倒置A2O工艺处理城市低碳源合流污水张硕

2011年全国给水排水技术信息网年会论文集 倒置A2/O工艺处理城市低碳源合流污水张硕邹伟国张辰（上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海200092）摘要  以多点进水倒置A2/O工艺处理低碳源城市合流污水，考察处理效果，并选择最佳工况和工艺参数。结果表明：脱氮除磷效果较好，适合低碳源的城市污水处理；污泥回流比和内回流比不宜过大；出水NH3-N、TN、TP、SS和COD均满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级（B）排放标准，且稳定可靠；曝气区MLSS约3.0mg/L，SVI在100左右，污泥沉降性能较好。 关键词  倒置A2/O工艺脱氮除磷低碳源污水多点进水 StudyonReversedA2/OProcessforTreatmentofMunicipalWastewaterwithLowCarbonSourceZhangShuoZouWeiguoZhangChenAbstract：PartedinfallreversedA2/Oprocesseswereappliedtotreatmunicipalwastewaterwithlowcarboncontents.Removalperformancewasinvestigatedandthedesirableoperationconditionsweredetermined.TheresultsindicatethatreversedA2/Oprocesswithinfluentdistributionisrecommendedbywhichnitrogenandphosphoruscanberemovedmore.Thelargereturnedratiosofsludgeandthemixedliquidarenotadvisable.NH3-N、TN、TP、SSandCODineffluentcanbebelowtherequiredemissionlimitsofthefirstclassinDischargestandardofpollutantsformunicipalwastewatertreatmentplant(GB18918-2002).MLSSisabout3.0mg/LandSVIis100mL/gwitheffectivesettlementfeatureofthesludge.Keywords:reversedA2/Oprocess；nitrogenandphosphorusremoval;municipalwastewaterwithlowcarboncontents；partedinfall南方某城市根据排水规划和减排要求，污水系统和配套的污水处理厂正逐步完善。优化水质净化厂工艺已成为研究和设计的热点之一。分点进水的倒置A2/O工艺正受到重视[1]。因此，针对该市低碳源合流污水进行倒置A2/O中试试验，分析处理效果，推荐较优工况和运行参数，为污水处理厂工艺设计提供支撑。1试验材料与方法1.1原水水质试验原水为城市合流污水，在管网中经过长距离运输，水质见表1。进水水质变化幅度较大，尤其是碳源。BOD5/COD较高，约0.39～0.48，生化性较好。进水有机物浓度相对较低，BOD5均值仅95.48。连续取样时，BOD5/TKN多数情况下低于4，最低仅2.16，属于低碳源污水。进水TP较低，以溶解性为主。表1原水水质项目范围平均BOD5/（mg·L－1）40.83～150.6295.48COD/（mg·L－1）104.20～331.60219.79SS/（mg·L－1）63.00～195.00131.14NH3-N/（mg·L－1）11.10～27.7220.08TP/（mg·L－1）1.30～6.633.12TN/（mg·L－1）L28.39～37.1335.471.2试验装置试验装置见图1，进水流量0.5m3/h。图1试验装置 402011年全国给水排水技术信息网年会论文集 由厌氧区、缺氧区、好氧区、二沉池组成，厌氧区分二格，总有效容积0.8m3。缺氧区2.5m3，好氧区4.5m3。二沉池平面尺寸为1.2m×1.2m。污泥回流按100～200%计（采用转子流量计），混合液回流按100～200%计（采用转子流量计）。空压机和微孔曝气盘组成供气系统。以螺杆泵提升回流污泥，管道泵提升回流混合液，进水流量以阀门和电磁流量计控制。1.3试验工况中试工况7个，见表2。好氧区DO约3～4mg/L，泥龄15d，缺氧区和好氧区分别进水0.25m3/h。表2运行工况工况 水温/℃ 外回流比/％内回流比/％115～201000223～28100100328～29200100431～3210001.4水质分析方法每个工况稳定后每隔1～3d取样分析。测试的水质指标主要包括：SS、COD、BOD5、NH3-N、NO3-N、TN、TP、DO、SV30和MLSS，测定方法采用《水和废水监测分析方法》（第四版）中的方法。2结果与分析2.1对COD的去除不同工况下的进出水COD浓度和去除率见图2。图2COD去除效果分析图2可知，COD去除效果较好，出水浓度稳定在40mg/L左右，平均去除率为77%，受运行模式、温度、内回流比和外回流比等影响不明显。这表明倒置A2/O对COD去除具有较好的抗冲击负荷能力。2.2对NH3-N的去除不同工况下的NH3-N进、出水浓度和去除率见图3。 工况1      2         3        4  图3NH3-N去除效果由图3可知，倒置A2/O对氨氮具有较好和稳定的去除效果。中试期间，出水氨氮浓度均未检出。这可能是由于泥龄和溶解氧浓度等环境条件利于系统中的硝化反应。