污水脫氮除磷工藝研究進展

污水脫氮除磷工藝研究進展

目前，環(huán)氧除氮除磷技術主要包括以下三種類型：a2-o技術、氧化溝法和sdr法。其中，脫氮和沉淀氮是一種常見的。近10年來，改進的a2-o工藝包括分散的ao工藝、a.a.o工藝、tri島工藝等。1預處理ao工藝與常規(guī)A2/O工藝相比,倒置AAO工藝省去了混合液內回流,適當加大了污泥回流比,其工藝流程如圖1所示。根據進水水質不同,通過縮短初沉時間或者取消初沉池(由超越管實現)來滿足倒置AAO工藝的需要:初沉時間的縮短,一方面使得沉砂池出水中的微生物和部分或全部有機物直接進入生化反應系統,增加了反應池進水的有機物總量,保證了脫氮除磷新工藝對碳源的需要,提高了生化反應系統對氮、磷的去除效率;另一方面為微生物提供了良好的棲息場所,使系統的生物種類和數量都大幅度提高。缺氧池、厭氧池配有攪拌設備,好氧池通過曝氣維持供氧。三個工藝段的作用如下:缺氧段,微生物利用進水中有機物為碳源,使得回流污泥帶來的硝態(tài)氮反硝化,形成N2或NxOy逸至大氣中,達到脫氮目的;厭氧段,水中溶解氧和硝態(tài)氮結合氧均已消耗完畢處于厭氧狀態(tài),聚磷微生物利用胞內聚磷分解產生的能量吸收污水中的易降解COD,同時釋放磷酸鹽;好氧段前段主要降解污水中的有機質并過量吸磷,到好氧區(qū)后段則BOD大幅度降低,BOD/TKN值較低利于硝化菌的生長,主要進行硝化反應。缺氧段、厭氧段并無嚴格的界限,主要取決于工藝構筑物采用的形式和前置反硝化的效果。生化反應池較高的污泥濃度不僅從固定的生化反應池容積中爭取到好氧池硝化所需要的反應容積,而且活性污泥絮體內部的缺氧微環(huán)境使得硝化和反硝化過程在曝氣時段內就同步進行,從而為進一步提高系統的脫氮效率創(chuàng)造了條件。倒置AAO工藝具有以下特點:①缺氧區(qū)位于工藝系統首端,優(yōu)先滿足反硝化碳源需求,強化了處理系統的脫氮功能;②所有的回流污泥全部經過完整的厭氧釋磷與好氧吸磷過程,具有“群體效應”,同時聚磷菌經過厭氧釋磷后直接進入生化效率較高的好氧環(huán)境,其在厭氧狀態(tài)下形成的吸磷動力可以得到充分利用,提高了處理系統的除磷能力;③通過取消初沉池或縮短初沉池停留時間,不僅增加了系統脫氮除磷所需的碳源,而且提高了處理系統內的污泥濃度,強化了好氧區(qū)內的同步反硝化作用,進一步緩解了處理系統內的碳源矛盾,提高了處理系統的脫氮除磷效率;④將常規(guī)A2/O工藝的混合液回流系統與污泥回流系統合二為一組成了唯一的污泥回流系統,工藝流程簡捷,運行管理方便,占地面積減少;⑤與常規(guī)A2/O工藝相比,倒置AAO工藝的流程形式和規(guī)模要求與傳統法工藝更為接近,在老廠改造方面更具推廣優(yōu)勢。但倒置AAO新工藝還存在以下不足:首先存在活性污泥法的一些通病,如低溫條件下系統硝化功能將大幅度降低、C/N與C/P值過低時除磷脫氮效果將受到影響、有毒有害廢水會大大影響工藝的處理效果等;其次,有關脫氮除磷泥齡矛盾、好氧段同步硝化反硝化作用及其對系統除磷脫氮的影響、污泥回流比的選擇對實際污水廠改造的影響以及改造前后系統能耗變化等方面的研究都還有待深入。2使用示例2.1污水廠運行工況常州市城北污水廠處理設計總規(guī)模已達15×104m3/d,共分三期完成。一期原采用活性污泥工藝,二期原采用A2/O工藝,后均改為倒置AAO工藝。目前城北污水廠實際進水量為(11~12)×104m3/d,出水水質良好,達到設計標準。城北污水廠所接納的污水中約30%為工業(yè)廢水。二期工程的運行參數如下:進水流量為41700m3/d,平均水力停留時間為13.4h,COD污泥負荷為0.17kgCOD/(kgMLSS·d),泥齡為9.0d,MLSS為3.15g/L,好氧段DO為2.6mg/L,污泥回流比為75%。運行結果表明,各項出水指標都達到了城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放新標準(GB18918—2002)一級標準的要求。