搜索
强化脱氮改良aao工艺在深圳市光明污水处理厂的应用彭弘，俞士静摘要：深圳市光明污水处理厂位于深圳市宝安区，远期设计总规模为25万m3/d，近期规模15万m3/d。污水厂处理工艺采用强化脱氮改良aao工艺，污水经处理后尾水达到国家gb18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级a标准，排放木墩河。本文详细介绍了该工程的工艺流程、应对雨季合流污水的处理措施、主要构筑物的设计参数及工艺特点。关键词：强化脱氮改良aao工艺；o/a理念；雨季合流污水；碳源1工程概况光明污水处理厂位于深圳市宝安区光明街道，规划用地面积为15.70hm2，近期用地面积为8.10hm2。污水处理厂设计总规模为25万m3/d，近期规模15万m3/d。污水处理厂处理工艺采用强化脱氮改良aao工艺，污水经处理后尾水达到国家gb18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级a标准，排放木墩河。工程于2007年10月开工建设，2008年底投入试运行。2工程规模2.1污水水量根据污水专业规划，光明污水处理厂工程的近期建设规模为15万m3/d，远期建设规模为25万m3/d。污水厂处理构筑物5万m3/d一组，近期分3组，远期再增加2组，污水厂总变化系数k取1.3，近期旱季高峰流量为2.26m3/s。由于污水处理厂服务范围内现状为混合制排水系统，部分老城区近期仍延用合流制，光明污水厂需考虑雨季老城区的截流污水量，截流倍数为n0=2，计算其近期雨季设计流量为3m3/s。远期待条件成熟时再逐步改造为完全分流制系统。2.2污水进、出水水质光明污水处理厂进水水质根据服务范围的水质分析及深圳类似的污水厂实际进水水质确定，出水水质达到国家一级a排放标准，具体设计指标见表1所示。3工艺设计方案3.1污水处理工艺（1）工艺流程及原理简介针对污水进水低碳高氮磷和出水水质需达到一级a排放标准的特点，本工程需选择有针对性的污水处理工艺，其中碳源的合理分配和氮（包括tn和nh3-n）、磷的有效去除是设计关键。因tn无法通过三级深度处理达标，只有通过生物处理才能达标，故设计采用以强化脱氮为主的改良aao二级处理+深度处理工艺路线（见图1），保证出水达标。强化脱氮改良aao工艺是根据国际先进的o/a理念而提出的新工艺，o/a理念由oxic（好氧）/anoxic（缺氧）二段组成，该理念应用后置反硝化，并吸收传统多点进水aao工艺（stepfeeding）的优点，对进水碳源进行合理分配，使整个系统的tn去除达到最佳，可根据出水tn的要求增加后置反硝化。本工程工艺由厌氧区、前置缺氧区、好氧区ⅰ、后置缺氧区、好氧区ⅱ组成，进水分二部分进入生物反应池厌氧区，为了克服回流污泥中硝酸盐对除磷效果的影响，在厌氧区前段设一个回流污泥反硝化池（预缺氧段）用于去除回流污泥中富含的硝酸盐，以降低或消除硝酸盐对厌氧区释放磷的影响，从而保证系统除磷效果。一小部分进水（5％～10％）进入预缺氧段，大部分进水（90％～95％）进入厌氧段，污泥在厌氧区进行释磷反应后，大部分（60％～80％）进入前置缺氧区，利用污水中碳源对内回流中的硝基氮进行反硝化，然后进入好氧区进行有机物降解、硝化和磷的吸收，小部分（20％～30％）污水超越进入后置缺氧区，为反硝化提供碳源。