3、硝酸鹽問題

在常規A2/O工藝中,由于厭氧區在前,回流污泥不可避免地將一部分硝酸鹽帶入該區.硝酸鹽的存在嚴重影響了聚磷蓖的釋磷效率,尤其當進水中VFA較少,污泥的含磷量又不高時,硝酸鹽的存在甚至會導致聚磷菌直接吸磷.所以在常規A2/O工藝框架下,如何避免硝酸鹽進入厭氧區干擾釋磷一度成為研究熱點,并圍繞這一問題產生了諸如UCT工藝,JHB工藝,EASC工藝等,其中最著名的應屬UCT工藝(如圖4) 。

解決硝酸鹽問題的關鍵是如何在回流污泥進入厭氧區之前,設法將其攜帶的硝酸鹽消耗掉.一種方法是在回流污泥進入厭氧區之前,先進處一個附設的缺氧池,在這個缺氧池中回流污泥攜帶的硝酸鹽利用污泥本身的碳源反硝化。由于沒有外加碳源, 這種反硝化實際上多屬內源代謝, 因此反硝化速率不高。作為對第一種方法的改進, 另一種方法通過投加外加碳源或引入一部分污水來提高附設缺氧池的反應速率。

UCT 工藝另辟蹊徑, 把常規 A2/ O 工藝的缺氧區分為前后兩個部分( 如圖 4) 。內循環 1 將硝化液從好氧區( O) 回流至缺氧區( A2) , 內循環2將A2區前部的混合液循環至A1區, 回流污泥不是直接進入A1區, 而是先進入A2區前部。這種作法實際上是劃出一個小的缺氧區專門消耗回流污泥中的硝酸鹽, 故避免了回流污泥中的硝酸鹽對厭氧區的沖擊,改善了聚磷菌的釋磷環境。但是, 進入A2區前部的回流污泥實際上只有一小部分由內循環2運至A1區, 其余大部分未經釋磷直接進入后續工藝。也就是說, 在所排除的剩余污泥中只有一小部分經歷了完整的釋磷、吸磷全過程, 其實際除磷效果可能因此而大受影響。常規A2/O工藝實際上也存在類似缺陷。

4、系統的硝化和反硝化容量問題

硝化和反硝化是生物除磷脫氮系統密不可分的兩個過程。硝化不充分, 出水氨氮必然升高, 反硝化能力也發揮不出來; 反硝化不充分出水硝酸鹽就會上升。怎樣配置恰當的硝化和反硝化容量, 充分發揮它們的潛力, 是脫氮除磷工藝設計和運行的一個重要問題。系統的硝化和反硝化能力首先是決定于各自相應區域的水力停留時間( 或有效容積) 。對于城市污水來說, 一般夏季的反硝化和硝化分別需要 1~ 2h和 3~ 4h, 考慮冬季低溫的影響通常確定反硝化時間為2~3h, 硝化時間為5~ 6h。決定硝化和反硝化能力的第二個因素是工藝布置形式。例如和常規 A2/O工藝相比, 缺氧區前置的倒置A2/ O工藝可明顯提高系統反硝化能力。而在好氧區適當投放填料則會提高系統的硝化能力。

通過改變運行參數也可以對系統的硝化和反硝化能力進行調整。延長泥齡, 加強曝氣和攪拌, 有利于提高好氧區的硝化能力; 適當縮短泥齡, 降低溶解氧水平, 則有利于提高系統的反硝化能力。

對于前置反硝化來說, 內循環比是十分重要的運行參數, 對硝化、反硝化以及釋磷、吸磷都有重要影響。表面上, 內循環是把硝化液從硝化區回流至反硝化區。在一定范圍內, 內循環比越大, 出水硝酸鹽越少。但是, 內循環給系統帶來的一個不可忽視的問題是, 硝化液中的溶解氧對缺氧環境具有破壞作用。當存在溶解氧時, 脫氮菌總是優先利用游離氧作為電子受體氧化有機物, 反硝化過程因而被阻礙。而且, 隨著內循環加大, 系統中的短流現象也會越來越明顯。所以即使不考慮動力消耗, 內循環比也不宜過大。此外, 對于常規 A2/ O 工藝, 若內循環比過大, 則參與釋磷吸磷過程的污泥比例將會嚴重減少, 影響除磷效率。因此, 對于一定的工藝系統,內循環比應有一個恰當的范圍, 并隨水質、水量和溫度的變化而適當調整。

5、釋磷與吸磷的容量問題

釋磷和吸磷是相互關聯的兩個過程。一般認為, 聚磷菌只有經過充分的厭氧環境并釋磷才能更好地吸磷, 而且, 也只有吸磷良好的聚磷菌才會在厭氧或缺氧條件下大量釋磷。關于釋磷、吸磷的機理至今還有許多方面尚未研究清楚。對于運行良好 城市污水生物脫氮除磷系統來說, 一般夏季的釋磷和吸磷時間分別需要115~ 215h和2~ 3h, 冬季低溫環境下兩者所需的時間均應適當延長。

在 A2/O工藝中, 吸磷和硝化是同步進行的, 而硝化時間較長, 故吸磷容量通常不成問題。從系統的角度看, 微生物的厭氧釋磷過程似更為關鍵。以往關于厭氧釋磷過程時間的確定, 多是就釋磷本身以釋磷曲線為依據進行研究的。但是, 釋磷并不是處理系統的最終目的, 當把釋磷和吸磷過程以及最終的除磷效果聯系起來進行考察時就會發現, 單純按照上述方法來確定厭氧區的HRT是不充分的。根據有關厭氧歷時對除磷效率影響的研究表明: 在一定范圍內, 適當延長厭氧反應時間, 降低厭氧區氧化還原電位, 可以明顯提高系統的除磷效率。因此, 脫氮除磷工藝厭氧區的HRT 還應進一步延長, 例如夏季采用2~3h, 冬季采用3~4h。