试验期间，各工况下的出水NO3-N见图4。12340123456NO3-N/（mg·L）工况 图4出水NO3-N变化如图4所示，出水硝酸盐氮浓度受回流影响较明显。回流比较低时，增加内回流可显著降低出水的NO3-N浓度，如工况2比工况1增加内回流100％后，出水硝酸盐氮浓度降低约2.0mg/L。这是因为，在混合液及污泥回流比较低的情况下，增加内回流有利于增加回流到缺氧区的硝酸盐，促进系统的反硝化。工况1      2       3       4  污泥回流和内回流达到200%以上时，进一步提高回流比，出水NO3-N浓度减少不显著，这可能是由于进水碳源较少，有机物浓度较低，进一步增大内回流及外回流，对反硝化促进有限。例如，工况3比工况2外回流增加100％，出水NO3-N浓度变化不明显。2.3对TN的去除各个工况下的出水TN和脱氮率见表3。 412011年全国给水排水技术信息网年会论文集 表3TN去除效果工况进水/（mg·L－1）出水/（mg·L－1）脱氮率/%134.2816.8450.88236.748.7376.24335.798.0577.51433.1810.3668.78总氮的去除结果表明，增加内回流可明显提高TN去除率。与无内回流的工况1相比，工况2脱氮率达76％以上，出水TN多在15mg/L以下，达到排放要求。外回流过大时TN去除效果改善不显著，工况3出水TN和脱氮率与工况2相比无明显提高，却能耗增加，使更多硝酸盐进入缺氧池，可能影响总磷的去除。低C/N下，好氧池存在反硝化。工况2氮形态沿程变化见图5，出水硝酸盐为4.3mg/L，曝气区中段氨氮已未检出。同化去除氨氮约为5mg/L，总氮去除量为28.01mg/L，好氧池内反硝化除氮14.71mg/L，占总氮去除量的52.5%。这表明DO和絮体结构等环境较合适[2，3]，存在较多高效好氧反硝化菌，具备好氧池内同时完成硝化反硝化。 图5工况2氮形态沿程变化2.4对TP的去除试验期间，各工况下的TP去除效果见图6。 图6TP去除效果分析图6可知，出水TP大多低于1.0mg/L，去除率59～89％，基本达到预期的排放要求。在脱氮效果较好的同时，除磷效果也较好，原因可能在于：倒置A2/O采用分点进水后，碳源分配更加合理，一部分快速挥发性有机物直接用于磷的释放；前置缺氧区，提高了反硝化区污泥浓度，经缺氧反硝化后，消除了溶解氧和硝酸盐对后置厌氧段放磷的不利影响；外回流和内回流均至缺氧区，两者的污泥均参与缺氧、厌氧和好氧的全流程；厌氧区存在明显放磷，例如工况2的厌氧区TP浓度较缺氧区增加达3mg/L。因此，进水有机物浓度较低的条件下，倒置A2/O利于增强磷的去除。回流比对TP去除存在影响。减少混合液内回流，有利于磷的去除。例如工况1和工况4只考虑外回流，出水TP在0.6mg/L左右，比其它工况出水TP略低，这是由于进水有机物浓度较低，增加内回流后，反硝化不充分，硝酸盐进入到厌氧池而影响聚磷细菌的释磷。增大外回流时，硝酸盐也可能带入厌氧区，影响磷的去除，例如工况3厌氧区硝酸盐超过1mg/L，这说明反硝化容量有限，外回流不宜过大。2.5对SS的去除不同工况下的进出水SS和去除率见图7。 工况1       2         3        4  图7SS去除效果如图7所示，二沉池出水SS均低于20mg/L，多数情况下的SS去除率大于80％且较稳定。2.6MLSS和SVI试验期间，不同工况下好氧区的MLSS和SVI见图8。 图8好氧区MLSS和SVI分析图8可知，各工况的污泥浓度较稳定，约3.0mg/L。曝气池污泥SVI在100左右，污泥沉降性能较好，没有发生污泥膨胀。这表明，好氧区的水力停留时间和泥龄较好，曝气强度适中，没有引起工况1       2         3        4  工况1       2         3        4   422011年全国给水排水技术信息网年会论文集 丝状菌大量生长和絮体破碎。良好的污泥沉降性能保障了二沉池的固液分离效果，出水SS较低。2.7推荐工况针对城市合流污水的水质和水量变化以及低碳源的特征，倒置A2/O能保障稳定的脱氮除磷效果。考虑出水稳定性和处理效果，推荐工况2为最优，内回流和外回流比均较合理。运行参数为：原水在厌氧段和缺氧段的分配比为1:1；污泥回流比控制在100％左右（若进水中总氮较高，可将污泥回流比适当提高），内回流比约100％（若进水中有机物浓度偏低，则关闭内回流）；生化反应池MLSS在2.5～3.5g/L；SRT为12～20d；曝气池DO约2.0～3.0mg/L，SV30为30～40％，SVI为80～140mL/g。这将为污水处理厂工艺选择和优化提供技术支撑，并指导实际工程的运行调试。3结论①倒置A2/O工艺采用多点进水，可提高碳源利用率，增强脱氮和除磷效果，适合处理低碳源的城市污水。②较低COD下，好氧池存在反硝化，约占TN去除一半。③脱氮能力由污泥回流比和内回流比保证，回流比不宜过大。回流比较小时，适当提高回流可提高脱氮效率。回流比过大时，脱氮效果改善受限。④推荐工况下，出水NH3-N、TN、TP、SS和COD均满足一级（B）排放标准。曝气区MLSS较稳定，约3.0mg/L。SVI在100左右，污泥沉降性能较好。 参考文献[1]甘晓明,邢绍文,徐高田等.倒置A2/O污水处理工艺的特点及应用实例[J].环境工程学报，2007，1（6）：69-71.[2]徐伟锋，孙力平，古建国等.DO对同步硝化反硝化影响及动力学[J].城市环境与城市生态，2003，16（1）：8-10.[3]KlangduenP，JurgK.StudyoffactorsaffectingSimultaneousNitrificationandDenitrification(SND)[J].WaterScienceTechnology,1999,39(6):61-68. 43