两级A/O工艺在高氮循环水中的优化研究及运用

李 绍

(云南云天化股份有限公司 云峰分公司 合成氨厂，云南 宣威 655413)

两级A/O工艺在高氮循环水中的优化研究及运用

李 绍

(云南云天化股份有限公司 云峰分公司 合成氨厂，云南 宣威 655413)

随着经济化建设的快速发展，我国化工工业的发展速度也越来越快，在化工生产过程中，循环水中经常会有大量的废水产生，其中普遍具有较高的氮含量，而这些循环水中产生的废水如果排放到自然界中，会造成非常严重的水体污染。A/O工艺是当前非常主流的一种废水处理技术，对于高氮废水来说，有着很好的应用效果及前景。本文便从在废水处理过程中，对生物脱氮产生影响的因素为研究基点，分析水处理工艺的选择与处理流程，通过实验的方法来研究对A/O工艺的改良与优化途径，最后讨论整个废水处理的系统运行情况以及工艺调试。

A/O工艺；高氮废水；应用；优化

我国是水资源短缺国家，而且水资源污染问题非常严峻，从环保部门的调查数据来看，高氮废水的排放已经成为水体富营养化的"元凶"，其中，氨氮为主要污染物。在这种条件下，我国除了大力推广环保清洁的生产技术以外，还需要选择一种高效、稳定、清洁、经济的废水处理工艺，以迎合我国对工业废水的处理要求，由此，A/O工艺应运而生。这种技术早在上个世纪九十年代便已经在很多发达国家广泛使用，而我国对该工艺的应用时间较短，但在实际工程中却得到了广泛的应用，有着非常广大的应用前景。

1 A/O工艺的脱氮原理

A/O工艺属于单级活性污泥工艺，该工艺的主要特点是前置反硝化。整个脱硝系统中最主要包括以下三个组成部分：第一，A池，在该池中，反硝化细菌主要以碳源为基础，通过反硝化作用转化回流硝化液，从而达到将硝态氮变成氮气的目的；第二，O池，在该池中，硝化细菌主要以碱液为基础，将水中的氨氮通过氧化作用转化成硝态氮，并将水中剩余的有机物进行降解；第三，沉淀池，该池主要用于对处理完成之后的污水进行沉淀[1]。在A/O工艺中，还包含污泥回流与硝化液回流系统，所以，需要额外向A池与O池中投入碳源与碱液。随着科学技术的不断发展，A/O工艺也逐渐发展除了一些优化工艺，如多级A/O工艺、A-A/O工艺、A﹢A-A/O工艺等，这些优化工艺相比于传统工艺的操作更加简单，处理效果更好，在当前我国很多污水处理中也都有所应用。

2 生物脱氮的影响因素

对生物脱氮过程可能产生影响的因素主要包括以下几方面：

第一，酸碱度。氨氧化菌的适宜反应酸碱度为7.0～8.5；亚硝酸盐氧化菌的适宜反应酸碱度为6.0～7.5，所以，在酸碱度小于6.0，或大于8.5时，便会在很大程度上影响硝化反应。

第二，温度。5～35℃是硝化反应过程中适宜的反应温度，温度越高，反应速度越快，在温度低于5℃，或高于35℃时，硝化菌的反应速率都会下降，甚至停止。

第三，溶解氧。硝化反应需要建立在好氧条件下，溶解氧浓度的高低不仅会对硝化反应的反应速率产生影响，还会影响硝化反应的代谢产物。一般情况下，活性污泥中的溶解氧需要控制在2-3mg/L，如果运用生物膜法，需要大于3mg/L。

第四，碳氮比。碳氮比是对活性污泥中硝化菌比例产生影响的主要因素，由于硝化菌在进行代谢的过程中无需有机质，因此，水中BOD5的浓度越低，表示水中硝化菌的含量越高，消化反应的效果也就越好，一般情况下，要求COD/TKN>8，且BOD5/TKN>5[2]。

第五，污泥龄。该指标是对废水进行硝化管理的主要控制目标，如果污泥龄较低，会降低硝化细菌在硝化过程中的硝化速率。

第六，循环比。循环比是运用A/O工艺进行废水处理过程中非常重要的一个参数，不仅会对脱氮效果产生影响，还会左右系统的动力消耗。如果循环比小于50%，脱氮率非常低；大于50%且小于200%，脱氮率会越来越高；大于200%，脱碳率的提升速度减缓[3]。

