AO工艺影响因素的研究

A2/O工艺影响因素的研究郝红元郝红英王伟提要通过对太原市北郊污水净化厂A2/O工艺和水质特征的简要介绍,分析了影响该厂A2/O工艺系统除磷脱氮效果的四个主要因素,并深入探讨了温度对系统脱氮效果的实质性影响。指出为了进一步提高脱氮效果,应适当提高污泥回流比,以便更好地提高A2/O工艺系统的运行效果。关键词A2/O工艺除磷脱氮影响因素温度太原市北郊污水净化厂(以下简称为北厂)目前采用的A2/O生物除磷脱氮工艺,是由原来的生物吸附-再生工艺改造而成的。经过近几年的生产运行,发现A2/O工艺在去除COD等有机物的同时,能有效地去除污水中的氮、磷,使出水中的氮、磷浓度大幅度降低。但由于多种因素的影响,其运行的稳定性仍有待进一步提高[1~2]。为此,本文着重就影响A2/O工艺的主要因素进行研究,以便找出内在规律,提高A2/O工艺的运行效果。1试验与分析方法1.1试验工艺流程(见图1)1.2原水特点由于太原市的缺水状况,每逢春季与夏季干旱时节,上游来水输水渠周围的农民将污水截流用于灌溉,造成来水量随季节变化很大,一般每年1~3月、10~12月水量为30~35万m3/月;4~9月水量为10~17万m3/月。北厂的来水主要为生活污水,工业废水所占比例较小(30%),且无毒性,因此,北厂的污水可生化性能较好。1.3分析指标及方法BOD,COD,SS,NH3-N,TN,TP,MLSS等项目按《水和废水监测分析方法》(第4版)进行。2试验结果与讨论2.1碳氮比(COD/TN)、碳磷比(COD/TP)的影响脱氮过程中起电子供体作用的是含碳化合物,它们可为三类:①外加碳源;②污水中所含碳源;③微生物死亡提供的内碳源。外加碳源经济上不合算,而内碳源的量很少。因此,在污水处理中只有利用污水中所含的碳源才有意义。按理论计算,COD/TN在4左右时基本能满足反硝化需要,但是为了提高反硝化速度,同时又能满足除磷需要的碳源,因此COD/TN需大于4。北厂进水中COD变化较大,一般为110~970mg/L,而NH3-N为17~37mg/L,但COD/TN一般在4以上。从表1可以看出,尽管随着COD/TN增大,总氮的去除率也相应提高,但是总的说来,COD/TN对北厂脱氮效果的影响较小,同时由于其它因素的影响,在COD/TN大于4时也存在总氮去除率较低的情况,说明COD/TN不是影响脱氮效果的唯一因素。据有关资料显示,当COD/TP60时,总磷的去除率几乎与碳氮比无关而保持恒定。北厂进水总磷很低(在0.046~2.9mg/L之间),COD/TP一般大于60,因此COD/TP对北厂除磷效果的影响较小。2.2氮负荷、磷负荷的影响氮负荷是A2/O工艺中一个重要的设计参数,其对生物脱氮效果的影响尤为显著。一般地,氮负荷可以用下列公式表示:N=QLaXV式中Q——污水流量,m3/d;La——进水基质(TN)浓度,mg/L;X——混合液悬浮固体浓度,mg/L;V——生物池容积,m。北厂进水NH3-N及TN浓度变化较小,混合液悬浮固体浓度一般控制在4~6mg/L之间,因此可以近似地看作氮负荷是随着污水流量Q变化而变化的参数。由于各种因素的影响,北厂经A2/O工艺处理后的出水NH3-N值变化较大。现将北厂1998~2000年出水NH3-N值统计于表2(表中数据以10mg/L为一界限,即出水NH3-N10mg/L时认为脱氮效果不理想,出水NH3-N10mg/L时认为脱氮效果理想)。由表2可知,每年5~10月,A2/O系统脱氮效果要普遍优于其它月份。此时北厂A2/O工艺系统运行有两个特点:一是此时的温度(水温)要明显高于其它月份;二是此时的日处理量要明显低于其它月份。但是并不能据此而认为氮负荷是影响北厂脱氮效果的直接因素。一般来讲,随着氮负荷的增加,NH3-N及TN去除率下降。