实验目的
按照国家[污水综合排放标准]（GB8978-1996）规定，氨氮最高容许排放浓度二级标准是25mg/L，磷酸盐（以P计）最高容许排放浓度二级标准是1.0mg/L。厌氧—缺氧—好氧（A2O）工艺是污水除磷脱氮技术的主流工艺，同常规活性污泥相比，不仅仅能生物去除BOD，而且能去除氮和磷，这对于防止水体富营养化的加剧具有重要的作用。本设备是A2O工艺的教学演示和动态实验设备。通过设备实验希望达到以下目的：
了解A2O工艺的组成，运行操作要点；
确定去除滤高、能量省的运行参数，知道生产运行；
针对一些工业污染源对该工艺运行的冲击，提出准确的判断，避免造成较大的事故；
用设备培训学生、技术人员、操作人员，考核其独立的工作能力，提高人员的技术素质和企业管理水平；
利用设备运输方便的特点可以在拟建污水厂的现场，进行污水处理可行性的试验。
设备的工作原理
设备的工艺流程如下图所示：
在利用生物去除水中有机物的同时，进行生物除磷脱氮，包括厌氧、缺氧、好氧三个不同过程的交替循环。具体如下：
厌氧池 如工艺流程图所示，污水首先进入厌氧区，兼性厌氧的发酵细菌将水中的可生物降解有机物转化为挥发性脂肪酸（VFAs）低分子发酵产物。除磷细菌可将菌体内存贮的聚磷分解，所释放的能量可供好氧的除磷细菌在厌氧环境狭隘维持生存，另一部分能量还可供除磷细菌主动吸收环境中的VFA类低分子有机物，并以聚ß丁酸（PHB）的形式在菌体内贮存起来。
缺氧池 污水自厌氧池进入缺氧区，反硝化细菌就利用好氧区中经混合液回流而带来的硝酸盐，以及污水中可生物降解有机物进行反硝化，达到同时去碳及脱氮的目的。
好氧池 最后污水进入曝气的好氧区，除磷细胞除了可吸收、利用污水中残剩的可生物降解有机物外，主要是分解体内贮积的PHB，产生的能量可供本身生长繁殖。此外还可以主动吸收周围环境中的溶解磷，并以聚磷的形式在体内贮积起来。这时排放的出水中溶解磷浓度已相当低，着有利于自养的硝化细菌生长繁殖，并将氨氮经硝化作用转化为硝酸盐。非除磷的好氧性异养菌虽然也存在，但它在厌氧区受到严重压抑，在好氧区又得不到充足的营养，因此在与其它生理类群的微生物竞争中处于相对弱势。排放的剩余污泥中，由于含有大量能超量贮积聚磷的贮磷细菌，污泥含磷量最高可达到6%（干重）以上，因此大大提高了磷的去除效果。
设备组成和规格
环境温度：5℃～40℃
设备本体材质主要由有机玻璃制成
处理能力约：5L/h
运行控制方式：为可编程序自动控制
污泥负荷:（KgBOD5/KgMLVSS·d）0.15~0.25
污泥龄:15~27d
污泥回流比:40~100%
设计处理效果:出水BOD5≤20mg/l；BOD5去除率≥86%
设备由一系列构筑物、设备和连接管路等组成。除了原水箱以外，所有的构筑物、设备和连接管路均安装在一个钢制台架上。设备为24h连续运行的设备，应该保证原水箱水量充足。流水通畅，供电正常。
实验装置主要有：
1、废水配水箱1个（PVC制） 2、小型进水泵1台 3、进水流量计1个
4、静音充氧泵1台 5、气体流量计1个 6、不锈钢搅拌器2套
7、调速电机2台 8、可控硅调速装置2套 9、污泥回流泵1台
10、污泥回流流量计1个 11、混合液回流泵1台 12、混合液回流流量计1个
13、自动控制箱1套 14、可编程序控制系统1套 15、漏电保护开关1套
16、电源电压表1个 17、按钮开关 18、水池低部防水板1张
19、不锈钢实验台架1套 20、连接管道及阀门若干。
设备的外形尺寸约：长×宽×高=1000mm×500mm×1600mm。
装置为24h连续运行设备，每日需取样化验污水和污泥，并测定和调整运行参数。
需要的测定设备及仪器（用户自备）
实验所需的监测项目如下表所示，需要准备相关的仪器和化学药品。根据实验目的的增减测定项目，并且测定项目可分为每日一次、隔日一次、每周测定一次几种类型。
监测项目
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取样点 |
分析项目 |
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进水： |
Q、pH、COD、BOD5、溶解性BOD5、溶解性COD、TKN、NH3-N、NO2-N、NO3-N、SS、VSS、TP、PO4-P、碱度 |
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厌氧池： |
DO、T、SV、SVI、MLSS、MLVSS、TP |
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缺氧池： |
DO、T、SV、SVI、MLSS、MLVSS、NO2-N、NO3-N |
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好氧池： |
DO、T、SV、SVI、MLSS、MLVSS、NO2-N、NO3-N、TP |
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混合液回流： |
Q、MLSS、MLVSS、BOD5、COD、NO2-N、NO3-N、TP |
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回流污泥： |
Q、MLSS、MLVSS、BOD5、COD、NO2-N、NO3-N、TP |
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二沉池出水： |
Q、pH、COD、BOD5、溶解性BOD5、溶解性COD、TKN、NH3-N、NO2-N、NO3-N、SS、VSS、TP、PO4-P、碱度 |
5、启动和运行
首先必须认真阅读产品说明书，弄清楚组成装置的所有构筑物、设备和连接管路的作用，以及相互之间的关系，了解设备的工作原理。在次基础上，方可开始设备的启动和运行。
（1）启动。经清水试运行，确认设备动作正常，池体和管路无漏水时，方可开始微生物的驯化和培养。接种污泥可取自城市污水处理厂回流泵房的活性污泥，数量为厌氧池、缺氧池、好氧池和沉淀池的有效容积。开始运转时，全部设备均启动，进水流量可从小开始，回流量也相应减小，污泥全部回流，不排放剩余污泥，以培养异氧菌、贮磷菌、硝化菌、脱氮菌等，提高系统MLSS，固定进水流量及混合液回流比（如50%），开启厌氧池和缺氧池搅拌，速度尽量小，以不产生污泥沉淀即可，开启好氧池气泵进行曝气，曝气强度应使好氧池溶解氧DO达到2mg/L以上。