后段的好氧区ⅱ主要用于强化整个系统的硝化效果，由前段的好氧区ⅰ至后置缺氧区的出水为反硝化提供硝基氮，后置缺氧区出水进入后段好氧区ⅱ以去除后置反硝化剩余的有机物和保证氨氮的完全硝化，并吹除氮气，以保证污泥在二沉池中的沉淀效果。好氧区ⅱ出水部分内回流至前置缺氧区。（2）本工艺方案的技术特点1）采用后置反硝化技术（o/a理念）充分利用了低浓度污水的碳源。本工艺其优化之处是继续保留了aao工艺所有废水进入厌氧池的理念，从而充分利用了碳源。为使有限的反应体积及有限的碳源得到充分有效的利用，采用了近年来在西方先进国家研发了一种优化传统aao的工艺——oxic/anoxic理念（即后置反硝化），简称o/a理念，其基本思想方法是移动碳源而非传统aao系统移动no3－的方式，即采用后置反硝化充分利用兼气菌基体内源降解进行反硝化，充分利用了低浓度污水的碳源。并采用厌氧池碳源分流技术和回流污泥预缺氧反硝化技术，以提高脱氮除磷的效果，进一步节省碳源，缓解脱氮除磷的碳源竞争，从而在碳源有限的条件下，使除磷和脱氮都达到一个最佳状态。2）回流量减少，大大强化了脱氮除磷的效果。一般的改良型aao工艺为了克服回流污泥中硝酸盐对脱磷效果的影响，在传统的aao工艺厌氧区前设一个回流污泥反硝化区（预缺氧区）。污水依次流过预缺氧段、厌氧段、缺氧区、好氧区，好氧段出水混合液内回流至缺氧区，二沉池回流污泥回流至预缺氧区。但一般改良型aao工艺没有克服回流污泥（包括混合液内回流）对进水营养物的稀释作用，导致实际水力停留时间偏低，产生了构筑物容积利用率低的弊端，从而降低了系统的浓度，同时浪费了大量碳源。3）对雨季超负荷合流污水的抗冲击能力。本工程雨季截留污水量约3m3/s，生物处理构筑物的处理能力qmax为2.26m3/s，多出了0.74m3/s的截流污水，若将该部分污水超越排放河道，将大大加重河道的污染程度，失去了敷设截流污水管网系统的作用，若该部分污水直接进入常规aao生物反应池，则会造成系统中的活性污泥包括硝化菌、反硝化菌、除磷菌被大量的进水冲走，加重二沉池的污泥负担，给系统的正常运行带来危害，减少了反应池活性菌种总量，破坏了系统的正常脱氮除磷功能，所以常规aao工艺在雨季接纳合流污水冲击后，系统恢复得很慢。而强化脱氮改良aao工艺设置了前后二段好氧区，在雨季合流污水量超过设计旱季污水量时，其超出部分直接超越至后段好氧区ⅱ，进行好氧曝气，并进入二沉池沉淀，该部分的合流污水量也经历了完整的二级处理，使雨季出水大大改善，更好的保护了水环境。同时，该部分污水直接进入后段好氧区ⅱ，减少内回流量，避免了对厌氧区、前置缺氧区、好氧区ⅰ、后置缺氧区的冲击，维持了硝化菌、反硝化菌、除磷菌的浓度和活性，维护系统的稳定性。其工艺流程如图2所示。4）应对进水水质变化的能力。当进水水质较淡时，多点进水碳源合理分配，一碳二用充分利用碳源，强化生物脱氮，辅以化学除磷。后置缺氧池可缓解工业废水对反硝化的影响，保证出水稳定达标。当进水水质较浓时，减少或取消内回流量，并通过调整内回流点，减少前置缺氧区容积，相应增加厌氧区容积，利用充足碳源，提高除磷功能，减少后续深度处理加药量，节省运行费用。也可根据进水水质的实际情况，灵活掌握好氧区ⅰ和后置缺氧区的停留时间分配和前后位置，达到处理目的。3.2污泥处理工艺根据规划及工程分析要求，光明污水处理厂的污泥拟先进行浓缩、脱水处理后外运，脱水后污泥含水率应小于80%，为远期的污泥后续处理处置创造条件，本工程污泥脱水后送至老虎坑垃圾处理厂进行焚烧。