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基于A20工艺农村污水处理技术探讨

发表时间：2020/9/23 来源：《基层建设》2020年第17期作者：何志文

[导读] 摘要：随着农村人居环境的的不断提升，对于农村污水的处理问题越来越得到重视。

        广东顺控水务投资建设有限公司
        摘要：随着农村人居环境的的不断提升，对于农村污水的处理问题越来越得到重视。面对众多的污水处理技术，根据农村污水的特点选择一种合理实用的污水处理工艺显得尤为重要。本文综合分析比较常见的几种农村污水处理技术特点，根据南方地区建设分散式农村污水站的情况选用A2O工艺是比较适合土地资源相对紧张的发达地区进行农村污水和处理，对A2O工艺的概念及工艺流程进行了详细的阐述，并对其工艺的发展提出展望。
        关键词：农村污水；处理技术；A20工艺
        随着农村人居环境的不断提升，对于我国广大的农村地区，其生活污水如何得到有效处理成为了农村环境提升的一大问题。我国南方地区，河网密布，农村房屋临河而建，如果农村污水直排河涌会大面积造成河涌污染严重影响污染环境。近期我司在南方地区需要建设多座农村分散式污水处理站，选择合理的农村污水处理工艺是项目成败的一大关键。
        一、农村污水处理工艺的选择
        当前国内常见的农村污水治理技术可分为物理化学法、生物法以及生态法。物理化学法一般应用在污水处理的前端或者末端，主要包括格栅拦截、絮凝沉淀法、气浮法等，主要用于去除污水中体积较大的漂浮物。生物法利用微生物的代谢活动实现对污水中污染物的去除，主要包括厌氧／好氧生物处理技术（Ａ／０）、厌氧/缺氧/好氧生物处理工艺（A2/O）、生物滤池技术、生物转盘技术等。生态法则是通过微生物植物土壤构成的联合体系协同降解污水中的污染物，常见的工艺有人工湿地技术、生态塘等。具体常见农村污水处理技术有以下几种：
        1、厌氧／好氧生物处理技术（Ａ／０）
        Ａ／０工艺是目前发展最为成熟的污水处理技术之一，其主要流程是微生物利用污水中的有机污染物作为碳源，并在Ａ（厌氧）处理段及０（好氧）处理段，在反硝化和硝化等多种作用下，去除废水中的污染物。该技术的污染物去除效率稳定，但工艺上由于好氧段存在部分混合液没回流到厌氧段直接进入沉淀池排放，造成了总氮去除不完全的现象。
        2、厌氧/缺氧/好氧生物处理工艺（A2/O）
        A2/O生物脱氮除磷工艺(反硝化一硝化工艺、缺氧一好氧工艺)是在工艺流程中设置好氧区和缺氧(低氧或无氧)区，将有氧呼吸(即硝化作用和PAOs聚磷作用)、化能异养细菌的无氧呼吸(即反硝化作用和PAOs释磷作用)与化能自养细菌有机组合，通过合理控制水力停留时间、好氧区曝气量、好氧区污泥泥龄、污泥回流比、混合液回流比等工艺参数，使好氧区适应于具有硝化作用的好氧细菌的生长繁殖，而缺氧区适应于具有反硝化作用的兼性厌氧细菌(如脱氮微球菌和脱氮假单抱菌)的生长繁殖，从而形成A2/0脱氮除磷工艺。根据研究与实践表明，包含两种不同营养类型和呼吸类型特点的微生物，又具有脱氮的功能;由于缺氧区内适合无氧呼吸的兼性厌氧细菌生长，因此，一些较难降解的大分子有机物能够在缺氧区内转化为低分子有机物，从而提高了污水的可生化性。生物脱氮技术经过多年的发展和改进，逐渐成熟，己经被广泛应用于处理含氮磷等营养成分较高的各种污水。
        3、生物滤池技术
        生物滤池技术是一种高效的生物处理技术，通常填充碎石或聚酯材料作为填料，并作为微生物的生长载体，污水进入滤池后，经过填料上的微生物层，污染物被微生物降解，进而实现对污水的净化。该技术可高效降解污染物，特别是多级生物滤池技术和一些新型的复合填料生物滤池，对氮、磷的去除率高，同时该技术无二次污染，产生的污泥量小，对进水污染物浓度变化适应能力强。但由于滤料需定期进行反冲洗，同时滤速等条件对运行效果影响较大，因此运行维护成本较高。
        4、人工湿地技术
        人工湿地技术是目前农村污水治理中最常见的技术，由水生植物、填料及微生物构成多级生物系统，通过多级生物协同作用，实现对污水的净化。该技术主要的优点在于耐负荷冲击能力强、建造费用低、污染物去除效率高，并对提升原位生态环境有重要的作用。当前人工湿地在实际的应用中面临的主要瓶颈是运行过程中易发生堵塞，使得系统对污染物的去除受到很大影响，同时需定期清理，维护困难。另外，由于水生植物、微生物受温度等环境条件影响大，特别是在我国北方地区冬季时难以运行，因此目前在南方地区应用较多。
        5、工艺选择
        随着污水处理的技术的发展，污水处理工艺越来越多，各工艺有着不同的优缺点，如何选择一个工艺应根据客观实际要求。但是，一个工艺要推广开来必须有以下几个特点：投资费用合理，运行费用不能太高，操作管理应尽量简单，能达到国家要求的排放水质，符合当地客观条件许可。根据目前农村污水的收集情况，处理工艺中采用A20工艺是比较合适的工艺，这个工艺有以下特点：工艺简单，总水力停留时间少于其他同类设备，厌氧、缺氧、好氧交替进行，不宜于丝状菌的繁殖，几乎不存在污泥膨胀的现象，不需要外加碳源，氮、磷、有机物及悬浮物的去除率都很高。了解A20处理工艺的概念和工艺流程是分析其问题产生和引进改良措施的前提条件。下面主要从A20处理工艺的概念、工艺流程和工艺展望3个方面对其进行作简单介绍。
        二、A2/O工艺的详释
        1、A20工艺流程
        A20工艺处理流程中主要有包括厌氧反应器、缺氧反应器、好氧反应器、沉淀池这4个反应器。厌氧反应器的主要功能是释放磷，同时对部分有机物进行氮化。当源污水与从沉淀池排出的含磷的回流污泥同时进入到厌氧池中的时候，厌氧反应器就会发挥作用，释放磷，氮化有机物。缺氧反应器主要用来脱氮。通过内循环由好氧反应器送来的硝态氮会在它不断的循环中得到处理。好氧反应器又被成为曝气池，它的的功能比较多，硝化、吸收磷、去除BOD都是在此处进行的。最后一个是沉淀池，泥水分离的程序就是在这里进行完成的。处理过的污泥上清液会被当做处理水排放到指定的地点，或进一步进行深度处理作为中水利用。污泥一部分回流到厌氧反应器中补充活性污泥和除磷，剩余污泥通过离心机脱水晒干外运。这便是A20处理工艺的4大反应器的主要功能所在。
        2、A2/O工艺的展望及实践延伸
        在A2/0工艺中，硝化细菌、反硝化菌和聚磷菌是共同生长在一个系统中，当系统内各个因素（如碳源分配、泥龄等）不能同时满足时就会导致污水的脱氮除磷效果不佳，致使该工艺的应用与发展受到了严重的制约。
        在A2/O工艺的厌氧段中，聚磷菌需要大量的碳源才能完成释磷作用，同时反硝化菌也需要与其争夺碳源来进行反硝化作用，它们之间就会因此产生矛盾和竞争。如果在厌氧池内硝化液过多，那么反硝化菌就会优先进行反硝化作用，从而消耗掉大量碳源，从而会抑制聚磷菌合成PHB和释磷的作用，在此阶段释磷不充分，影响其后在好氧区的除磷作用的效果。相反，如果聚磷菌优先释磷而在厌氧区消耗掉过多碳源之后，当污水进入缺氧段，反硝化菌又会因为碳源不足而使自身的反硝化作用受到抑制，使得大量没有经过反硝化的硝酸盐和亚硝酸盐进入好氧区而排出，从而影响脱氮效果，此后，又有部分随回流污泥返回到厌氧池中，干扰聚磷菌的正常作用，甚至有可能聚磷菌在厌氧区直接就吸收磷作为能量，这就会造成整个A2/O系统脱氮除磷功能的错乱发挥不了脱氮除磷的效果。基于此，近年来出现了几个针对A2/O处理工艺的改善技术。
        （1）针对硝化液进入厌氧池干扰聚磷菌释磷作用而提出的工艺。如:南非的UCT( University of Cape Town, l983 )工艺，将污泥回流改到缺氧区，而不是A2/O中的厌氧区，这样回流污泥会先发生反硝化作用，然后再随回流液进入厌氧区释磷，这样厌氧区就不会有硝化液的干扰（见图1）。

