A2O工艺处理城市污水的应用研究张宝军

第16卷第3期煤矿环境保护Coal州山leEm心onnlenL习RO加ctionVbl.16,No.6,2X()2试验研究A兮O工艺处理城市污水的应用研究张宝军耿德强张雁秋(中国矿业大学环境与测绘学院,江苏徐州221005)摘要:介绍了A今O脱氮除磷工艺处理城市污水的机理、特点及存在问题。根据污水处理厂的实际运行情况,分析了影响AZ/O工艺的因素,采取了提高除磷效果的一些措施。实践表明这些措施对提高除磷效果具有明显作用。关键词:污水处理;A粉。工艺;脱氮;除磷;应用中图分类号:x703文献标识码:A文章编号:I以万一8759(2田2)03一0032一。STUI)YONAPPLICAT10NOFAZ/OPROCSESNIMIJNICIPALWASIEWATERIT沈ATM厄NTZHANGBao一junGENGDe一qiagnZHANGaYn一qiu(oCl及沼℃ofE几vior~砚adn枷王t记211沂〕~tics,CI从少T卜毅忆从〕u,加gnsu221008)sA如ct:hTemeehanism,featuerandexistingporblemsofAOZ/pcoressotetratmunieipalawste-waterforPandNermovalaerpersented,hTeeffeetsOfacftorsWhiehinllueneehtePhaspharus路movalbyA2/Op二essareanalrzedif℃111hteviewofengineeirngp二tieeathteawsteawteratre-tmentplant,somemeasuershavebeenad叩tedotfocrehteeiffeieneyof户osphoursemorval.hTesueeeededersultsllowshtathtePemorvalhasbeenimPorvedevidently.K勺用旧油:awsetawet:吮alntent,AOz/pocress,nitorgen~val,phashPoursermoval,叩plication健氮磷是藻类生长的限制因子,废水中排放的氮磷会引起藻类的过量繁殖,导致水体的富营养化。目前水体富营养化问题已成为世界性的环境问题,新建城市污水处理厂的工艺流程必须具备脱氮除磷功能,才能有效扼制水体的富营养化问题。1998年我国开始实施的二级污水处理厂污水综合排放标准各项指标如表1,对氮磷含量有了明确要求。表1污水排放标准单位:mg几一级标准二级标准301203025.1020602015.05些ooBDCDSS氨氮磷酸盐收稿日期:20()1一11一09第一作者简介:张宝军(1963一),男,山东泰安市人,硕士生。我国已建污水处理厂,大部分执行二级标准,采用传统的活性污泥法处理污水。采用二级处理工艺,出水很难达到氨氮、磷酸盐标准,需采用脱氮除磷工艺,特别是一级标准中磷酸盐指标为0.5mg几,要达到这一标准,有相当难度川。用于城市污水处理具有一定脱氮除磷效果的污水处理工艺可以分为两大类:一类为按空间进行分割连续流活性污泥法,另一类为按时间进行分割的间歇式活性污泥法。按空间分割的连续流活性污泥法,是指各种功能在不同的空间(不同的池子)内完成。目前较成熟的工艺有AB法、氧化沟法、AZ/O法。按时间分割的间歇式活性污泥法,又称序批式活性污泥法。近几年来,已发展成多种改良型,主要有:传统SBR法、ICEAS法、CAST法、uinatnk法和MSBR法。通过多年的设计、运行实践及改良,A粉O脱氮除磷工艺处理城市污水已表现张宝军等AZ/O工艺处理城市污水的应用研究为技术先进、高效低能、投资省、运行稳定、出水水质好的成熟工艺,是一种深度二级处理工艺。1AZ/O工艺机理、特点及存在问题1.1AZ/()工艺机理AZ/O(颇aeobie/Aonxie/OxiC)法,即厌氧(A:)—缺氧(AZ)-—好氧(0)三段式活性污泥法。