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工藝運行參數(shù)的控制以及對水處理效果的影響 A/O工藝運行過程中所需控制的主要參數(shù)有水力停留時間、pH值、水溫、原水成分、食微比（F/M）、溶解氧（DO）、活性污泥濃度（MLSS）、沉降比（SV30%）、污泥容積指數(shù)（SVI）、污泥齡、污泥回流比（%）以及混合液回流比（%）等。只有合理調(diào)控這些控制參數(shù)，才能很好地保證活性污泥處理工藝的正常、高效運行。 (1)水力停留時間HRT：水力停留時間（HRT）的長短直接影響氨氮和硝酸鹽的去除效率，一般應根據(jù)設計所要求對氮的去除率決定相應的水力停留時間。在給定進出水氨氮或硝酸鹽氮濃度的情況下，硝化或反硝化反應所需的最小水力停留時間可按照下式估計： 硝化反應： 反硝化反應： 在給定氨氮負荷條件下，縮短HRT，硝化反應的效率顯著下降，當HRT小于5h時，出水中氨氮濃度顯著增加。經(jīng)估算及經(jīng)驗得出最佳水力停留時間為：反硝化t≤2h，硝化t≥6h，當硝化水力停留時間與反硝化水力停留時間為3:1時，氨氮去除率達到70%~80%。 (2)pH值：A/O工藝中pH值的控制不但是排放水要求的控制，更是對活性污泥法主體微生物生長條件的要求。A/O工藝中的生物脫氮過程包括硝化和反硝化兩個過程：硝化過程起主要作用的微生物是硝化細菌；反硝化過程起主要作用的微生物是反硝化細菌。 硝化反應是指氨態(tài)氮在硝化菌的作用下分解氧化的過程。硝化菌是指亞硝酸菌和硝酸菌，是化能自養(yǎng)菌，硝化菌對pH值的變化非常敏感，在硝化反應過程中，將釋放出H+離子濃度增高，從而使pH值下降，影響硝化反應速度，為了保持適宜的pH值，應當在污水中保持足夠的堿度，以保證對在反應過程中pH值的變化，起到緩沖的作用。而最佳pH值是8.0~8.4，在這一最佳pH值條件下，硝化速度，硝化菌最大的比增殖速度可達最大值。堿度的調(diào)整方案一般采用的首要方法是酸堿廢水中和法，或者直接向所需處理污水中投加藥劑：污水呈酸性時投加氫氧化鈣、石灰或氧化鎂等。 污水廠只是在進水和出水口設置了pH值在線監(jiān)測儀，并沒有在A/O生化池內(nèi)設置pH值在線監(jiān)測儀，這樣就無法準確了解生化池內(nèi)pH值的變化情況，以致無法了解生化池的脫氮效果如何。 反硝化反應是指硝酸氮和亞硝酸氮在反硝化菌的作用下，被還原為氣態(tài)氮（N2）的過程。反硝化菌是屬于異養(yǎng)型兼性厭氧菌的細菌。反硝化菌對pH值的變化也是很敏感的，反硝化菌最適宜的pH值是6.5~7.5，在這個pH值范圍內(nèi)，反硝化速率最高，當pH值高于8或低于6時，反硝化速率將大為下降。 所以，A/O工藝中硝化最佳pH值為8.0~8.4，反硝化最佳pH值為6.5~7.5。 (3)溫度：A/O工藝中硝化反應的適宜溫度是20~30℃，15℃以下時，硝化速度下降，5℃時完全停止；反硝化反應的適宜溫度是20~40℃，低于15℃時，反硝化菌的增殖速率降低，代謝速率也降低，從而降低了反硝化速率。 大多數(shù)污水廠的生化池都是露天建設的，在北方，夏天的溫度在20~40℃范圍內(nèi)變化，對硝化及反硝化過程都比較適合，而冬季的溫度則比較低，所以處理效率不如夏季處理效果好。在冬季低溫季節(jié)，為了保持一定的反應速率，應考慮提高反應系統(tǒng)的污泥齡（生物固體平均停留時間）：污泥齡的長短可以通過排放剩余污泥量來進行控制；提高污水的停留時間：污泥回流比控制的低些，可以延長污水在曝氣池內(nèi)的停留時間；降低負荷率：混合液回流比控制的高些，就可以降低污泥負荷率了； (4)原污水總氮濃度TN：由于在硝化反應過程中每去除1mg氨氮就需要8.6mg的無機HCO3-，故必須為硝化反應提供相應的無機碳源以滿足硝化細菌的代謝需求。