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分段進水兩級A/O工藝生物脫氮除磷實驗研究論文
摘要：部分進水與回流污泥進入第一段缺氧區，而其余進水則進入第二段缺氧區。在反應器中形成一個污染物濃度梯度。分段進水系統在不增加反應池出流M LSS的質量濃度的情況下，反應器平均污泥濃度增加，終沉池的水力負荷與固體負荷沒有變化。同時系統中每一段好氧區產生的硝化液直接進入下一段的反硝化區進行反硝化，無需硝化液內回流設施，反硝化區利用廢水中的有機物作為碳源，在不外加碳源的條件下，達到較高的反硝化效率。該工藝兼顧了除磷和反硝化對碳源的需求，提高系統除磷脫氮的整體效果，同時取消了硝化混合液的回流，與傳統A O工藝相比可節約1／3的能源。結果表明分段進水兩級A/O工藝有較好的脫氮除磷效果，當Q1／Q 2為2：1～ 1：1時，其TKN 去除率為80%以上,C0D去除率為90以上，PO43-去除率可達50%以上[1]。
論文關鍵詞：分段進水兩級A/O工藝,脫氮除磷,濃度梯度
0、引言
解決水體富營養化問題的關鍵，是對污水進行有效的脫氮除磷處理[2]．城市污水脫氮處理新工藝較多，但大多數工藝由于投資大、運行費用高或控制條件要求嚴等原因，難以發揮應有的作用．分段進水兩級A/O工藝是日本提出的新標準活性污泥法的一種形式。新標準活性污泥法是好氧·缺氧組合的生物處理處理工藝，在好氧池中注入微氣泡氧氣輔助生物循環處理，可有效的去處BOD、COD、P、N等污染物。而分段進水兩級A/O工藝是促進硝化的活性污泥法，是一種分段進水的生物脫氮技術，是傳統A/O工藝的改良形式。理論上，在傳統A/O工藝處理城市污水中，生物脫氮效率與活性污泥回流比成正比，回流比大，進入反硝化區的硝酸鹽量增大，氮的去除率就會提高。為維持較高的脫氮效果，必須同時加大污泥回流量和硝化液回流量，但這樣勢必增加污水廠日常運行費用及硝化液回流給缺氧區帶入的溶解氧量，而溶解氧會大量消耗廢水中的易降解有機基質，從而影響脫氮速率。為了克服傳統 A/O 工藝的這一不足，Irvine and Ketchum，Jones 和 Dem uynck 等人提出采用短時缺氧與好氧交替操作來替代傳統的單段長時缺氧和好氧運行的新思路[3]。在此基礎上，Kayser 和 ATV 提出將進水量分成 2 (或者更多)等份，分別進入各段缺氧區。隨后，許多學者分別對此進行研究，提出根據進水水質調整工藝各段進水流量分配、缺氧區與好氧區的容積、污泥齡以及污泥回流比等運行參數，形成分段進水生物脫氮工藝。圖1為分段進水兩級A/O工藝流程：
Q2
3、分段進水生物脫氮工藝的特點
�。�1）脫氮效率高
分段進水A/O工藝對氮的總去除率包括兩部分，一是剩余污泥排放去除的氮量，二是硝化、反硝化去除的氮量[4]。即
(1)
(2)
式中：—進水總氮的質量濃度，g/m3；
A —剩余污泥中的氮含量，g[N」/g[SS]；
XE —剩余污泥的質量濃度，g/m3；
QE —剩余污泥的排放量，m3/d；
Q —流入反應器的水量，m3/d。
以圖3—3為例，分段進水A/O工藝在碳源、溶解氧等反硝化、硝化條件良好的情況下，反硝化脫氮部分的去除率為:
(3)
式中: r —回流污泥比，%；
n —反應器段數。
反應器級數越多，脫氮效率越高�？梢姺侄芜M水A/O工藝可以在常規活性污泥回流比下，不需硝化液回流，就可獲得較高的脫氮效率。實驗表明，NH3-N的平均去除率為82.5-96%。
�。�2）節省基建投資
對分段進水A/O工藝反應器進行M LSS質量平衡計算，對于最后一段可以得到以下表達式:
