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分段進(jìn)水兩級(jí)A/O工藝生物脫氮除磷實(shí)驗(yàn)研究論文
摘要：部分進(jìn)水與回流污泥進(jìn)入第一段缺氧區(qū)，而其余進(jìn)水則進(jìn)入第二段缺氧區(qū)。在反應(yīng)器中形成一個(gè)污染物濃度梯度。分段進(jìn)水系統(tǒng)在不增加反應(yīng)池出流M LSS的質(zhì)量濃度的情況下，反應(yīng)器平均污泥濃度增加，終沉池的水力負(fù)荷與固體負(fù)荷沒(méi)有變化。同時(shí)系統(tǒng)中每一段好氧區(qū)產(chǎn)生的硝化液直接進(jìn)入下一段的反硝化區(qū)進(jìn)行反硝化，無(wú)需硝化液內(nèi)回流設(shè)施，反硝化區(qū)利用廢水中的有機(jī)物作為碳源，在不外加碳源的條件下，達(dá)到較高的反硝化效率。該工藝兼顧了除磷和反硝化對(duì)碳源的需求，提高系統(tǒng)除磷脫氮的整體效果，同時(shí)取消了硝化混合液的回流，與傳統(tǒng)A O工藝相比可節(jié)約1／3的能源。結(jié)果表明分段進(jìn)水兩級(jí)A/O工藝有較好的脫氮除磷效果，當(dāng)Q1／Q 2為2：1～ 1：1時(shí)，其TKN 去除率為80%以上,C0D去除率為90以上，PO43-去除率可達(dá)50%以上[1]。
論文關(guān)鍵詞：分段進(jìn)水兩級(jí)A/O工藝,脫氮除磷,濃度梯度
0、引言
解決水體富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題的關(guān)鍵，是對(duì)污水進(jìn)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(shù)工藝由于投資大、運(yùn)行費(fèi)用高或控制條件要求嚴(yán)等原因，難以發(fā)揮應(yīng)有的作用．分段進(jìn)水兩級(jí)A/O工藝是日本提出的新標(biāo)準(zhǔn)活性污泥法的一種形式。新標(biāo)準(zhǔn)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(huán)處理，可有效的去處BOD、COD、P、N等污染物。而分段進(jìn)水兩級(jí)A/O工藝是促進(jìn)硝化的活性污泥法，是一種分段進(jìn)水的生物脫氮技術(shù)，是傳統(tǒng)A/O工藝的改良形式。理論上，在傳統(tǒng)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(jìn)入反硝化區(qū)的硝酸鹽量增大，氮的去除率就會(huì)提高。為維持較高的脫氮效果，必須同時(shí)加大污泥回流量和硝化液回流量，但這樣勢(shì)必增加污水廠(chǎng)日常運(yùn)行費(fèi)用及硝化液回流給缺氧區(qū)帶入的溶解氧量，而溶解氧會(huì)大量消耗廢水中的易降解有機(jī)基質(zhì)，從而影響脫氮速率。為了克服傳統(tǒng) A/O 工藝的這一不足，Irvine and Ketchum，Jones 和 Dem uynck 等人提出采用短時(shí)缺氧與好氧交替操作來(lái)替代傳統(tǒng)的單段長(zhǎng)時(shí)缺氧和好氧運(yùn)行的新思路[3]。在此基礎(chǔ)上，Kayser 和 ATV 提出將進(jìn)水量分成 2 (或者更多)等份，分別進(jìn)入各段缺氧區(qū)。隨后，許多學(xué)者分別對(duì)此進(jìn)行研究，提出根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)調(diào)整工藝各段進(jìn)水流量分配、缺氧區(qū)與好氧區(qū)的容積、污泥齡以及污泥回流比等運(yùn)行參數(shù)，形成分段進(jìn)水生物脫氮工藝。圖1為分段進(jìn)水兩級(jí)A/O工藝流程：
Q2
3、分段進(jìn)水生物脫氮工藝的特點(diǎn)
�。�1）脫氮效率高
分段進(jìn)水A/O工藝對(duì)氮的總?cè)コ拾▋刹糠�，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(jìn)水總氮的質(zhì)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(zhì)量濃度，g/m3；
QE —剩余污泥的排放量，m3/d；
Q —流入反應(yīng)器的水量，m3/d。
以圖3—3為例，分段進(jìn)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(yīng)器段數(shù)。