该工艺是传统活性污泥工艺、生物硝化及反硝化工艺和生物除磷工艺的综合。污水在流经三个不同功能分区的过程中,在不同微生物菌群作用下,使污水中的有机物、氮、磷得到去除。其工艺流程见图1所示。厌厌氧池(A:)))))二沉池池混混合液回流流流流流流流出水I图1AZo/法工艺流程污水首先进人厌氧池与回流污泥混合,在兼性厌氧发酵细菌的作用下部分易生物降解大分子有机物被转化为小分子的挥发性脂肪酸(VFA),聚磷菌吸收这些小分子有机物合成PHB并储存在细胞内,同时将细胞内聚磷水解成正磷酸盐,释放到水中,释放的能量可供专性好氧的聚磷菌在厌氧的压抑环境下维持生存;随后污水进人缺氧池,反硝化菌利用污水中的有机物和回流混合液中的硝酸盐进行反硝化,可同时去碳脱氮;当污水进人好氧池时,有机物浓度已很低,聚磷菌主要是靠分解体内储存的PHB来获得能量供自身生长繁殖,同时超量吸收水中的溶解性磷以聚磷酸盐的形式储存在体内,经过沉淀,将含磷高的污泥从水中分离出来,达到除磷的效果。A粉。工艺的可同步脱氮除磷机制由两部分组成,一是除磷,二是脱氮。Aoz/工艺生物脱氮除磷系统的活性污泥中的菌群主要由硝化菌、反硝化菌和聚磷菌组成。在好氧段,硝化菌将污水中的氨氮及由有机氮转化成的氨氮,通过生物硝化作用,转化成硝酸盐。在缺氧段,控制DOo.7mg/L,由于兼氧脱氮菌的作用,利用水中BOD作为氢供给体(有机碳源),反硝化菌将通过内回流带人的硝酸盐通过生物反硝化作用,将来自好氧池混合液中的硝酸盐及亚硝酸盐还原成氮气逸入大气,达到脱氮的目的。在厌氧段,污水中的磷在厌氧状态(DO0.3gm/)L,释放出聚磷菌,并吸收代级脂肪酸等易降解的有机物;在好氧状况下,聚磷菌超量吸收磷,以剩余污泥的形式将其排出系统。为有效地脱氮除磷,对一般城市污水要求满足以下指标l2]:COD/TKN为3.5一7.0(完全脱氮COD/IKN12.5);BOD/TKN为1.5一3.5;COD/rP为30一6():BOD/1,P为16一4O(一般应20)。1.2A即O工艺特点(l)常规的A粉O工艺呈厌氧(AI)一缺氧(AZ)一好氧(O)的布置形式。该布置在理论上基于这样一种认识,即:聚磷微生物有效释磷水平的充分与否,对于提高系统的除磷能力具有极其重要的意义,厌氧区在前可以使聚磷微生物优先获得碳源并得以充分释磷1310(2)本工艺在系统上是最简单的同步除磷脱氮工艺,总水力停留时间小于同类其它工艺。在厌氧、缺氧和好氧交替运行的条件下可抑制丝状菌繁殖,克服污泥膨胀,Svi值一般小于100,有利于处理后污水与污泥的分离,运行中在厌氧和缺氧段内只需轻缓搅拌,运行费用低。由于厌氧、缺氧和好氧三个区严格分开,有利于不同微生物菌群的繁殖生长,因此脱氮除磷效果非常好。目前在国内外使用较为广泛。特别是在好氧池中有机物浓度很低,十分有利于自养型硝化细菌的生长繁殖。具有较好的除磷效果。1.3存在问题(l)由于存在内循环,常规工艺系统所排放的剩余污泥中实际上只有一小部分经历了完整的释磷、吸磷过程,其余则基本上未经厌氧状态而直接由缺氧区进人好氧区,这对于除磷是不利的。(2)由于缺氧区位于系统中部,反硝化在碳源分配上居于不利地位,因而影响了系统的脱氮效果。(3)由于厌氧区居前,回流污泥中的硝酸盐对煤矿环境保护第16卷第3期厌氧区产生不利影响,为了避免该影响而开发的一些新工艺(如UCT等)趋于复杂化14’。2影响脱氮除磷效果的因素分析2.1溶解氧的需求A兮O工艺各个阶段生物反应过程对溶解氧的需求不尽相同,严格控制各反应段的溶解氧浓度,才能达到生物除磷的目的。在厌氧区必须保证严格的厌氧条件,以保证系统内的细菌能吸收有机物并释放磷,而在好氧段中要供给聚磷菌充足的氧(DO2哩/)L,以维持细菌的好氧呼吸,有效地吸收污水中的磷。.21.1好氧状态聚磷菌吸磷在保证溶解氧(OD2mg/)L的情况下,聚磷菌超量吸磷的过程是相当迅速的,lh左右就可以基本完成`”’。