大型污水处理厂AAO工艺优化探讨e0613ff1f80f76c66137ee06eff9aef89

大型污水处理厂A/A/O工艺优化探讨曹燕东上海市城市排水有限公司技术设计研究所上海市200070摘要：白龙港城市污水处理厂是上海市污水治理二期工程的最终出口，改造扩建工程采用多模式A/A/O处理工艺，通过试验研究，掌握主要运行参数的优化取值范围，探讨实现出水水质达到更高要求的工艺运行条件，为污水厂的长期稳定运行提供技术指导。关键词：白龙港污水处理厂；A/A/O工艺；优化；内回流1引言水体富营养化问题是一个全球性的问题，氮、磷的过量排放是水体富营养化的主要原因，点源和面源污染的严格控制是防止水体污染最根本的途径。对污水处理厂出水氮、磷含量的严格控制就是手段之一。A/A/O工艺是指厌氧/缺氧/好氧活性污泥工艺，传统的A/A/O工艺简单，能兼顾去除N、P并具有较好的处理效果。但我国城市污水中有机物含量较少，导致碳源不足，使得污水处理运行过程中反硝化脱氮不理想，而回流污泥带入厌氧区的硝态氮使聚磷菌释磷不充分，继而影响好氧区中的聚磷菌吸磷。白龙港污水处理厂改造后采用多模式A/A/O工艺，为提高实际应用效果，针对传统A/A/O工艺的缺陷进行改良，通过试验研究，确定改造扩建后新工艺的优化运行参数，掌握主要运行参数的优化取值范围，探讨实现出水水质达到更高要求的工艺运行条件，进而为污水处理厂将来满足更高出水要求提供技术指导及科技支撑。2试验流程及方法为深入研究多模式A/A/O工艺各影响因素对其实际运行效果的影响，并在此基础上探讨该工艺出水达标的可能性及运行参数的适宜取值，以获得良好出水效果的同时尽可能降低能耗，本文通过实际进水条件下的试验考察了倒置和正置A/A/O工艺模式下处理实际废水时的运行特性。2.1试验流程1集水池2搅拌器3进水泵4初沉池5生物选择区6、7(6)缺氧池(厌氧池)8(7、8)厌氧池(缺氧池)9交替区10好氧池11混合液回流泵12污泥回流泵13鼓风机14二沉池图1中试装置工艺流程图试验用水取自白龙港污水厂旋流式沉沙池出水，污水通过潜污泵输送到集水池，经过集水池内设搅拌装置混合后经过进水泵打入初沉池，去除污水中较大的颗粒态物质，以降低进水中颗粒态TP，并防止惰性物质进入后续生化池，降低活性污泥生化活性。污水经过初沉池后进入一体化多模式A/A/O生化反应池，废水中的有机物、氮磷等污染物在此得以大部分去除，泥水混合物经二沉池沉淀后分离，出水排入市政排水管网，部分污泥经污泥回流泵重新回流到生物选择区。初沉池和二沉池的剩余污泥排入市政管网。2.2试验方法一体化多模式A/A/O生化反应池由污泥选择区、缺氧区、厌氧区、交替区和好氧区组成。多模式A/A/O生化反应池既可以倒置A/A/O模式运行，也可以正置A/A/O模式运行。不同模式下可以通过调节一体化装置中的隔板来严格控制整个系统的厌氧区和缺氧区的比例。3工艺优化3.1倒置A/A/O工艺优化夏秋季节水温较高情况下，通过对五种混合液回流比的对比，混合液回流比对倒置A/A/O工艺COD去除效果无明显影响，且出水具有良好稳定性，但混合液回流比对工艺脱氮除磷效果影响显著。从节能降耗和提高出水效果两方面考虑，白龙港污水处理厂倒置A/A/O工艺宜在较低混合液回流比条件下运行。夏季较高水温情况下，当混合液回流比为1.0~2.0时，TN、TP均可获得良好去除效果，出水均可稳定达到一级B排放标准。冬春季节低温情况下保持混合液回流比为1.0~1.5。曝气量对白龙港污水厂倒置A/A/O工艺脱氮除磷效果具有重要影响。较高水温情况下保持好氧池DO为1.4～1.9mg/L时，系统即可获得良好硝化效果，TN去除不再受硝化环节影响。随着曝气量的增大，系统除磷效果表现出降低趋势，而当系统过量曝气时，除磷效果迅速恶化，且系统需较长时间后才得以恢复，从除磷角度考虑，系统宜严格控制曝气强度。白龙港污水厂实际运行时，在保证硝化效果不受影响的前提下，宜控制好氧池DO为1.4～1.9mg/L。冬春季节曝气量影响污水处理运行效果，尤其是对硝化过程有重要影响，宜提高曝气强度，控制好氧池的DO为2.0～3.0mg/L，有利于维持硝化过程的顺利进行。采用进水分配措施，30%进水越过缺氧池，直接进入厌氧池，可为聚磷菌厌氧放磷过程提供充足碳源，避免了系统的两次放磷现象，提高了挥发性脂肪酸的利用效率。进水分配措施可以改善整个系统的除磷效果，无论是较高温度下还是冬季低温期都可以作为改善系统除磷效果的有效措施。污泥龄对系统各出水指标均有一定影响，特别是对于系统TP的去除。夏秋水温较高情况下，白龙港污水处理厂倒置A/A/O工艺实际运行时可将污泥龄控制在15d左右，特别应避免过量排泥对系统造成的危害；而冬春季节水温较低的情况下，宜提高系统的污泥龄为20d左右，可以有效的消除低温对微生物尤其是硝化细菌的影响，保证污染物的去除效果。