常州市清潭污水廠始建于1981年,處理總規(guī)模為2.5×104m3/d,進水中工業(yè)廢水占30%左右。原三期處理工藝為鼓風曝氣活性污泥法,現改造為倒置AAO工藝,運行參數如下:進水流量為4320~4800m3/d,BOD污泥負荷為0.15~0.2kgBOD5/(kgMLSS·d),泥齡為12.1d,MLSS為5.2g/L,好氧段DO為1.5~4.5mg/L,污泥回流比為150%。四期工程的處理規(guī)模為1.5×104m3/d,原為常規(guī)A2/O工藝,現改造為倒置AAO工藝,運行參數如下:進水流量為13200~14880m3/d,BOD污泥負荷為0.08~0.15kgBOD5/(kgMLSS·d),泥齡為17.0d,MLSS為3.8g/L,好氧段DO為1.0~2.0mg/L,污泥回流比為100%。麗華污水廠總處理規(guī)模為2.0×104m3/d,目前實際進水量為(1.7~1.8)×104m3/d?，F有一、二、三期工程都采用倒置AAO工藝。一、二期工程原為傳統活性污泥工藝,三期工程原為A2/O工藝,改造后運行參數如下:進水流量為1×104m3/d左右,BOD污泥負荷為0.056~0.12kgBOD5/(kgMLSS·d),泥齡為15.0d,MLSS為4.0g/L,污泥回流比為100%。監(jiān)測結果表明,清潭、麗華污水廠的處理效果與城北污水廠一致。2.2不同脫氮除磷工藝的運行情況青島市李村河污水廠設計總規(guī)模為17×104m3/d,其中一期工程規(guī)模為8×104m3/d,現實際處理規(guī)模為4.5×104m3/d。該廠按脫氮除磷VIP工藝進行設計,也可按A/O或A2/O不同工藝運行。李村河污水廠所接納的污水中約70%為工業(yè)廢水。2000年5月—2002年12月通過取消內回流的辦法改為倒置AAO工藝,運行參數如下:進水流量為4.5×104m3/d左右,水力停留時間為16.74~20h,COD污泥負荷為0.182~0.269kgCOD/(kgMLSS·d),泥齡為8~20d,MLSS為3.886~4.512g/L,污泥回流比為175%~212%,缺氧區(qū)、厭氧區(qū)進水分配比為3∶1或全部從缺氧區(qū)進水。從李村河污水廠的實際運行情況看,倒置AAO工藝同樣適用于以工業(yè)廢水為主的高濃度城市污水脫氮除磷處理。該工藝在各種不同環(huán)境條件下均可保持穩(wěn)定運行,同時對有機物、氮、磷具有較高的去除能力(李村河污水廠的COD、TP去除率分別達到了90%、85%以上)。但倒置AAO工藝與其他生物脫氮除磷工藝一樣容易受低溫影響,會導致脫氮效率下降。在常溫條件下,倒置AAO工藝的脫氮效率可以達到85%以上;在低溫條件下(水溫<15℃),通過調整工藝運行條件可使脫氮效率達到65%~75%。另據該廠的統計,倒置AAO工藝的運行能耗比VIP/UCT工藝的低11.9%,同時曝氣系統能耗也降低12.3%。2.3預處理ao工藝團島污水廠設計規(guī)模為10×104m3/d,但目前實際進水量僅為(4~6)×104m3/d。進水中80%以上為生活污水。該廠原采用改良A2/O工藝(即A+A2/O工藝),后調整為倒置AAO工藝。原回流污泥反硝化池和厭氧池變成了缺氧池,原缺氧池變成了厭氧池,好氧池不變。運行參數如下:水力停留時間為23h,BOD污泥負荷為0.10kgBOD5/(kgMLVSS·d),泥齡為15~20d,MLSS為4.0g/L,污泥回流比為100%~200%。該廠的COD、TP去除率分別達到了90%、85%以上。另外,在冬季低溫條件下其硝化反硝化功能也受到一定的影響,但通過適當調整運行條件,脫氮效率達到75%以上。3指導新建污水廠的設計和改造通過總結各工程實例的運行經驗及課題組多年來的研究成果,提出了倒置AAO工藝適宜的生產運行參數(見表1)。表1中推薦的倒置AAO工藝運行參數可以用于指導新建污水廠的設計和老污水廠的改造,但應視不同地域的不同污水水質和工藝處理要求作出合