎng)型細(xì)菌得不到優(yōu)勢(shì),活性受到抑制,影響了硝化反應(yīng)的進(jìn)行。
而在AAO工藝中,有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,當(dāng)進(jìn)水C/N比從5增加到9時(shí),TN去除率穩(wěn)步上升,C/N比為8.9時(shí),TN去除率高達(dá)83.2%,然而當(dāng)C/N比從9增加到14時(shí),TN的去除率不升反降。
在某一區(qū)間增長(zhǎng),TN去除率也隨之穩(wěn)步上升,但當(dāng)C/N比增長(zhǎng)至某一數(shù)值,且TN去除率達(dá)到最高后,TN的去除率隨C/N比增長(zhǎng)而下降。
主要原因與AO工藝相同,C/N比增加導(dǎo)致自養(yǎng)菌在系統(tǒng)中的數(shù)量越來(lái)越少,硝化效率降低,從而總氮去除率降低。有資料顯示,在沒(méi)有儲(chǔ)存內(nèi)碳源的情況下,實(shí)現(xiàn)完quan反硝化的最小理論C/N比為2.86,但實(shí)際所需值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于此數(shù)。
3、進(jìn)水C/N比對(duì)兩種工藝除磷的影響
C/N比對(duì)AAO工藝除磷效果影響較大,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,當(dāng)進(jìn)水C/N比從5增加到9時(shí),TP去除率逐步增加。
這主要是因?yàn)檫M(jìn)水C/N比低時(shí)進(jìn)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(dǎo)致厭氧區(qū)放磷不充分,系統(tǒng)除磷率降低。
而當(dāng)進(jìn)水C/N比從9增加到14時(shí),總磷的去除率下降,尤其是C/N比大于11時(shí)總磷去除率幾乎成線性下降。
這是因?yàn)樵谙鄬?duì)較高的有機(jī)負(fù)荷時(shí),進(jìn)水中的有機(jī)物并不能在厭氧段被聚磷菌完quan利用,而剩余的過(guò)量有機(jī)物會(huì)促進(jìn)聚磷菌的生長(zhǎng),從而導(dǎo)致活性污泥中聚磷菌所占比例降低,影響除磷效果。
進(jìn)水C/N比對(duì)AO工藝除磷效果的影響不大,主要是因?yàn)锳O工藝對(duì)磷的去除僅僅是通過(guò)微生物的同化作用,而C/N比對(duì)同化作用影響不大。
四、進(jìn)水C/P比對(duì)AAO、AO脫氮除磷的影響
1、進(jìn)水C/P比對(duì)兩種工藝COD去除的影響
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,AO工藝對(duì)COD的去除率隨C/P比變化的規(guī)律性不強(qiáng),無(wú)明顯相關(guān)性,可見(jiàn)C/P比不是影響AO工藝有機(jī)物去除效果的主要因素。
而對(duì)于AAO工藝來(lái)說(shuō),無(wú)論進(jìn)水C/P比如何變化,其對(duì)COD的去除率都高于85%。
相關(guān)研究指出,高于79%的COD在厭氧區(qū)被消耗,用于合成細(xì)胞內(nèi)部儲(chǔ)存物PHA,而在缺氧區(qū)6%-11%的COD用于細(xì)胞生長(zhǎng)和反硝化消耗,在好氧區(qū)幾乎沒(méi)有出現(xiàn)COD的消耗,因?yàn)榧?xì)胞死亡后,細(xì)胞壁等難降解物質(zhì)又進(jìn)入混合液中,使COD增大。
2、進(jìn)水C/P比對(duì)兩種工藝脫氮的影響
C/P比對(duì)AO工藝脫氮效果的影響無(wú)明顯規(guī)律,TN去除率上下波動(dòng)幅度比較大。這可能是由于除C/P比之外的其他因素對(duì)AO工藝脫氮的影響勝于C/P比。
C/P比對(duì)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(duì)穩(wěn)定。
這主要是因?yàn)橐话阄鬯瓹/P比比較高,過(guò)量的COD進(jìn)入缺氧區(qū)會(huì)抑制磷的吸收,而在缺氧區(qū)C/N比總是高于實(shí)際需求的最小值,反硝化菌會(huì)利用過(guò)量的外碳源迅速進(jìn)行反硝化,不影響TN的去除。
3、進(jìn)水C/P比對(duì)兩種工藝除磷的影響
在AAO工藝中,當(dāng)C/P比低于80時(shí),磷的去除率上下波動(dòng)明顯。當(dāng)C/P比高于80時(shí),磷的去除率穩(wěn)定在85%以上,出水磷濃度小于0.5mg/L,系統(tǒng)對(duì)磷的去除率基本不再受其他因素影響,說(shuō)明在AAO系統(tǒng)中進(jìn)水C/P比高于80時(shí),就可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定高效的出水水質(zhì)。
這是由于高C/P比時(shí),進(jìn)水提供的碳源高于厭氧區(qū)釋放磷所需的碳源量,因此磷的去除率較高。當(dāng)C/P較低時(shí),受COD的限制,聚磷菌吸磷能力下降,導(dǎo)致除磷效率低。
對(duì)于AO工藝來(lái)說(shuō),C/P比對(duì)其除磷效果的影響無(wú)明顯規(guī)律,這說(shuō)明C/P比對(duì)微生物同化作用的影響不大。
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