生物法脱氮A2O工艺及应用的研究

2022-09-10

随着工业的发展, 人民生活水平的不断提高, 城市污水, 工业废水产生量逐日增加, 尤其是工业废水的未经处理或处理不适当造成环境污染更为严重。本文主要研究A2/O工艺, 与传统的活性污泥法后处理相比, 投资少, 运行费用低, 且没有大量的化学污泥, 出水达到排放要求等优点。本文将以开封市兴华精细化工有限公司污水处理系统为例, 探讨A2/O生物脱氮技术的其原理及其中存在的问题。

1 生物法脱氮的基本原理

1.1 脱氮的生物化学过程

1.1.1 硝化反应

硝化反应是由一类自养好氧微生物完成的, 它包括两个步骤:第一步称为亚硝化过程, 在亚硝化细菌的作用下, 使氨 (NH4+) 转化为亚硝酸氮, 反应式为

第二步称为硝化过程, 由硝酸菌将亚硝酸盐进一步氧化为硝酸盐, 亚硝酸氮在硝酸菌的作用下, 进一步转化为硝酸氮, 其反应式为:

硝化反应总反应式为

1.1.2 反硝化

反硝化反应是由一群异养型微生物完成的, 它的主要作用是将硝酸盐或亚硝酸盐还原成气态氮或N2O, 反应在无分子态氧的条件下进行。

1.2 影响脱氮效果的因素

1.2.1 硝化反应进行的条件

1.2.1. 1 耗氧条件, 满足“硝化需氧量”的要求并保持一定的碱度。

1.2.1. 2 混合液中有机底物含量不应过高, BOD5值应在15-20mg/l以下。

1.2.2 进行硝化反应应当保持的各项指标

1.2.2. 1 溶解氧:在进行硝化反应的曝气池内, 溶解氧含量不能低于2mg/L。

1.2.2. 2 温度:硝化反应的适宜温度是20-30℃以下, 15℃时硝化速度下降, 5℃完全停止。

1.2.2. 3 p H值:最佳p H值为8.0-8.4。

1.2.2. 4 生物固体平衡停留时间:一般对 (θc) N的取值, 至少为硝化菌世代时间的2倍以上, 温度低, (θc) N取值应明显提高。

1.2.2. 5 重金属及有害物质:重金属, 高浓度的NH4+-N, NOx-N有机物及络合阳离子等对硝化反应产生抑制作用。

1.2.3 影响反硝化反应的环境因素

1.2.3. 1 碳源:一般认为当废水中BOD5/T-N值>3-5时, 反硝化反应速率较高。

1.2.3. 2 p H值:反硝化反应p H值控制在6.5-7.5, 在这个p H的条件下, 反硝化速率最高。

1.2.3. 3 溶解氧:反硝化反应易在厌氧、好氧交替的环境条件下进行, 溶解氧应控制在0.5mg/l以下。

1.2.3. 4 温度:反硝化反应的适宜温度是20-40℃。

2 A2/O工艺在开封兴化精细化工有限公司的应用

2.1 A2/O工艺

一般意义上的A2/O工艺应该包括这个基本环节:厌氧—缺氧—好氧, 其工艺图1为:

2.2 A2/O工艺的应用

开封市兴化精细化工有限公司是一家以生产糖精为主要产品的国营企业, 公司排出的废水中主要含有有机物及氨氮.其污水处理设施在A2/O的基础上根据本公司废水性状作了一些调整, 在A2/O的前面增加一个好氧系统 (HCR高负荷池) 和一个沉淀池, 主要以去除含碳有机物 (COD) 和氨氮为主。实践证明:经过改良的A2/O工艺很适合其污水处理的需要, 达到了很好的效果。具体公艺流程如图2

从厂区排出的废水中有机碳和氨氮含量比较高, 在进入HCR (高负荷) 时对其冲击很大, 因此在进入HCR (高负荷) 之前需要用部分出水和石灰水调节废水浓度和PH值, 以便HCR (高负荷) 同时进行对有机碳的好氧氧化和氨氮硝化过程。在HCR (高负荷) 中充分曝气, 可去除80%-90%的有机碳, 同时氨态氮被氧化成硝酸根离子进入沉淀池。沉淀池中的低泥一部分经回流泵回流到HCR (高负荷) 另一部分以剩余污泥的形式排出。反硝化池中氧的含量已经降到0.5mg/L以下, 在这个池中进行反硝化。生物接触氧化池中进行曝气, 里面含有生物氧化膜, 一方面对池中残存的有机碳进一步氧化, 另一方面吹脱还原成的氮气, 经再次沉淀后出水。

2.3 处理结果

进水中的有机碳的浓度在1200mg/L-1400mg/L, 氨氮的浓度在50mg/L-60mg/L.在HCR (高负荷) 中有机碳的去处率可达到70%-80%, 但氨氮的出去率只有30%。

在缺氧段, 反硝化细菌利用化合态硝酸盐和处理水中剩余的有机碳进行反硝化, 使化合态的硝酸盐转化成氮气, 达到脱氮的目的。在此阶段氨氮的去处率可达75%以上

2.4 工艺过程控制

开封市兴化精细化工有限公司污水处理设施在A2/O的基础上根据本公司废水性状作了一些调整, 使其更适合其污水处理的需要, 但要保证出水达标就必须严格控制各个环节。HCR中氧的含量要保证在2.0mg/L以上, 这样才能保证有机碳的去处和硝化的进行。

由于有机碳的去处和氨氮的氧化在同一个曝气池中进行, 要求曝气时间长, 在将含有硝酸盐的处理水引入缺氧反硝化池, 在缺氧条件下硝酸盐还原细菌利用硝酸盐为电子受体, 利用原水或活性污泥内源呼吸释放的有机碳化合物作为电子受体进行无氧呼吸, 但在好氧阶段达到硝化时, 水中的有机碳化合物含量已经很低, 难以作为内碳源。碳源的不足致使反硝化速率降低, 所以要在亚硝化部分另加碳源。投加外来碳源的时机:当废水中BOD5:总氮 (TN) < (3--5) :1时需要投加碳源。常用的外加碳源是甲醇, 它氧化后可分解出二氧化碳和水, 不残留任何种间产物, 而且反硝化菌利用甲醇速度较快, 这样可以加快反硝化反应速度的进行。

3 结语

随着生物学的发展以及人们对生物技术的掌握, 从生物学本质特征出发促进工艺改革, 不仅要求脱氮, 更要求工艺朝着经济、高效、低耗的可持续方向发展。并且要根据本身污水的性状自行调节各个环节的顺序, 使污水的处理流程更加流畅。当然, 目前许多新工艺还不成熟、不完善, 有待于更深入的研究并运用于实践。

摘要：污水的生物脱氮技术在近年来一直是水处理领域所关注的热点和难点。文章对污水生物法脱氮机理做了简要分析, 探讨了生物脱氮A2O工艺和脱氮过程中硝化反、硝化进行的条件、因素。本文以开封市兴华精细化工有限公司的污水处理系统为例, 简单介绍其应用生物脱氮A2O工艺, 并在它的基础上对部分工艺环节作了合理化调整, 以及实际操作过程中应注意的工艺控制。

关键词：生物脱氮,机理,工艺