A2O 生物脫氮工藝 (反硝化- 硝化工藝、缺氧好氧工藝)是在工藝流程中設置缺氧(無氧或低氧區)和好氧區, 將化能養細菌的無氧呼吸(硝酸鹽還原)、有氧呼吸與化能自養細菌有機組合, 通過合理控制工藝參數(如泥齡、回流比), 使缺氧區和好氧區分別適應于具有反硝化作用的好氧細菌、兼性厭氧細菌, 形成A2O 工藝。
一些研究與實踐表明,包含兩種不同營養類型和呼吸類型特點微生物的功能,又具有脫氮功能。由于缺氧區內呈無氧呼吸的兼性厭氧細菌的生化特性, 使一些較難降解的大分子有機物在無氧區內轉化為低分子有機物,提高了廢水的可生化性。由于生物脫氮技術日趨成熟, 已經被廣泛應用于發酵工業等產生的含氮有機廢水的處理。用 A2O 法處理含氮有機廢水過程中, 因連續進水, 時常會出現多種異常情況, 使活性污泥隨二沉池出水流失, 增加了處理水中的SS, 降低了水處理效果。
下面介紹用 A2O 法在廢水處理中可能出現的幾種主要異常現象及其防治措施。
1. 污泥膨脹引起的污泥上浮
首先根據污泥體積指數(SVl)判斷是否發生的污泥膨脹。如果 SVI 值很高, 就說明活性污泥的沉降性能不好, 污泥可能發生膨脹或者已經膨脹。由于水處理廠的處理水質不同, SVI的具體值會不盡相同。所以水處理的管理人員應根據自己水處理廠的實際情況進行總結。污泥膨脹原因主要是大量絲狀菌 (細菌中的鞘細菌, 以球衣菌和貝氏硫細菌為代表)在污泥內繁殖, 使污泥松散、密度降低所致。真菌的繁殖也會引起污泥膨脹。正常的活性污泥具有良好的沉降性能, 其含水率一般在 98%～99%。當污泥發生膨脹時, 污泥就不易沉降, 含水率上升, 污泥體積膨脹。在沉淀池表現為上清液清澈, 透明度很高,但污泥界面卻很高, 在沉淀池可以看到活性污泥,甚至有的地方沒有上清液, 污泥隨處理水流失嚴重。活性污泥的主體是由細菌等形成的菌膠團。與菌膠團細菌相比, 絲狀菌和真菌生長時需較多的碳素, 對氮、磷的要求則較低。它們對氧的要求也和菌膠團細菌不同, 菌膠團在溶解氧大于0.5mg/L 時能很好的生長, 而真菌和絲狀菌在低于 0.5mg/L 的微氧環境中, 也能較好地生長。所以在供氧不足時, 會引起絲狀菌、真菌的大量繁殖。菌膠團生長適宜的 pH 值范圍在 6～8, 而真菌則在pH 值等于 4.5～6.5 之間生長良好, 所以 pH 值稍低時, 菌膠團生長受到抑制, 而真菌的數量則可能大大增加。因此, 污水中如有機物質較多, 溶解氧不足, 缺乏氮、磷等養料, pH 值較低情況下, 都可能引起污泥膨脹。此外, 超負荷、污泥齡過長等, 也可能會引起污泥膨脹。
另一種情況是膨脹的活性污泥中并沒有大量的絲狀菌, 稱為非絲狀菌性污泥膨脹, 但含有過量的結合水。這種膨脹類型的活性污泥指數很高, 體積膨脹, 而使污泥比重減輕, 壓縮性能惡化。這種膨脹用顯微鏡分析鑒別非常簡單, 其方法是在載玻片上將一滴黑色墨水與一滴曝氣池混合液混合, 在顯微鏡下觀察, 如果墨水不能浸透到菌膠團中, 則發生的是結合水性污泥膨脹。
由此可見, 為防止污泥膨脹, 解決的辦法可針對引起膨脹的原因采取措施。如加大曝氣量, 或適當降低 MLSS 值, 使需氧量減少等; 如污泥負荷率過高, 可適當提高 MLSS 值, 以降低污泥負荷。污泥大量流失, 污泥膨脹是活性污泥法處理裝置運行中的一個較難解決的問題, 污泥膨脹的原因很多, 甚至有些原因還未認識清楚, 尚待研究。
2. 活性污泥解絮
污泥解絮在沉淀池的表現為處理水質渾濁,沉淀池上會有死污泥上浮, 灑水后污泥不沉淀, 顏色和系統內污泥顏色相同; 也有時在處理水中無明顯的活性污泥泥粒, 但 COD 值較高。
導致這種異常現象的原因有運行中的問題,也有可能是原污水中混入了有毒物質所致。活性污泥解絮后, 微生物量減少且失去活性, 其吸附能力降低, 絮凝體變小質密, 處理水質混濁, SVI值降低等。做生微鏡檢時可看到, 絮狀體明顯減少而且結構比較散, 容易遭到破壞, 同時還可看到大量的輪蟲。由于污泥解絮產生了大量的污泥碎屑, 從而刺激了輪蟲的大量增殖。當污水中存在有毒物質時, 微生物會受到抑制傷害, 凈化能力下降, 或完全停止, 從而使污泥失去活性。一般可通過顯微鏡觀察來判別是否已產生解絮, 并對原廢水水量及廢水的 C: N、回流污泥量、空氣量和排泥情況以及 SVI、MLSS、DO 等多項指標進行檢查, 加以調整。當確定是污水中混入有毒物質時, 應考慮這是新的廢水混入的結果, 需查明來源。
