污水脫氮除磷工藝研究進(jìn)展

污水脫氮除磷工藝研究進(jìn)展

目前，環(huán)氧除氮除磷技術(shù)主要包括以下三種類型：a2-o技術(shù)、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(lái)，改進(jìn)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(yù)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(nèi)回流,適當(dāng)加大了污泥回流比,其工藝流程如圖1所示。根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)不同,通過縮短初沉?xí)r間或者取消初沉池(由超越管實(shí)現(xiàn))來(lái)滿足倒置AAO工藝的需要:初沉?xí)r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(jī)物直接進(jìn)入生化反應(yīng)系統(tǒng),增加了反應(yīng)池進(jìn)水的有機(jī)物總量,保證了脫氮除磷新工藝對(duì)碳源的需要,提高了生化反應(yīng)系統(tǒng)對(duì)氮、磷的去除效率;另一方面為微生物提供了良好的棲息場(chǎng)所,使系統(tǒng)的生物種類和數(shù)量都大幅度提高。缺氧池、厭氧池配有攪拌設(shè)備,好氧池通過曝氣維持供氧。三個(gè)工藝段的作用如下:缺氧段,微生物利用進(jìn)水中有機(jī)物為碳源,使得回流污泥帶來(lái)的硝態(tài)氮反硝化,形成N2或NxOy逸至大氣中,達(dá)到脫氮目的;厭氧段,水中溶解氧和硝態(tài)氮結(jié)合氧均已消耗完畢處于厭氧狀態(tài),聚磷微生物利用胞內(nèi)聚磷分解產(chǎn)生的能量吸收污水中的易降解COD,同時(shí)釋放磷酸鹽;好氧段前段主要降解污水中的有機(jī)質(zhì)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(zhǎng),主要進(jìn)行硝化反應(yīng)。缺氧段、厭氧段并無(wú)嚴(yán)格的界限,主要取決于工藝構(gòu)筑物采用的形式和前置反硝化的效果。生化反應(yīng)池較高的污泥濃度不僅從固定的生化反應(yīng)池容積中爭(zhēng)取到好氧池硝化所需要的反應(yīng)容積,而且活性污泥絮體內(nèi)部的缺氧微環(huán)境使得硝化和反硝化過程在曝氣時(shí)段內(nèi)就同步進(jìn)行,從而為進(jìn)一步提高系統(tǒng)的脫氮效率創(chuàng)造了條件。倒置AAO工藝具有以下特點(diǎn):①缺氧區(qū)位于工藝系統(tǒng)首端,優(yōu)先滿足反硝化碳源需求,強(qiáng)化了處理系統(tǒng)的脫氮功能;②所有的回流污泥全部經(jīng)過完整的厭氧釋磷與好氧吸磷過程,具有“群體效應(yīng)”,同時(shí)聚磷菌經(jīng)過厭氧釋磷后直接進(jìn)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(dòng)力可以得到充分利用,提高了處理系統(tǒng)的除磷能力;③通過取消初沉池或縮短初沉池停留時(shí)間,不僅增加了系統(tǒng)脫氮除磷所需的碳源,而且提高了處理系統(tǒng)內(nèi)的污泥濃度,強(qiáng)化了好氧區(qū)內(nèi)的同步反硝化作用,進(jìn)一步緩解了處理系統(tǒng)內(nèi)的碳源矛盾,提高了處理系統(tǒng)的脫氮除磷效率;④將常規(guī)A2/O工藝的混合液回流系統(tǒng)與污泥回流系統(tǒng)合二為一組成了唯一的污泥回流系統(tǒng),工藝流程簡(jiǎn)捷,運(yùn)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(tǒng)法工藝更為接近,在老廠改造方面更具推廣優(yōu)勢(shì)。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(tǒng)硝化功能將大幅度降低、C/N與C/P值過低時(shí)除磷脫氮效果將受到影響、有毒有害廢水會(huì)大大影響工藝的處理效果等;其次,有關(guān)脫氮除磷泥齡矛盾、好氧段同步硝化反硝化作用及其對(duì)系統(tǒng)除磷脫氮的影響、污泥回流比的選擇對(duì)實(shí)際污水廠改造的影響以及改造前后系統(tǒng)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(yùn)行工況常州市城北污水廠處理設(shè)計(jì)總規(guī)模已達(dá)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(shí)際進(jìn)水量為(11~12)×104m3/d,出水水質(zhì)良好,達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。