在實際水處理過程中，當氨氮含量較高時，無機碳的濃度往往不能滿足微生物的需求，從而限制了硝化反應的進行和脫氮效率。也即A/O工藝過高的總氮濃度會抑制硝化反應，所以要求原污水總氮濃度TN＜30mg/L。 (5)食微比（F/M）：F值比作食物，M值比作微生物，即MLSS，是活性污泥濃度的意思，就是活性污泥存在的數(shù)量。 食微比（F/M）實際應用中是以BOD—污泥負荷率（Ns）來表示的。 式中 Q——污水流量（m3/d）; V——曝氣容積（m3）; X——混合液懸浮固體（MLSS）濃度（mg/L）; La——進水有機物（BOD）濃度（mg/L）。 公式本身所表達的含義是：在一天內(nèi)進入處理系統(tǒng)的有機物量與已有的活性污泥量的比值關系。A/O工藝中最佳食微比為0.2~0.4kgBOD5/(kgMLSSd)。食微比過低，相應的活性污泥濃度處在一個過剩的范圍內(nèi)，這部分過剩的活性污泥越多，消耗額外的溶解氧就越多了，以致曝氣消耗增大。食微比過高，活性污泥濃度過快下降。如何控制合理的排泥，將食微比控制在合理的范圍內(nèi)，就需要積累排泥的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，特別是不同活性污泥濃度情況下的排泥情況?？ψ笪鬯畯S根據(jù)沉降比以及出水情況改變污泥回流量及混合液回流量控制著活性污泥濃度。 (6)溶解氧（DO）：活性污泥法工藝的微生物皆以耗氧菌為主體，缺乏溶解氧的時候首先影響的是處理效率，更甚者會對整個活性污污泥系統(tǒng)產(chǎn)生抑制，使恢復周期延長；而過度的溶解氧也會影響出水水質(zhì)。就其控制而言就顯得尤為重要。 氧是硝化反應過程中的電子受體，反應器內(nèi)溶解氧高低，必將影響硝化反應的過程，在進行硝化反應的曝氣池內(nèi)，溶解氧含量不能低于1mg/L。 反硝化菌是異養(yǎng)兼性厭氧菌，只有在無分子氧而同時存在硝酸和亞硝酸離子的條件下，它們才能夠利用這些離子中的氧進行呼吸，使硝酸鹽還原。如反應器內(nèi)溶解氧較高，將使反硝化菌利用氧進行呼吸，抑制反硝化菌體內(nèi)硝酸鹽還原酶的合成，或者氧成為電子受體，阻礙硝酸氮的還原。但是，另一方面，在反硝化菌體內(nèi)某些酶系統(tǒng)組分只有在有氧條件下，才能合成，這樣，反硝化菌以在厭氧、好氧交替的環(huán)境中生活為宜，溶解氧應控制在0.5mg/L以下。 所以，A/O工藝中的溶解氧控制要求O段大于1mg/L；A段小于0.5mg/L。 喀左污水廠溶解氧的監(jiān)控測點位置有4個，分別在A段和O段首末端，每天每兩個小時在線監(jiān)測一次，這樣能夠準確及時地掌握溶解氧變化，來判斷污水處理效果好壞，以便適時作出調(diào)整。 (7)活性污泥濃度（MLSS）：活性污泥濃度是曝氣池（生化池）出口端混合液懸浮固體的含量，單位是mg/L，它是計量曝氣池中活性污泥數(shù)量多少的指標，包括：①活性微生物；②吸附在活性污泥上不能為生物降解的有機物；③微生物自身氧化的殘留物；④無機物。這四者包括了M.LSS的總量，實際操作中常以它作為相對計量活性污泥微生物量的指標。 A/O工藝污泥濃度一般要求大于3000mg/L，否則脫氮效率下降。 (8)沉降比（SV30%）：取曝氣池末端混合液100mL于100mL的量筒中，靜止30min后，沉淀的活性污泥體積占整個混合液的體積比例即為活性污泥的沉降比。