3. 污泥腐敗引起的污泥上浮
在沉淀池可能由于污泥長期滯留而進行厭氧發酵, 產生氣體附著于死的污泥塊上, 從而發生大塊污泥上浮的現象。它與脫氮反應引起上浮的污泥所不同的是, 污泥腐敗變黑, 有臭味, 污泥攪碎后可能不會下沉。此時的污泥也不是全部污泥上浮, 大部分活性污泥都是正常地排出或回流到系統, 只有在死角長期停留的污泥才腐敗上浮。
防止的措施有: (1)在沉淀池上安裝擋泥板, 不使污泥外溢;(2)檢修刮泥機, 消除沉淀池底部的死角; (3)對已上浮的塊狀污泥及時進行打撈, 避免隨處理水流失, 影響排水水質。
4. 脫氮反應引起的污泥上浮
活性污泥在二沉池有成塊上浮的現象, 并不一定是由于腐敗所造成的。由于硝化池內污泥齡較長, 如果進入沉淀池的污泥含有較多的 NO3-, 在沉淀池內產生反硝化, 硝酸鹽被還原, 產生的氮氣附于污泥上, 活性污泥的比重降低, 整塊上浮。由于脫氮反應引起上浮的污泥經攪動后, 氣泡放出,污泥很快沉淀, 并且上浮污泥顏色和系統內的活性污泥顏色一樣。
所謂反硝化是指在多種反硝化細菌的作用下, 先把 NO3-還原為 NO2-, 再把 NO2-還原為氮氣的過程。反硝化作用一般溶解氧低于 0.5mg/L 時發生, 在有氧存在的時, 該生物反應就會受到抑制。經過試驗表明, 如果讓硝酸鹽含量高的混合液靜止沉淀, 在開始的 1 個小時左右污泥可以沉淀得很好, 但不久就可以看到, 由于反硝化作用所產生的氮氣, 在泥中形成小氣泡。
在測污泥沉降比時, 只檢查污泥的沉降性能, 往往會忽視污泥的反硝化作用。這是在活性污泥法的運行中應當注意的現象, 為防止這一異常現象的發生, 應采取加強脫氮池的管理, 減少進入沉淀池的硝酸量, 或者增加污泥回流量及時排除剩余污泥, 降低混合液污泥濃度等措施。還有一種情況是曝氣池內曝氣過度, 使污泥攪拌過于激烈, 生成大量小氣泡附聚于絮凝體上, 也容易產生這種現象。防止措施是將供給硝化池的空氣量控制在所需的范圍內, 避免過度曝氣。
另外一種情況是由于運行不當, 造成沉淀池局部水力沖擊過大。在沉淀池表現為一部分出水口出水伴隨有活性污泥流出。隨出水流出的活性污泥顏色和性狀和系統內的活性污泥一樣。一般發生這種情況的前提是活性污泥的沉降性能不好。解決辦法及時排泥和加大返泥量, 降低沉淀池污泥界面。
5 處理水SS濃度高造成處理水COD升高
一般認為處理水SS濃度高是由進水SS和活性污泥造成的。由于SS大部分不能被活性污泥分解利用, 只能以排放剩余污泥的方式排出去。所以進水SS很高時, 會影響處理水SS濃度升高, 最終造成處理水COD升高。當SS來自廢水時, 應當控制廢水生源的SS濃度, 有必要時可在廢水進入系統前設置初沉池。SS來自污泥自身時, 可能是由活性污泥絮凝性能差, 確認SV30 和SVI 值, 觀察是否有絲狀菌的存在。檢查污泥在沉淀池的停留時間, 確認進水量和返泥量。
6. 發酵系統內的泡沫問題
在硝化池中產生泡沫的主要原因是, 所給廢水中含有大量合成洗滌劑或其他起泡物質。也有其它的原因, 如負荷過低、過高、有放線菌等。可以在泡沫上灑水, 觀察消泡情況和產生泡沫的顏色來判斷原因。泡沫會給生產操作帶來一定的困難, 帶走部分污泥。
消除泡沫的措施有: 主要是對已產生的氣泡進行灑水消泡, 減少廢水中的洗滌劑的含量。根據其它原因適當控制污泥負荷和剩余污泥排放量。
用 A2O 法處理廢水的過程是復雜的過程,對管理人員要求比較高, 對于水處理系統運行過程中產生的各種異常現象要及時發現, 及時調整, 同時總結經驗, 防止異常情況再次發生。來源：谷騰水網
參考文獻《環境微生物學》 華東師范大學出版社