3 工艺选择与处理流程

一般情况下，工业生产所排出的废水中，所含有污染物浓度普遍较高，变化也相对较大。目前中小型化工厂，其所排出的废水中所含有的污染物多达40余种，有毒有害与难以降解的污染物也有很多，属于高氮难降解的化工废水，因此，可以选择水解+两级A/O工艺对污水进行处理。其中，水解酸化池是废水处理的前期设备，能够将废水中的一些大分子污染物分解成为比较容易降解的物质，不仅能够在很大程度上提升水体的BOD5/CODcr值，还能够提升水体的可生化性，奠定之后两级A/O工艺的处理基础[4]。通过A/O工艺对高氮废水进行硝化--反硝化处理，能够将废水中的氨氮有效清除。

两级A/O工艺中主要包含两个A/O池，两者之间呈现串联关系，废水在经过格栅池以及水解酸化池等物理处理步骤之后，便进入到两级A/O池中，并在池中各自进行硝化液循环反应，然后流入到二沉池进行沉淀，其中，污水回流过程需要以污泥井为基础，通过回流泵重新流入到A/O池中。该工艺具有出水稳定、抗冲击能力强等特点，所以，即便在水体氮含量较高的情况下，也能够在很大程度上发挥出工艺的脱氮作用，并充分利用原水中存在的碳源，提升碳源在废水处理过程中的利用率，优化工艺处理效果，具有更高的经济性。

4 实验装置与实验过程

4.1 实验装置

实验装置的组成材料为聚氯乙烯与玻璃钢，反应器的形状为廊道状，宽与深均为100cm，长1750cm，容积为1750L，其中分为两段，缺氧段为500L，好氧段为1250L。其中，缺氧段采取缺氧运行；好氧段的底部设有曝气软管，通过搅拌器使固液混合物的均匀度提升，并运用空压机进行曝气。另外，二沉池的容积为250L，主要运用的是竖流方式进行排泥，通过潜水泵来控制系统进水以及硝化液回流，通过蠕动泵来控制回流污泥量。在污泥驯化过程中，温度为15～26℃；污泥浓度为1500～3500mg/L；回流比为200%～300%[5]。

4.2 填料参数

两级A/O工艺是实验主要的处理装置，水解酸化池布置在该处理系统的前端，因此，实验用水可以选用水解酸化池中的水。实验所用的填料主要为聚烯烃，是一种立体弹性填料，有着很强的耐高压性、耐腐蚀性、耐老化性以及耐热性，不仅填充性能好，而且使用寿命较长。因为填料在设计过程中选择的是弹性丝条结构，所以，无论脱膜，还是挂膜，都相对容易，而且没有死角，管理比较方便。在实际运用过程中，还需要以工程的实际情况为基础，有针对性的选择组装方式与丝条粗细度，从而满足不同废水对厌氧、好氧、兼氧的处理需求。

4.3 测定项目与处理效果

实验需要运用的仪器包括COD消解器、天平、可见分光光度计(紫外)、PH计、溶解氧测定仪、空气压缩机等。在实验过程中，需要对系统进出水的水质进行分析，分析的项目有CODcr、TP、Cl-、pH值以及NH3-NTN等，所有项目都需要严格依照我国环保总局规定的标准进行检测与分析[6]。

工业废水的水质相关指标如下表1所示：

表1 实验废水水质指标

在运用两级A/O工艺对工业废水进行处理之后，得到的水质指标如表2。

表2 经工艺处理后的水质指标

由此可见，两级A/O工艺在处理高氮循环水中的废水有明显的效果。

4.4 污泥接种

工业废水不仅水质工程比较复杂，而且一些废水还具有一定毒性，因此，污泥的驯化过程也相对较难，为了节省微生物驯化时间，实验直接运用某化工厂已有的硝化污泥，以更好的适应合成氨废水，氨氮浓度直接运用原水解酸化池的浓度。主要的培养方式为连续少量进水，首先设定进水量为8L/h，在水位满足要求时开启曝气系统，在这个过程中，需要对水体中的氯离子、溶解氧、COD以及NH3-N进行测定。如果末端反应器中的COD与NH3-N的去除率都大于75%，那么可以适当提高进水流量。培养过程需要持续10周左右，在去除率达到标准以后，便可以将进水流量提升为10L/h，在保持稳定的去除率7周以后，可以将进水流量提升为20L/h。