当系统MLSS达到3000~5000mg/L时，试验参数稳定，出水水质良好，可逐渐加大进水流量，相应加大回流流量。视沉淀池内污泥积累情况，定时开启剩余污泥蠕动泵，其流量视二沉池中的污泥层厚度和泥龄而定，不能放空。同时，固定污泥回流比。
此时，检测出水水质。如果COD、SS、NH3-N、TP等达标且系统状态稳定，就可以认为启动阶段结束。
（2）典型运行参数
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项目 |
单位 |
范围 |
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污泥负荷 |
KgBOD5/KgMLVSS·d |
0.15~0.25 |
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污泥龄 |
d |
15~27 |
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MLSS |
mg/L |
3000~5000 |
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污泥回流比 |
% |
20~！50 |
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混合液回流比 |
% |
100~300 |
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DO |
mg/L |
厌氧<0.3；缺氧<0.5好氧<1.5~2.5 |
(3)主要影响因素
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因素 |
影响 |
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温度T |
主要影响硝化、反硝化。适宜温度：15~30C。温度对反硝化速率的影响与反应器类别及硝酸盐负荷有关，低负荷的系统受温度的影响较小。水温对生物除磷影响不大。 |
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溶解氧DO |
厌氧池磷的释放，DO影响很大，应控制在0.2mg/L以下；缺氧池反硝化。DO<0.5 mg/L；好氧池硝化、磷的吸收，DO>2 mg/L |
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pH |
厌氧池pH不可太低，否则产生磷的无效释放，也不可太高。否则可能产生磷酸钙沉淀；缺氧池反硝化最适宜pH7.0~7.5；好氧池硝化反应消耗碱度，对pH敏感，适宜pH7.0~8.0，磷的吸收，pH不能低于6.5 |
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C/N、C/P |
厌氧池磷的释放需要挥发性脂肪酸VFA，随着C/P值的增大，磷的去除率明显增大，BOD5/TP应大于20；缺氧池反硝化需要碳源，随着C/N值的增大，N的去除率增大，BOD5/TKN应大于4~6；好氧池异氧菌与硝化菌竞争底物，BOD5/TKN不宜太大，一般认为：BOD负荷小于0.15 BOD5/gMLSS·d时，硝化反映才能正常进行。 |
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出水SS |
主要影响P的去除，工艺去除溶解性磷，悬浮性磷仍存在于出水中。 |
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泥龄θc |
硝化反应需要较长的泥龄，而出磷泥龄则不宜太高。因此，只要能满足硝化及反硝化要求，系统按最低泥龄运行。 |
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水力停留时间HRT |
厌氧池HRT不宜过长，否则导致没有VFA吸收的龄释放，一般取1~2小时；好氧池可取1~2小时。 |
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回流比 |
混合液回流主要影响池容大小及脱氮效果，本试验最大回流比300%；污泥回流主要考虑硝态氮含量对厌氧区龄的释放的影响，本试验最大回流比100% |
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硝态氮 |
厌氧区硝态氮与贮磷菌争夺VFA，产生反硝化，影响磷的释放。 |
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有毒物质 |
硝化菌对有毒物质比较敏感，主要是一些重金属如Zn、C、hg等，无机物CN、叠氮化钠等，还有游离氨和亚硝酸盐。 |
提高除磷与脱氮效果的措施
提高脱氮率的措施
降低系统容积负荷可提高去除率。
反硝化需要碳源，投加甲醇可提高去除效果。
硝化反应需要碱度，因此，控制pH很重要。如原水碱度不足，应投加碱度或考虑前置反硝化工艺（因反硝化产生碱度，可部分补充）。
因硝化菌的生长世代周期较长，所以提高泥龄能够充分地进行硝化反映，提高脱氮率。
提高除磷率的措施
生物处理工艺方面
适当增长厌氧区水力停留时间。以使磷得到充分的释放。
适当增大缺氧池的池容，这样会提高脱氮效果，以降低回流污泥中的硝酸盐的含量。
污泥回流至缺氧池，缺氧池至厌氧池增设二级混合液回流，这样一来进入厌氧池的混合液硝酸盐含量可降低（UCT工艺）
设前置厌氧/缺氧调节池，见污泥回流至调节池，以去除其中的硝酸盐，保证其后饿厌氧池最佳状态运行（改良A/A/O工艺）
可将各区分段，利用有机物的梯度分布促进除磷脱氮（VIP工艺）
其它工艺方面
后置滤池，以降低出水SS，从而去除悬浮性磷。
投加化学药剂，提高出磷效果。
初沉污泥发酵或消化池污泥回流至厌氧区，以便将污泥中的颗粒性有机物转化为VFA，但要注意避免甲烷的产生。
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