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1、生物选择池在 A2/O 工艺中的应用摘要：随着环保产业的不断发展壮大，污水处理行业得到了飞速发展，越来越多的先进污水处理工艺不断涌现，其中生物选择池在不同的工艺中得到了广泛的应用，特别对生物的脱氮除磷效果、防止污泥膨胀方面起到了很好的作用。本文就生物选择池的作用机理、分类及在 A2/O 污水处理工艺中的应用进行说明，并列举了实际运行中的注意事项。关键词：生物选择池 污泥膨胀 污水处理 A2/O 工艺 脱氮除磷随着工业的发展水资源日益紧缺，水环境保护逐步得到各国政府和社会的大力关注，污水处理产业得到了飞速发展，同时也提出了更高的要求，特别是对出水的氮、磷含量要求越来越严格。为了使除磷与脱氮能同时
2、达到较好的效果，各种不同的工艺都在实践中不断改进，传统型 A2/O 工艺中也通过在厌氧池前端设置停留时间很短的生物选择池，以起到抑制丝状菌，防止污泥膨胀，进行反硝化作用，以及选择下一个处理单元的优势菌群的作用。1 生物选择池的作用机理与分类1.1 生物选择池的定义 生物选择的概念最早由捷克学者 Chudoba 在研究污泥膨胀时提出。所谓生物选 择 器 （ 池 ） ， 是 使 其 内 的 生 态 环 境 有利于选择性的发展絮状菌，运用生物竞争机制抑制丝状菌的过度生长和繁殖，从而控制污泥膨胀的发生与发展，而从 A2/O 工艺的角度讨论，前置的选择池不仅仅可以控制污泥膨胀，其缺氧的环境适合反硝化细菌
3、生长，起到一定的脱氮作用，并减弱了硝酸盐对厌氧池的不良影响，达到更好的厌氧环境，提供聚磷菌良好的作用条件，从而达到较好的除磷效果。1.2 动力学选择作用好氧选择器主要是从两种菌群的动力学反应速率的不同来工作，通过提供一个氧源和食料充足的高负荷区，抑制丝状菌的生长。污泥中活性微生物的增长都符合 Monod 方程：(1 X)(dXdt)=maxS/(KS+S) 式中：X生物体浓度，mg/L S生长限制性基质浓度，mg/L 微生物比增长速率， d-1 KS饱和常数，其值为 =max/2 时的基质浓度，mg/L max在饱和浓度中微生物的最大比增长速率，d-1 丝状菌与絮状菌竞争争夺的对象主要是易降解
4、的有机物。大多数丝状菌的 Ks 和 max 值比絮状菌低。按照 Monod 方程具有低 Ks 和max 值的丝状菌在低底物浓度条件下具有较高的增长速率，说明丝状菌在恶劣的生态环境中耐受力是比较强的；而具有较高 Ks 和 max 值的絮状菌在高底物浓度条件下对有机物的竞争才占优势。在生物选择池中，将进水和回流污泥迅速混合，在对高底物（底物，既指易降解有机物，也指氮、磷等营养元素和溶解氧）浓度原污水进行均匀生物接种后，根据微生物选择理论，处以饥饿状态的主要微生物菌胶团在高底物浓度下，因具有较高的增殖速率而迅速达到较高的代谢活动，成为优势微生物，并且在兼氧厌氧状态下迅速将易降解的溶解性有机质转化为储
5、存于细胞中的有机物(如糖原、聚合羟基丁酸脂等) ，并随后将其转化成负责形成粘聚性活性污泥絮体的细胞外物质(glycocalyx)，这样在选择池中迅速形成沉降性能良好的活性污泥絮体。反之，由于易引起污泥膨胀的丝状菌的增殖速率在高底物浓度下较低，增殖受到抑制而发展成为劣势微生物，起到了控制污泥膨胀的作用，在接下来的厌氧、缺氧、好氧工艺流程中，底物浓度逐渐形成一个降低的梯度，保证了丝状菌的发展。不仅如此，由于选择池中特有的兼氧厌氧和高底物浓度环境，因而在工艺上有助于提高脱氮和除磷效果。1.3 生物吸附机理菌胶团细菌对溶解性有机物的吸附能力远高于丝状菌。在生物选择器中基质浓度很高，所以菌胶团细菌能够吸
6、附较多的底物积累在细胞内，在进入曝气池后可利用这部分底物继续生长繁殖。 1.代谢选择作用厌氧选择器与缺氧选择器依靠菌群不同的电子受体工作，称为代谢选择。它们的区别主要在于泥龄的不同：当泥龄较长时会发生较完全的硝化，选择器内会 含有很多硝酸盐，此时为缺氧选择器；当泥龄较短时选择器内既无溶解氧又无硝酸盐，此时为厌氧选择器。缺氧选择器中，反硝化细菌利用易降解的有机物作为电子供体，利用硝酸盐作为电子受体，获得迅速增值，该过程即为反硝化作用；而丝状菌则不同，大多数的丝状菌虽然能有效利用易降解有机物，但却不能利用硝酸盐作为电子受体，所以，如果污水中的易降解有机物不够充足，硝酸盐比较多，则反硝化细菌比丝状菌
7、占有更多优势，丝状菌的生长将受到抑制。厌氧选择器中，聚磷菌释放体内的聚磷作为能源，迅速吸附进水中的易降解有机物，特别是易挥发脂肪酸，而丝状菌则没有此项功能；且到达好氧环境时，有机物浓度降低，在同种细菌以及丝状菌的竞争中，聚磷菌由于之前吸附了大量的有机物，从而处于绝对优势，从而在达到脱氮除磷效果的同时阻止了丝状菌的过度繁殖，有效防止了污泥膨胀。2 关于 A2/O 工艺的前置选择池的分析2.1 生态环境A2/O 工艺中的前置选择池中设有水下搅拌器，防止污泥沉淀，不进行曝气。进入选择池的成分是：预处理后污水的 10%和全部的回流污泥。少量的进水使得池内有一定的易降解有机物，且数量比较少，而回流污泥带