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(yùn)行參數(shù)如下:進(jìn)水流量為41700m3/d,平均水力停留時(shí)間為13.4h,COD污泥負(fù)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(yùn)行結(jié)果表明,各項(xiàng)出水指標(biāo)都達(dá)到了城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放新標(biāo)準(zhǔn)(GB18918—2002)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)水中工業(yè)廢水占30%左右。原三期處理工藝為鼓風(fēng)曝氣活性污泥法,現(xiàn)改造為倒置AAO工藝,運(yùn)行參數(shù)如下:進(jìn)水流量為4320~4800m3/d,BOD污泥負(fù)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(xiàn)改造為倒置AAO工藝,運(yùn)行參數(shù)如下:進(jìn)水流量為13200~14880m3/d,BOD污泥負(fù)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(shí)際進(jìn)水量為(1.7~1.8)×104m3/d?，F(xiàn)有一、二、三期工程都采用倒置AAO工藝。一、二期工程原為傳統(tǒng)活性污泥工藝,三期工程原為A2/O工藝,改造后運(yùn)行參數(shù)如下:進(jìn)水流量為1×104m3/d左右,BOD污泥負(fù)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(cè)結(jié)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(yùn)行情況青島市李村河污水廠設(shè)計(jì)總規(guī)模為17×104m3/d,其中一期工程規(guī)模為8×104m3/d,現(xiàn)實(shí)際處理規(guī)模為4.5×104m3/d。該廠按脫氮除磷VIP工藝進(jìn)行設(shè)計(jì),也可按A/O或A2/O不同工藝運(yùn)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(nèi)回流的辦法改為倒置AAO工藝,運(yùn)行參數(shù)如下:進(jìn)水流量為4.5×104m3/d左右,水力停留時(shí)間為16.74~20h,COD污泥負(fù)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(jìn)水分配比為3∶1或全部從缺氧區(qū)進(jìn)水。從李村河污水廠的實(shí)際運(yùn)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(yùn)行,同時(shí)對(duì)有機(jī)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(dá)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(huì)導(dǎo)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(dá)到85%以上;在低溫條件下(水溫<15℃),通過調(diào)整工藝運(yùn)行條件可使脫氮效率達(dá)到65%~75%。另?yè)?jù)該廠的統(tǒng)計(jì),倒置AAO工藝的運(yùn)行能耗比VIP/UCT工藝的低11.9%,同時(shí)曝氣系統(tǒng)能耗也降低12.3%。2.3預(yù)處理ao工藝團(tuán)島污水廠設(shè)計(jì)規(guī)模為10×104m3/d,但目前實(shí)際進(jìn)水量?jī)H為(4~6)×104m3/d。進(jìn)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(diào)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(yùn)行參數(shù)如下:水力停留時(shí)間為23h,BOD污泥負(fù)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(dá)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(dāng)調(diào)整運(yùn)行條件,脫氮效率達(dá)到75%以上。3指導(dǎo)新建污水廠的設(shè)計(jì)和改造通過總結(jié)各工程實(shí)例的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)及課題組多年來(lái)的研究成果,提出了倒置AAO工藝適宜的生產(chǎn)運(yùn)行參數(shù)(見表1)。表1中推薦的倒置AAO工藝運(yùn)行參數(shù)可以用于指導(dǎo)新建污水廠的設(shè)計(jì)和老污水廠的改造,但應(yīng)視不同地域的不同污水水質(zhì)和工藝處理要求作出合