反應(yīng)器級(jí)數(shù)越多，脫氮效率越高�？梢�(jiàn)分段進(jìn)水A/O工藝可以在常規(guī)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(shí)驗(yàn)表明，NH3-N的平均去除率為82.5-96%。
�。�2）節(jié)省基建投資
對(duì)分段進(jìn)水A/O工藝反應(yīng)器進(jìn)行M LSS質(zhì)量平衡計(jì)算，對(duì)于最后一段可以得到以下表達(dá)式:
(4)
式中: Xn —最后一段好氧池的M LSS的質(zhì)量濃度，即進(jìn)入終沉池的M LSS的質(zhì)量濃度，mg/L；
Xr —回流污泥M LSS的質(zhì)量濃度，mg/L。
同理，對(duì)反應(yīng)器其余段可得出各段混合液濃度表達(dá)式:
(5)
式中: —第i段好氧池的M LSS的質(zhì)量濃度，mg/L；
—流入第m段反應(yīng)器的水量，m3/d。
由式(4)、式(5}可知，在反應(yīng)器出水M LSS不變的情況下，分段進(jìn)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(shí)，反應(yīng)器容積可減小，因而節(jié)省基建投資。
�。�3）降低運(yùn)行費(fèi)用
由于好氧區(qū)硝化液直接進(jìn)入下一級(jí)缺氧區(qū)，不需要設(shè)置硝化液回流設(shè)施，即無(wú)內(nèi)回流。而對(duì)于傳統(tǒng)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(guò)對(duì)分段進(jìn)水缺氧/好氧活性污泥系統(tǒng)的研究指出，采用分段進(jìn)水具有低能耗的特征，由于系統(tǒng)不需硝化液回流，僅需50%左右的污泥回流，因此回流系統(tǒng)能耗降低70%左右。實(shí)際運(yùn)用中，可根據(jù)季節(jié)、進(jìn)水水質(zhì)及水量的變化調(diào)整分段進(jìn)水的流量分配比例，取得較為理想的出水效果。
�。�4）堿度滿(mǎn)足要求
由于采用分段進(jìn)水，硝化、反硝化間歇進(jìn)行，硝化過(guò)程中被消耗的堿度，在反硝化過(guò)程中可以得到一定程度的補(bǔ)償，這樣在整個(gè)系統(tǒng)中，堿度不會(huì)發(fā)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(gè)脫氮過(guò)程中一般不需要再補(bǔ)充堿度。
�。�5）抗沖擊負(fù)荷強(qiáng)
由于分段進(jìn)水反應(yīng)器內(nèi)混合液流態(tài)界于平推流與全混流之間，屬于非理想流反應(yīng)器，在運(yùn)行方式上為“整體推流，局部混合”。另外，該工藝還可以根據(jù)進(jìn)水量、水質(zhì)特性和環(huán)境條件的變化，靈活調(diào)整運(yùn)行方式，因此與傳統(tǒng)A/O工藝相比，能較好的承受沖擊負(fù)荷。實(shí)驗(yàn)表明，即使進(jìn)水的COD、SS、NH3-N、TN波動(dòng)較大，出水水質(zhì)也可以保持相對(duì)穩(wěn)定，TCOD、SCOD平均去除率分別在90%和84.5%,出水SS值一般不會(huì)超過(guò)10mg/L。
不同地區(qū)，污水溫度也不同，為了達(dá)到有效節(jié)能的污水處理，可以根據(jù)活性污泥新標(biāo)準(zhǔn)法作調(diào)整。當(dāng)水溫低于10℃時(shí)，可選擇AOOO工藝，15℃～30℃時(shí)，可選擇AOAO工藝，30℃以上時(shí)，可選擇AAOO工藝，進(jìn)行有效的季節(jié)性工藝調(diào)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(dá)90%以上，從而一次性達(dá)到脫氮除磷、去除COD的目的；
經(jīng)過(guò)4個(gè)月的運(yùn)行調(diào)試以后，該處理系統(tǒng)的出水水質(zhì)達(dá)到了國(guó)家《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918—2002）一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)。
參考文獻(xiàn)
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