沉降比作為現(xiàn)場監(jiān)測活性污泥系統(tǒng)運行狀況最簡易、有效的方法，此控制指標對整個活性污泥系統(tǒng)故障的及早發(fā)現(xiàn)具有重要的參考價值，可以說活性污泥沉降比是所有操作控制指標中最具操作參考意義的。 SV30%的正常范圍是15~30%，低于15%，說明活性污泥濃度過低，需要增加回流比，高于30%，說明活性污泥濃度過高，需要減小回流比。 (9)污泥容積指數(shù)（SVI）：活性污泥容積指數(shù)是指在曝氣池末端去懸浮固體混合液倒入1000mL量筒中，靜止30min，1g活性污泥干污泥所占的容積。 SVI=SV30/MLSS 因為活性污泥濃度的人為可控性好，而活性污泥沉降性人為可控性差，所以，SVI值只是活性污泥松散性型的表現(xiàn)指標，不具備對活性污泥直接調(diào)整的操作性。 (10)污泥齡：污泥齡是指曝氣池中工作的活性污泥總量與每日排放的剩余污泥的比值，在穩(wěn)定運行時，剩余污泥量就是新增長的活性污泥量。因此污泥齡也是新增長的活性污泥在曝氣池中的平均停留時間，或者理解為活性污泥總量增長一倍所需要的時間。 就活性污泥主體的微生物而言，其生命周期也是存在的，在不斷地增殖、死亡交替過程中，也完成了對有機污染物的去除。污泥齡是一個非常重要的控制指標。 硝化細菌的增值速度較慢，世代時間較長，培養(yǎng)硝化細菌需要足夠長的污泥齡，為了使硝化反應充分進行，硝化細菌在曝氣池的停留時間（即污泥齡）就應不小于其世代時間，在實際工程設計中，考慮到負荷等因素的變化，A/O工藝中污泥齡應達到15d以上。 污泥齡與曝氣池相關參數(shù)的關系可以用下式表示： 污泥齡（t） 式中 V——曝氣池容積m； X1——曝氣池混合液懸浮固體（MLSS）濃度（mg/L）； X2——回流活性污泥混合液懸浮固體（MLSS）濃度（mg/L）； Q——廢棄活性污泥（排泥）流量m3/h； 24——計算值為小時，換算為天。 以上公式中，如果確定了要控制的污泥齡就可以方便的推算出廢棄活性污泥時排泥的流量了。這里特別要注意MLSS值，作為回流活性污泥的濃度，理論上總比曝氣池混合液的活性污泥濃度要高，通常要高出一倍以上，如果低于一倍的濃度，就應該檢查活性污泥是否過于松散了。 (11)活性污泥回流比r（%）：把回流的活性污泥混合液流量與進入曝氣池首端的污水流量的比值稱為活性污泥回流比，單位是“%”。 活性污泥回流是指流入二沉池的沉降活性污泥需要重新抽升到曝氣池首端，與在曝氣池首端入流的污水進行混合，以達到吸附降解有機物的目的?；钚晕勰嗟幕亓魇怯糜谘a充曝氣池活性污泥的濃度，在整個曝氣池范圍內(nèi)達到首末段的活性污泥循環(huán)流動和降解。 (12)混合液回流比：混合液回流比是指混合液回流量與入流污水量之比，一般用R表示。混合液回流比不僅影響脫氮效率，而且影響動力消耗。脫氮率（η—TN去除率）與混合液回流比（R）間存在下列關系： 據(jù)某資料對A/O系統(tǒng)的脫氮率與回流比的關系也用下式表示： 式中：η—TN去除率（%）； r,R—分別為沉淀池污泥回流比及硝化混合液回流比； Q—原污水進水流量。 一般，R≤50%，脫氮效率η很低；R＜200%，η隨R的上升而顯著上升；當R＞200%后，η上升比較緩慢，一般混合液回流比控制在200%~400%。 表4 混合液回流比對脫氮效率的影響 項目 R/% 50 100 200 300 400 500 600 700 800 900 脫氮效率η/% 33.3 50 66.7 75 80 83.3 85 87.5 88.8 90