进一步研究表明,5~10月份期间,尽管此时北厂日处理量低于其它月份,但其运转时间也同样低于其它月份。因此,可以把第二个特点进一步分解为:①单位时间处理量较高;②系统处于间断而非连续的运转状态,运行时间短。从本厂检测数据可以发现,A2/O系统总氮负荷率在0.01~0.03kgTN/(kgMLSS·d),氮负荷对脱氮效果的影响不明显。从表3可以看出,北厂进水TP一般在0.4~2.5mg/L之间,随着进水TP增大,出水TP浓度也相应增大。但是由于总磷负荷率在0.002~0.003kgTP/(kgMLSS·d),因此总磷的去除率仍较高。分析厌氧池和好氧池中放磷量和吸磷量,发现放磷量愈多,吸磷量也愈多,总磷的去除效果愈好。当进水总磷含量高时,其在厌氧池中磷的释放程度要低于进水总磷含量低时的释放程度。因此,A2/O工艺生物除磷过程的关键是厌氧池中磷的释放。2.3温度对除磷脱氮效果的影响温度是影响微生物生长活动的重要因素,主要体现在细菌的增殖速度和活性两个方面。就硝化细菌而言,其最适宜的生长温度为25~30℃。当温度小于15℃时硝化速度明显下降,而其活性也大幅度降低。从表4可以看出，全年中各月的进水NH3-N变化不大，一般在20~30mg/L。而出水NH3-N则不同。由于温度的影响，一四季度(水温12~16℃)出水NH3-N5mg/L的天数占运行天数的0~29%，NH3-N10mg/L的天数占运行天数的0~35%；二三季度(17~22℃)出水NH3-N5mg/L的天数占运行天数的46%~71%，NH3-N10mg/L的天数占运行天数的72%~93%。温度对除磷的影响不及其对硝化、反硝化影响大。从试验数据可以看出,即使在温度较低的10~12月份,TP的去除效果仍很好。因此,温度不是影响北厂生物除磷的主要因素。2.4回流比对脱氮、除磷效果的影响A2/O工艺的回流分为硝化回流和污泥回流。硝化回流作用是向缺氧反硝化池提供硝化氮，作为反硝化液进程的电子受体，达到脱氮目的。回流比偏小，缺氧池中NO-x-N不足，微生物的反硝化作用得不到充分发挥，系统脱氮效果差。回流比过大，则动力消耗相应地增大，不经济。北厂硝化液回流量一般控制在13000~15000m3/d,取平均值为14000m3/d，对照表4可知回流比约为100%~160%。从运行效果看,由于北厂进水NH3-N及TN较低,基本能满足A2/O系统反硝化需要。污泥回流的作用主要是向A2/O系统提供活性污泥微生物,以适应A2/O系统对负荷的要求。北厂污泥回流量一般控制在5000~7000m3/d，平均为6000m3/d,其回流比为80%~40%。从试验数据可以看出,总氮负荷率在0.01~0.03kgTN/(kgMLSS·d),总磷负荷率在0.002~0.003kgTP/(kgMLSS·d)。从运行效果看,此回流比能满足系统除磷的需要。但是,由于温度较低，对硝化作用影响较大，出水NH3-N偏高，因此应适当提高此回流比。3结论(1)北厂来水的组成不是影响A2/O工艺脱氮、除磷效果的主要因素，COD/TN，COD/TP能满足A2/O工艺系统对脱氮、除磷的需要。(2)北厂的总氮负荷率、总磷负荷率较低，A2/O工艺系统对TN、TP的去除效果较理想。(3)温度是影响A2/O工艺系统脱氮效果的主要因素,且温度对脱氮的影响比对除磷的影响大。(4)北厂混合液回流比基本能满足A2/O系统反硝化需要,为了进一上提高脱氮效果,宜适当提高混合液回流比至2~3之间;为了强化A2/O系统的硝化作用,需适当提高污泥回流比至1~1.5。参考文献1顾润南.我国城市生活污水处理方法述评.环境保护,2001,(9):46~472胡大卫.天津市咸阳路污水处理厂设计的技术要点.给水排水,2001,27(1):8~10