A2/O工藝(AAO工藝、AAO法),是英文Anaerobic-Anoxic-Oxic第一個(gè)字母的簡(jiǎn)稱(厭氧-缺氧-好氧),是一種常用的二級(jí)污水處理工藝,具有同步脫氮除磷的作用,可用于二級(jí)污水處理或三級(jí)污水處理;后續(xù)增加深度處理后,可作為中水回用,具有良好的脫氮除磷效果。
簡(jiǎn)介
污水與回流污泥先進(jìn)入?yún)捬醭兀―O<0.2mg/L)完全混合,經(jīng)一定時(shí)間(1~2h)的厭氧分解,去除部分BOD,使部分含氮化合物轉(zhuǎn)化成N2(反硝化作用)而釋放,回流污泥中的聚磷微生物(聚磷菌等)釋放出磷,滿足細(xì)菌對(duì)磷的需求。
然后污水流入缺氧池(DO<=0.5mg/L),池中的反硝化細(xì)菌以污水中未分解的含碳有機(jī)物為碳源,將好氧池內(nèi)通過(guò)內(nèi)循環(huán)回流進(jìn)來(lái)的硝酸根還原為N2而釋放。
接下來(lái)污水流入好氧池(DO,2-4mg/L),水中的NH3-N(氨氮)進(jìn)行硝化反應(yīng)生成硝酸根,同時(shí)水中的有機(jī)物氧化分解供給吸磷微生物以能量,微生物從水中吸收磷,磷進(jìn)入細(xì)胞組織,富集在微生物內(nèi),經(jīng)沉淀分離后以富磷污泥的形式從系統(tǒng)中排出。[1]
A2/O工藝中的厭氧、缺氧、好氧過(guò)程可以在不同的設(shè)備中運(yùn)行,也可在同一設(shè)備的不同部位完成。例如,在氧化溝工藝中,可以通過(guò)控制轉(zhuǎn)刷的供氧量使各段分別處于厭氧、缺氧、好氧狀態(tài)。也可使設(shè)備在不同狀態(tài)間歇運(yùn)行。廣義上講,通過(guò)各種運(yùn)行控制手段,使工藝在厭氧-缺氧-好氧系統(tǒng)間運(yùn)行的方法都屬于A2/O工藝的范疇。
發(fā)展歷程
1932年開(kāi)發(fā)的Wuhrmann工藝是最早的脫氮工藝(見(jiàn)圖),流程遵循硝化、反硝化的順序而設(shè)置。由于反硝化過(guò)程需要碳源,而這種后置反硝化工藝是以微生物的內(nèi)源代謝物質(zhì)作為碳源,能量釋放速率很低,因而脫氮速率也很低。此外污水進(jìn)入系統(tǒng)的第一級(jí)就進(jìn)行好氧反應(yīng),能耗太高;如原污水的含氮量較高,會(huì)導(dǎo)致好氧池容積太大,致使實(shí)際上不能滿足硝化作用的條件,,尤其是溫度在15℃以下時(shí)更是如此;在缺氧段,由于微生物死亡釋放出有機(jī)氮和氨,其中一些隨水流出,從而減少了系統(tǒng)中總氮的去除。因此該工藝在工程上不實(shí)用,但它為以后除磷脫氮工藝的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
1962年,Ludzack和Ettinger首次提出利用進(jìn)水中可生物降解的物質(zhì)作為脫氮能源的前置反硝化工藝,解決了碳源不足的問(wèn)題。1973年,Barnard在開(kāi)發(fā)Bardenpho工藝時(shí)提出改良型Ludzack-Ettinger脫氮工藝,即廣泛應(yīng)用的A/O工藝(見(jiàn)圖2)。A/O工藝中,回流液中的大量硝酸鹽到缺氧池后,可以從原污水得到充足的有機(jī)物,使反硝化脫氮得以充分進(jìn)行。A/O工藝不能達(dá)到完全脫氮,因?yàn)楹醚醴磻?yīng)器總流量的一部分沒(méi)有回流到缺氧反應(yīng)器而是直接隨出水排放了。
為了克服A/O工藝不完全脫氮的不足,1973年Barnard提出把此工藝與Wuhrmann工藝聯(lián)合,并稱之為Bardenpho工藝(見(jiàn)圖3)。Barnard認(rèn)為,一級(jí)好氧反應(yīng)器的低濃度硝酸鹽排入二級(jí)缺氧反應(yīng)器會(huì)被脫氮,而產(chǎn)生相對(duì)來(lái)說(shuō)無(wú)硝酸鹽的出水。為了除去二級(jí)缺氧器中產(chǎn)生的、附著于污泥絮體上的微細(xì)氣泡和污泥停留期間釋放出來(lái)的氨,在二級(jí)缺氧反應(yīng)器和最終沉淀池之間引入了快速好氧反應(yīng)器。Bardenpho工藝在概念上具有完全去除硝酸鹽的潛力,但實(shí)際上未能實(shí)現(xiàn)。
1976年,Barnard通過(guò)對(duì)Bardenpho工藝進(jìn)行中試研究后提出:在Bardenpho工藝的初級(jí)缺氧反應(yīng)器前加一厭氧反應(yīng)器就能有效除磷。該工藝在南非稱5階段Phoredox工藝,或簡(jiǎn)稱Phoredox工藝,在美國(guó)稱之為改良型Bardenpho工藝。
1980年,Rabinowitz和Marais對(duì)Phoredox工藝的研究中,選擇3階段的Phoredox工藝,即所謂的傳統(tǒng)A2/O工藝
工藝特點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn):
(1)厭氧、缺氧、好氧三種不同的環(huán)境條件和微生物菌群種類的有機(jī)配合,能同時(shí)具有去除有機(jī)物、脫氮除磷的功能。
(2)在同時(shí)脫氮除磷去除有機(jī)物的工藝中,該工藝流程最為簡(jiǎn)單,總的水力停留時(shí)間也少于同類其他工藝。
(3)在厭氧—缺氧—好氧交替運(yùn)行下,絲狀菌不會(huì)大量繁殖,SVI一般小于100,不會(huì)發(fā)生污泥膨脹。
(4)污泥沉降性較好。[3]
缺點(diǎn):
(1)污泥中磷含量高,一般為2.5%以上,因此除磷主要通過(guò)排泥;由于污泥增長(zhǎng)有一定限度,不易提高,因此除磷效果難再提高,當(dāng)P/BOD值高時(shí)更是如此。
(2)脫氮效果也難再進(jìn)一步提高,內(nèi)循環(huán)量一般以2Q為限,不宜太高。[3]
(3)進(jìn)入沉淀池的處理水要保持一定濃度的溶解氧,減少停留時(shí)間,防止產(chǎn)生厭氧狀態(tài)和污泥釋放磷的現(xiàn)象出現(xiàn),但溶解氧濃度也不宜過(guò)高,以防循環(huán)混合液對(duì)缺氧反應(yīng)器的干擾。