而在一般的A今O工艺中,污水在好氧段的停留时间远远超过lh,有的在sh以上,超量吸磷的过程早已完成。2.1.2厌氧状态聚磷菌放磷当污泥进入厌氧池、回流系统、浓缩池直至脱水的过程中,污泥处于厌氧状态,而污泥如在二沉池中停留时间过长,也会处于厌氧状态,此时的聚磷菌处于放磷状态,此阶段的时间控制是非常重要的。因为污水中的磷去除,实际上是通过剩余污泥的排人来实现的。当污泥在脱水之前放置的时间过长时,聚磷菌将放出大量的磷到水中,这样将达不到除磷的效果;如果污泥在二沉池中的停留时间过长,聚磷菌将放磷到上清液中,影响系统的出水水质。有试验证实,当处于厌氧状态时,聚磷菌在sh内放磷最快,此后速度逐渐减慢,但并未完全停止,这表明了聚磷菌较长时间处于厌氧状态下,将逐渐向水中放出一定量的磷,使磷从污泥中转向水中。结果表明,厌氧池中污水停留时间应在sh以上,同时对二沉池中污泥停留时间和浓缩池中污泥停留时间应严格控制,并采取相应的措施。2.2N03一N对除磷的影响NO3一凡对除磷的影响,主要体现在厌氧状态下NO3一N的存在会抑制聚磷菌的放磷,导致聚磷菌放磷不充分。甚至于会使聚磷菌停止放磷。这是因为在厌氧状态下水中存在NO3一N,反硝化菌产生反硝化,与聚磷菌竞争易降解的低分子脂肪酸,而反硝化菌的竞争能力远远大于聚磷菌。因此在厌氧状态下优先进行反硝化,从而破坏了磷的释放。2.3污泥龄对除磷的影响生物除磷的实质是通过含有聚磷菌的污泥去除实现的,因此剩余污泥量的多少将会影响到A粉O工艺除磷的效果。由于A兮O工艺兼顾脱氮和除磷两方面的功能,而为使硝化菌能在连续流的系统中存活并维持一定的数量,要求系统的污泥龄为硝化菌最小时代期的两倍以下,为保证一年四季都有充分的硝化反应,污泥龄应大于sh。2.4脱氮能力的影响传统工艺的脱氮能力是依靠回流比来保证的,为了达到较高的总氮去除率,就必须要有较高的污泥及混合液回流比(一般为3一4),这主要基于对反硝化作用的这样一种认识:只有在缺氧条件下,反硝化作用才可以进行,也就是说只有将尽可能多的硝酸盐态氮回流到前置缺氧区,才能够得到较高的氮去除率。但在生产实际运行中发现,提高回流比不仅大大增加动力消耗和运行成本,而且根据污水水质的不同,并不一定能够提高总氮的去除能力。而有些情况下,回流比很低,甚至取消回流,仍能得到较好的反硝化效果口]。在曝气池好氧状态下,也可进行一定程度的反硝化,这种反硝化作用一部分是通过分解细胞本身为碳源的内源反硝化,另一方面一部分是利用回流污泥在前置端从原水中吸附蓄积的有机碳进行的反硝化,较好地对污水进行脱氮处理。3各种改良措施应用研究3.1UCT工艺为了解决回流污泥中过多的硝酸盐对厌氧放磷的影响,’产生了UCT工艺,其工艺流程见图2所示。混合液回流混合液回流{}{}厌厌氧池(A,)))厌氧池(AZ)))好氧池(o)))出水活性污泥回流图2UCT法工艺流程张宝军等AZ/O工艺处理城市污水的应用研究与A今O法相比,UC’l’法的不同之处在于污泥先回流到缺氧池,而不是厌氧池,再将缺氧池部分混合液回流至厌氧池,从而减少了回流污泥中硝酸盐对厌氧放磷的影响。但是UCrr工艺增加了一次回流,多一次提升,运行费用将增加。3.2A今O改良工艺(1)两点分流回流污泥法l“’。为了解决AZ/O法回流污泥中硝酸盐对厌氧放磷的影响而又不增加提升的次数,可将回流污泥进行两点分流,大部分污泥回流至缺氧池,少部分污泥回流至厌氧池。这是最简单而有效的改良工艺。(2)取消混合液回流法17’。取消混合液回流,将污泥回流系统和内循环系统合并为一个回流系统t,],有机物和氮的去除效果同传统型的相当,而在同样条件下除磷效果较优。本工艺中,所有参与回流的污泥都完整地经历了厌氧、好氧过程,聚磷菌释磷和过量吸磷充分,使其排放的剩余污泥含磷更高。同时,由于没有混合液回流,也就避免了硝酸盐氮(NO3一N)对磷释放的影响,使聚磷菌在绝对厌氧条件下释磷更加充分,在好氧条件下吸磷更加有效,提高了磷去除率。3.3倒置A粉O工艺将常规A粉O工艺系统的厌氧和缺氧环境倒置,并