5 系统运行与工艺调试

以工艺流程为基础，对整个系统进行调试，在确保整个污水处理系统能够正常运行以后，再对污泥系统进行调试。前者的调试顺序为：格栅--水解酸化池--泵房--A/O处理系统--二沉池--消毒池--在线检测--排水；后者的调试顺序为：污泥井--脱水--外运[7]。

在进行工艺调试的过程中，首先需要在A/O池中进行菌种接种，运用多点投放、大力冲刷的方式进行菌种投加。先在接种池中注满水，之后在池中投入接种污泥，之后进行闷曝，在这个过程中，最佳的状态为气泡细腻、气量适中、翻滚均匀，并定期对池中的溶解氧、COD以及pH值等参数进行测定，以测定结果为基础，对碱度与甲醇进行适当补充。在时间的作用下，池中开始逐渐形成菌胶团的雏形，但这时的污泥结构还处于一个比较松散的状态下，如果接下来出现了变形虫等游离细菌，那么说明初期培养成功，在此期间，还需要测定溶解氧以及MLSS的测定，并做好记录。

在调试初期，流量进水可以保持在50m3/h，之后以化验结果为基础，进行有针对性的调整，在末端反应池中相关污染物的去除率达到75%以上时，则可以适当将进水量提升20%；在提升进水量质量，污染物的去除率仍然可以达到75%以上时，可以将进水量提升到设计处理量；如果进水量提升之后的污染物去除效果不好，也可以将进水量适当调低，整个调试过程大约需要用时10个月[8]。污水站与实验装置之间无论在启动方面，还是在运行方面，都存在很大程度上的相关性，所以，实验设置与污水站建设之间的关系非常密切。

6 结论

综上所述，化工工业循环水中的废水普遍具有很高的氮含量，在排入到自然界中以后，会对自然水体产生非常严重的污染，所以，工业企业不仅需要运用先进的生产工艺，还需要运用高效的污水处理工艺，而A/O工艺便是在这种条件下诞生的，随着技术的不断成熟，又优化出了两级A/O工艺、A-A/O工艺等先进工艺，对于高氮废水都有着非常好的处理效果，本文主要针对生物膜法的两级A/O工艺进行了研究，实验表明，该工艺能够有效降低工业循环水系统中废水的氮含量。

[1] 彭华平，周少奇，孙振兴,等.O/A/O工艺处理化工综合含氮废水运行优化研究[J].水处理技术，2011(5)：95-98.

[2] 王白杨，果志强，王会平等.两段ABR-A/O工艺在高浓度硫酸盐制药废水处理中的应用[J].给水排水，2010(4)：69-71.

[3] 杨 斌.二段A/O工艺在造纸废水处理中的应用与运行[J].中国建设信息(水工业市场)，2010(4)：42-45.

[4] 邓良伟，蒲晓东，王智勇等.畜禽养殖废水厌氧消化液好氧处理研究与应用现状[J].中国沼气，2015(5)：3-10.

[5] 骆其金，谌建宇，叶万生，等.氮肥行业高氨氮废水处理工艺应用及研究进展[J].工业水处理，2013(2)：1-4.

[6] 欧阳二明，王 娜，王白杨，等.A/O-BIOFOR组合工艺在混装制剂废水处理中的应用[J].给水排水，2013(5)：63-66.

[7] 金 源，吴燕红，夏建新,等.工业废水中的生物脱氮工艺及其应用效果比较[J].中央民族大学学报(自然科学版)，2014(2)：81-87.

[8] 易欣怡，韦朝海，吴超飞,等.O/H/O生物工艺中焦化废水含氮化合物的识别与转化[J].环境科学学报，2014(9)：2190-2198.

(本文文献格式：李 绍.两级A/O工艺在高氮循环水中的优化研究及运用[J].山东化工，2016，45(04)：133-134，137.)

2016-01-19

李 绍(1984—)，云南元江人，助理工程师，主要从事化工生产管理。

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1008-021X(2016)04-0133-02