(4)
式中: Xn —最后一段好氧池的M LSS的質量濃度，即進入終沉池的M LSS的質量濃度，mg/L；
Xr —回流污泥M LSS的質量濃度，mg/L。
同理，對反應器其余段可得出各段混合液濃度表達式:
(5)
式中: —第i段好氧池的M LSS的質量濃度，mg/L；
—流入第m段反應器的水量，m3/d。
由式(4)、式(5}可知，在反應器出水M LSS不變的情況下，分段進水A/O工藝比一般前置反硝化工藝的污泥平均濃度要高，在其它條件不變時，反應器容積可減小，因而節省基建投資。
�。�3）降低運行費用
由于好氧區硝化液直接進入下一級缺氧區，不需要設置硝化液回流設施，即無內回流。而對于傳統A/O工藝，除50%——100%污泥回流外，還需200%——300%的硝化液回流。K inraku ji-cho等通過對分段進水缺氧/好氧活性污泥系統的研究指出，采用分段進水具有低能耗的特征，由于系統不需硝化液回流，僅需50%左右的污泥回流，因此回流系統能耗降低70%左右。實際運用中，可根據季節、進水水質及水量的變化調整分段進水的流量分配比例，取得較為理想的出水效果。
�。�4）堿度滿足要求
由于采用分段進水，硝化、反硝化間歇進行，硝化過程中被消耗的堿度，在反硝化過程中可以得到一定程度的補償，這樣在整個系統中，堿度不會發生很大的變化，pH值基本上能維持在7—8之間，這非常接近于同步硝化反硝化，在整個脫氮過程中一般不需要再補充堿度。
�。�5）抗沖擊負荷強
由于分段進水反應器內混合液流態界于平推流與全混流之間，屬于非理想流反應器，在運行方式上為“整體推流，局部混合”。另外，該工藝還可以根據進水量、水質特性和環境條件的變化，靈活調整運行方式，因此與傳統A/O工藝相比，能較好的承受沖擊負荷。實驗表明，即使進水的COD、SS、NH3-N、TN波動較大，出水水質也可以保持相對穩定，TCOD、SCOD平均去除率分別在90%和84.5%,出水SS值一般不會超過10mg/L。
不同地區，污水溫度也不同，為了達到有效節能的污水處理，可以根據活性污泥新標準法作調整。當水溫低于10℃時，可選擇AOOO工藝，15℃～30℃時，可選擇AOAO工藝，30℃以上時，可選擇AAOO工藝，進行有效的季節性工藝調整[5]；
選擇生物除氮，除COD，加PAC藥劑脫磷。除磷使用藥劑和水量的比例為0.01%，去除率可達90%以上，從而一次性達到脫氮除磷、去除COD的目的；
經過4個月的運行調試以后，該處理系統的出水水質達到了國家《污水綜合排放標準》（GB18918—2002）一級A排放標準。
參考文獻
[1]鄭興燦．城市污水生物除磷脫氮工藝方案的選擇研究[J]．給水排水，2000，26(5)：1-4．
[2]吳燕,安樹林.廢水除磷方法的現狀與展望[J].天津工業大學學報,2001,20（1）：74～78
[3]蔡文正.日本水體污染的現狀與對策[J].世界環境,1988，2:15～18
[4]曹國民,趙慶祥,高廣達.生物除磷脫氮工藝技術研究[J].中國環境科學,1996,16（1）：68～72
[5]H．Y．Chang，C．F．Ouyang．Improvement of nitrogen and phosphorus removal in the anaerobic—oxic—anoxic—oxic (AOAO )process by stepwise feeding [J]．Wat．Sci ．Tech．，2000，42(3／4)：89 94.
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