图1：UCT工艺
（2）为了避免反硝化菌和聚磷菌争夺碳源，而直接向缺氧池补充碳源，或者改变进水的方式，在厌氧池与缺氧池分段进水，使得碳源能够重新分配给各自需要的菌种，按照这样的思想形成了的工艺。例如:Johannesburg (JHB)工艺，是在工艺前端增加了一个缺氧池，此缺氧池进水只占污水总量的33%左右，来自沉淀池的回流污泥被送入这个缺氧池中，这些污水中的有机物碳源足够维持其反硝化作用，经过这部分充分的反硝化，就不会有硝化液进入厌氧池干扰释磷，剩下的约67%的污水进入此后的厌氧池中，就可以满足聚磷菌释磷作用的碳源需求(见图2)。

图2：JHB处理工艺
（3）当微生物学家发现了反硝化除磷细菌(DPB)时，有观点提出将厌氧污泥中PHB作为反硝化的碳源。比如:1992年，Wanne:在全球率先开发的DEPHANOX工艺，它是在传统对}0工艺的厌氧池与缺氧池之间增加了一个中间沉淀池和一个好氧生物膜反应器。当污水进入厌氧池后，聚磷菌首先完成释磷作用，此后进入中间沉淀池，活性污泥沉淀到池底，而上清液中富含溶解态的磷和氨;将其通入好氧生物膜反应器中进行硝化作用，生成的硝酸盐进入后续的缺氧池，同时中间沉淀池沉淀下来的污泥则直接进入缺氧池，在缺氧池内DPB进行反硝化和吸磷作用同时脱氮除磷，最后再进入好氧池，曝气吹脱氮气并使聚磷菌完全再生。DEPHANOX工艺不仅有效地解决了聚磷菌和反硝化菌对碳源有机物的竞争，而且在进水碳源较少的情况下仍具有较高的除磷能力，同时也解决了污泥龄问题，提高了污水处理能力(图3)。

                             图3：DEPHANOX工艺
        三、结论
        考虑到南方的农村污水的特点，A2/O工艺在实施的工程中还可以在O段进行优化，在本次我司实施的分散式农村污水处理项目中，我们除了传统的A2O法污水处理工艺外，部分用地较紧张的站点好氧段改用MBBR填料，其具有负荷能力大，比表面积大的特点，能提升污水处理的效率。A2/O工艺作为较为成熟的污水处理工艺其处理工艺的适用性广，可延展性强配搭其他工艺协同处理是其一大特点，通过比选采用A2/O工艺处理农村生活污水是比较合适的工艺。
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