在夏秋季节良好的水温环境下，白龙港污水处理厂倒置A/A/O工艺选用适宜的运行参数可获得良好的抗有机冲击负荷能力，系统在4.2、5.2、6.3m3/h三种进水量下COD去除效果不受明显影响，TN在进水量不超过5.2m3/h时将可保持良好的去除效果，采用进水分配措施后，系统在5.2m3/h进水量下可保持出水TP稳定达一级B标准要求。对于冬春季节为了保证出水效果，尤其是N，P的去除效果，宜降低进水水量，中试系统进水不宜超过4.2m3/h，可以保证出水的TP，TN稳定达到一级B的处理要求。3.2正置A/A/O工艺优化白龙港污水处理厂进水因长距离输送过程厌氧水解作用，进水易降解成分丰富，有利于系统厌氧释磷率的提高，保持系统在冬季低温条件下除磷效果的稳定性。在采用A/A/O工艺时，在进水易降解成分丰富且缺氧区NO3--N充足情况下获得了稳定的反硝化除磷效应，反硝化聚磷菌成为系统内优势菌群，“一碳两用”成为系统主要碳源利用方式。增大混合液回流比是否有利于脱氮除磷效果的改善取决于缺氧池NO3--N含量是否充足，当缺氧池末端NO3--N出现冗余时，进一步增大混合液回流比无济于脱氮除磷率的进一步提高。冬季低温环境下，宜保持好氧池较高的DO浓度，当DO不低于2.5mg/L时，好氧硝化过程不受明显影响，夏季较高水温的情况下，溶解氧保持1.5-2.0mg/L就能维持良好的出水效果。4结论在活性污泥培养初期，微生物未增长，需氧量少，因此将供气量调小，甚至可以通过空气排水阀放掉部分空气，防止曝气池上出现过多的泡沫。如果泡沫量过大，影响调试运行，可采用间歇曝气，一般停曝气时间控制在4～8h之间，同时观察曝气池内污泥的颜色和气味，正常的污泥颜色为黄褐色，泥腥味，当发生供氧不足或厌氧，泥色变为黑色，并有污泥上浮的现象，此时必须进行曝气。由于各城市地理环境不同，其气候、气温也不一样。对于南方城市，四季温差较小，年平均水温约20℃，夏季最高水温约29℃，冬季最低月平均水温15℃。一般来说，水温15℃对于微生物处理效率影响不大，一年四季都可以进行调试。在北方地区，冬季气温均低于8℃，水温低于15℃。如东北某污水处理厂调试是在11月进行的，当时气温8℃以下，水温12℃，虽然可以进行培菌工作，但水质处理效率降低，培菌工作时间延长。因此，在北方最好避免冬季进行污水调试。对于A/A/O工艺，厌氧池、好氧段的溶解氧是保证聚磷菌对磷的充分释放与吸收的重要条件；控制缺氧段、好氧段的溶解氧值是影响硝化与反硝化是否彻底脱氮的一个重要因素。一般好氧段溶解氧控制在1.5～2.5mg/L之间。如果好氧区溶解氧下降，说明曝气不足。缺氧段溶解氧控制在0.5mg/L以下，如果溶解氧较高，说明内回流比值过大。厌氧池中的溶解氧控制在0.2mg/L以下。当出现溶解氧过高，检查外回流比配置是否合理或者搅拌强度是否过大导致将空气中的氧复原至水中。在污水厂调试初期，由于活性污泥数量不足，BOD5负荷大于0.3kgBOD5/(kgMLVSS·d)，BOD5去除率低，脱氮效果不足30%，当BOD5负荷逐渐接近0.3kgBOD5/(kgMLVSS·d)，BOD5去除率可达90%，硝化效率明显提高，脱氮效果可达到70%。当系统污泥负荷继续降低到0.15kgBOD5/(kgMLVSS·d)时，脱氮效率变化不大，这是由于有机物和氮的比值一定的缘故。当BOD5负荷小于0.1kgBOD5/(kgMLVSS·d)时，BOD5去除率及脱氮效率反而降低。这是由于进水有机物少，微生物处于饥饿衰老状态，活性污泥絮体解体，絮凝性变差，沉降性能恶化，导致出水混浊。因此，在实际运行中保持适中的污泥负荷是有必要的。对于A/A/O工艺，污泥龄的控制是脱氮除磷运行的重要参数。当进水量及水质恒定时，需要合理控制剩余污泥的排放量，调节MLSS的浓度。通常在冬季运行时，控制MLSS在3500mg/L左右，污泥负荷为0.1kgBOD5/(kgMLVSS·d)左右，SRT控制在12d左右；在夏季运行时控制MLSS在2000mg/L左右的低浓度运行，污泥负荷为0.18kgBOD5/(kgMLVSS·d)左右，SRT控制在8d以下运行效果较好。参考文献［1］张波，高廷耀.倒置AAO工艺的原理与特点研究[J].中国给水排水，2000，16(3).［2］高岩，戴新春，黄民生.A2/O工艺的改进[J].上海化工，2007，32(7):1-5.［3］周世宁.现代微生物生物技术[M].北京：高等教育出版社，2007，307-320.［4］钟四姣.同步生物脱氮除磷工艺的研究进展[J].广东化工，2007，34(7):99-102.［5］吴昌永，彭永臻，彭佚.A2O工艺中的反硝化除磷[J].环境工程学报,2008,2(6):752～756.