8、来大量的各种微生物为争夺营养源而进行激烈的竞争，达到优胜劣汰的作用。由此来看，A2/O 工艺的选择池并不是依靠菌种之间不同的动力反应速率来工作。A2/O 工艺的特点是既能脱氮又能除磷，整个工艺是厌氧池聚磷菌释放磷，缺氧池反硝化细菌脱氮，好氧池聚磷菌过量吸收磷，硝化细菌进行硝化，把氨态氮消化为硝态氮获亚硝态氮，并内回流至缺氧池进行脱氮。这是一整套交替循环的处理单元，处理好各个单元的优势微生物是关键所在。我们看到，在第一个池子的位置加设了生物选择池后，这个选择池就要承担起整个一套循环所需要的各种菌群的分配与供给，而紧接选择池的是厌氧池，此时对于聚磷菌就要格外“照顾”，保证一切影响聚磷菌优势地位的因
9、素在厌氧池之前降到最低。影响聚磷菌除磷最主要的因素是溶解氧（分子态或化合态），若进入到厌氧池的硝酸盐（化合态氧）含量高，不能保持较好的厌氧环境，使聚磷菌释放磷的效果不好，在好氧段吸磷的效果降低，不利于磷的去除。所以，选择池的重点是通过反硝化作用去掉回流污泥混合液中的硝酸盐，保证厌氧池的厌氧环境，从而保证聚磷菌的除磷效果。A2/O 工艺中的前置选择池为缺氧选择池，通过反硝化作用选择厌氧池中的优势微生物聚磷菌。2.2 A2/O 工艺特点2.3 抑制丝状菌通过之前动力学与代谢选择的阐述，选择池可以保证抑制丝状菌生长，减小污泥膨胀发生的可能。污泥膨胀几乎是活性污泥法工艺都会遇上的头号难题，丝状菌过度生
10、长导致污泥沉降性能变差，污泥悬浮，大量微生物随出水流失，使出水水质下降。选择池在控制污泥膨胀上是行之有效的方法，在好氧、缺氧、厌氧三种生物选择器中，根据 A2/O 工艺本身的特点，选择缺氧选择池，达到一石二鸟既控制污泥膨胀，又保护聚磷菌除磷的功用。3 缺氧选择池与缺氧池的区别两者虽然都是发生反硝化作用的构筑物，但两者是有重大区别的，主要是它们的目的不同。3.1 缺氧选择池缺氧选择池的目的主要是抑制丝状菌，控制系统污泥膨胀，改善污泥沉降性能，同时降低硝酸盐的含量。对于缺氧选择池来说，大量易降解的有机物被吸附，从而使得进入好氧池的此类物质减少。在其他环境条件一定时，其选择效果与进入选择池的硝酸盐浓
11、度有关，硝酸盐浓度越高，进入好氧池的易降解有机物就越少，换句话说：希望此时硝酸盐过剩，这也就是为什么缺氧选择池只接受全部进水量的 10%，而接受全部回流污泥的道理所在了。另外，由于水力停留时间一般不超过半小时，且易降解有机物的去处非常迅速，因此，缺氧选择池容积较小。3.2 缺氧池缺氧池的主要目的是反硝化脱氮。它的情况正好相反，希望有机物的含量过剩，此时反硝化的效果最好，出水硝酸盐浓度低，这也就是为什么从厌氧池（再进入缺氧池）进入 90%水的原因了。由于城市污水有机物含量有限制，不会太高，为了彻底去除硝酸盐中的氮，除了利用水中易降解有机物外，尚需利用水中的难降解有机物。难降解有机物在被反硝化细菌
12、利用之前，还需要经过水解反应，而缺氧状态下水解反应进行的非常缓慢，因此，相对于缺氧选择池，缺氧池的水力停留时间长一点，池容大一些。A2/O 工艺中既有缺氧选择池，又有缺氧池，二者各有特色，不可混为一谈。4 A2/O工艺中选择池运行的注意事项4.1 选择池的水力停留时间污水在选择池中的停留时间以回流污泥能吸收 80%90%的可溶性有机基质为宜。若停留时间过短则可溶性有机物在选择池中被菌胶团微生物吸收的较少，从而不能有效地抑制丝状菌的生长；若停留时间过长则会造成选择池中微生物活性梯度的增大，同时也增加了运行费用。对城市污水或与其水质相似的工业废水而言，污水在选择池中的水力停留时间一般为 530mi
13、n 。 4.2 增加曝气池的水力停留时间由于选择池主要是利用活性污泥中菌胶团对可溶性有机物的吸附作用来抑制丝状菌的生长，因而为使回流到选择池中的活性污泥具有较高的对有机基质的吸附活性(根据积累/再生理论)，就必须要求活性污泥在曝气池中将吸收进入细胞体内的有机物充分代谢，即要求有足够的曝气时间。曝气时间较长能使回流污泥处于饥饿状态，活性污泥进入选择器后便能很快地吸附污水中的有机基质，从而选择性地使菌胶团微生物成为曝气池中的优势菌而得到优势生长。5 结语语A2/O 工艺中的前置缺氧选择池，在低负荷情况下可较好的控制污泥膨胀，并保证后续除磷的正常进行，保证较高有机物去除效率，在活性污泥法处理城市污水中起着重要作用。但污泥膨胀的机理和影响因素是相当复杂的，并且经常与生物泡沫、污泥上浮等异常现象同时出现，因此应根据具体情况采用适当的控制技术。
