AO法除磷工艺中污水停留时间的控制

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简介：在生产实际中合理地控制污水在A/O系统中的停留时间对生物除磷的效果十分重要。通过原理分析和现场测试，介绍了污水在厌氧段、好氧段和二沉池的有效停留时间。 关键字：A/O法，生物除磷，停留时间，污水处理

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1 A/O除磷工艺的基本原理

A/O法除磷工艺是依靠聚磷菌的作用而实现的，这类细菌是指那些既能贮存聚磷(poly — p)又能以聚β —羟基丁酸(PHB)形式贮存碳源的细菌。在厌氧、好氧交替条件下运行时，通过PHB与poly — p的转化，使其成为系统中的优势菌，并可以过量去除系统中的磷。其中聚磷是若干个基团彼此以氧桥联结起来的五价磷化合物，亦被称为聚磷酸盐，其特点是：水解后生成溶解性正磷酸盐，可提供微生物生长繁殖所需的磷源；当积累大量聚磷酸盐的细菌处于不利环境时，聚磷酸盐可分解释放能量供细菌维持生命。聚β —羟基丁酸是由多个β —羟基丁酸聚合而成的大分子聚合物，当环境中碳源物质缺乏时，它重新被微生物分解，产生能量和机体生长所需要的物质。这一作用可分为两个过程：厌氧条件下的磷释放过程和好氧条件下的磷吸收过程。

厌氧条件下，通过产酸菌的作用，污水中有机物质转化为低分子有机物(如醋酸等)，聚磷菌则分解体内的聚磷酸盐释放出磷酸盐及能量，同时利用水中的低分子有机物在体内合成PHB，以维持其生长繁殖的需要。研究发现，厌氧状态时间越长，对磷的释放越彻底。

好氧条件下，聚磷菌利用体内的PHB及快速降解COD产生的能量，将污水中的磷酸盐吸收到细胞内并转变成聚磷贮存能量。好氧状态时间越长，对磷的吸收越充分。由于好氧状态下微生物吸收的磷远大于厌氧状态下微生物释放出的磷，随着厌氧—好氧过程的交替进行，微生物可以在污泥中形成稳定的种类并占据一定的优势，磷就可以通过系统中剩余污泥的排放而去除(见图1)。

图1 A/O除磷工艺中P、BOD降解曲线

研究发现：同时进行生物脱氮除磷工艺难以达到理想效果，因而A/O除磷工艺已经在城市污水处理的生产运行中被广泛使用。 2 停留时间的控制

污水在系统中停留的时间越长，投资越大，运行成本也越高，合理地控制污水在系统中的停留时间对实际生产应用十分重要。 2.1 厌氧段停留时间

磷的过量摄取与磷的释放量关系很大，一般来说，释放越彻底，则好氧段磷的吸收越充分。但是，如果要使磷的厌氧释放比较彻底，则需提高厌氧段停留时间，这样一方面要增加造价，另一方面还会发生磷的无效释放，因此，确定适当的厌氧段停留时间是很重要的。图2是污水在厌氧状态下的磷释放曲线，图中四条曲线分别表示厌氧进水处不同TP浓度时TP随t的变化。可以看到，污水在厌氧段停留2 h左右就可以使磷的释放达到一定程度，此后磷的释放很缓慢。

图2 厌氧释磷与停留时间关系

2.2 好氧段停留时间

好氧段停留时间对于除磷也是一个较为重要的参数。磷在好氧段的吸收受到吸收速率与吸收量等很多因素的限制。但一般来说，在好氧段停留 2.5～3 h后总磷一般可以降到1 mg/L以下 ，3.0～4.0 h后降到0.5 mg/L以下(见图3)。图中四条曲线分别表示好氧段进水处不同TP浓度时TP随t的变化。

图3 好氧吸磷与停留时间关系

因此，一般情况下好氧段停留时间保持在3.0～4.0 h为宜，有时考虑到有机物的降解与去除，适当延长停留时间到4.0～5.0 h，就可以基本保证出水水质。

从以上分析中可以看出，厌氧、好氧段停留时间比在1∶2～1∶2.5比较适宜。 2.3 二沉池停留时间

二沉池的停留时间由下式确定： t=AH/Q

式中 H —二沉池有效水深，m

A—二沉池表面积，m2

Q—污水最大日平均时进水量，m3/h

但在实际运行时可适量通过污泥回流比进行调节。加大回流则t缩短，减少回流则t延长。在A/O除磷工艺系统中，对二沉池的停留时间应严格控制，否则将会由于停留时间过长而导致磷在二沉池及剩余污泥处理系统中过量释放，从而影响除磷效果。为了确定合理的停留时间，在A/O池出口处对混合液磷的释放进行一段时间的释磷测试，结果见表1。

表1 A/O池出口处混合液的磷释放测试结果 mg/L

t(h) 0.5 0.03 0.02 0.03 TP 0.02 0.02 0.03 0.03 0.11 0.23 0.21 0.52 0.53 0.52 1.74 1.54 1.75 1.90 4.82 4.06 4.37 6.20 6.61 7.86 7.30 8.56 8.35 9.00 14.8 11.8 14.5 22.2 21.3 25.6 7.86 5.60 5.98 1.0 0.05 0.03 0.04 1.5 0.11 0.04 0.39 2.0 0.34 0.38 0.74 3.0 1.06 1.77 2.18 4.0 1.53 2.49 2.53 5.0 4.10 5.01 5.17 6.0 5.80 7.20 6.60 7.0 7.50 8.00 7.50 8.0 8.20 8.60 8.80 24.0 48.0 TP0 4.94 7.77 5.69 注 t——混合液静沉时间 TP——上清液总磷浓度 TP0——进水总磷浓度 通过测试发现，污泥在缺少营养物质条件下(简称为缺养条件)磷的释放完全不同于在营养物质丰富条件下(简称为富养条件)磷的释放。前者进行较缓慢，同样处于厌氧状态，缺养条件下磷的释放在开始2 h内进行得特别缓慢，之后释放速度逐渐加快，至完全释放需要很长时间；后者进行比较快，在富养条件下磷的释放一开始就很快，经过2 h左右便达到最佳的完全释放状态。可以认为：污水在二沉池的短暂停留不会造成磷的大量释放，影响除磷效果。在A/O生物除磷工艺中，二沉池的停留时间可以控制在2 h左右