为了避免污泥中磷的释放，本工程设计拟推荐采用“污泥机械浓缩脱水方案”，污泥处理流程如图3所示。采用污泥机械浓缩脱水可以大大缩短污泥的停留时间，减少和避免污泥液中磷的释放。同时从污泥处理技术发展方向及污泥处理设施对环境影响等方面考虑，采用污泥机械浓缩脱水，可以大大减小臭气源的大气接触面积，减小对大气的影响和污染。3.3污水厂工艺流程光明污水处理厂工艺流程见图4所示。4工程设计（1）粗格栅及进水泵房粗格栅进水泵房一座，土建按远期规模25万m3/d设计，设备按近期雨季合流污水量3m3/s配置。粗格栅与进水泵房合建，平面尺寸21m×16.6m，地下埋深14.1m。粗格栅采用b=1800m格栅2套，栅隙20mm，安装角度为75°，功率3.0kw。进水泵房设6台潜水离心泵（5用1备），远期增加1台库备，单台流量q=752l/s，扬程h=17m，功率150kw。（2）细格栅及曝气沉砂池设计规模为25万m3/d一组，每组4座，细格栅及曝气沉砂池合建。平面尺寸49.90m×18.2m，细格栅宽2.0m，细格栅4套，栅隙6mm，安装角30°，功率2.5kw。曝气沉砂池共四格，平面尺寸为17.3m×25m。单格净宽4.0m，每格曝气沉砂池中分别安装φ350管式撇渣机1台和宽b=1000mm链板式刮砂机1台。曝气量按0.2m3空气/m3污水配置，安装4台罗茨风机（3用1备），单机风量15m3/min，风压4m，功率15kw。（3）初沉池初沉池每5万m3/d一组，共3组，每组2池，每池可单独运行。初沉池与生物反应池合建集约化布置，初沉池采用平流式沉淀池的形式，每池配置2套5m宽的链板式刮泥机，池长28m。初沉排泥斗内的污泥通过排泥管流至集泥槽，集泥槽内链板刮泥机排至初沉污泥泵房，每池设污泥泵2台（一用一备），q=12l/s，h=8.5m，功率2.0kw。（4）强化脱氮改良aao生物反应池生物反应池采用强化脱氮改良aao工艺，每5万m3/d一组，每组2池，aao生物反应池部分平面尺寸75.2m×57.2m×8.3m(2池总尺寸)，其中每座aao池中预缺氧区、厌氧区、缺氧区、好氧区共7个廊道，每廊宽8.0m（其中预缺氧区、厌氧区廊宽7.0m），长37m，设计有效水深7.0m。曝气器采用微孔曝气，单池最大供气量2500m3/min，气水比6.0：1。前置缺氧区、好氧区ⅰ、后置缺氧区和好氧区ⅱ的水力停留时间通过曝气器和搅拌器的优化布置和运行状况的交替变换、灵活调节，来满足污水厂的实际进水水质的变化，达标排放。在预缺氧区、缺氧区和厌氧区分别安装有水下搅拌器。（5）二沉池污泥泵房二沉池污泥泵房按5万m3/d规模设计，近期3座。每二座二沉池设污泥泵房一座，平面尺寸为9.7m×7.6m。污泥泵房内安装剩余污泥泵2台，采用潜水排污泵，单泵流量40l/s，扬程9m，二沉池采用间歇排泥，每天3班，每班4h。污泥泵房内还安装外回流污泥泵2台，配泵按回流比100％计，选用潜水轴流泵，单泵流量290l/s，扬程3.1m，水泵出水采用固定堰控制。（6）二沉池二沉池每5万m3/d规模一组，每组共2座二沉池。二沉池采用周边进水周边出水幅流式刮吸泥机的形式，直径36m，边水深4.5m，总停留时间3.8h。每座二沉池安装有水平管式吸泥机一套，功率0.37kw。（7）鼓风机房鼓风机房平面尺寸为44m×15m，土建按25万m3/d规模设计，设备近期按15万m3/d规模配置。鼓风机采用可调叶片单级离心风机，在溶解氧较高或处理量较小时可减少风量，降低风机能耗。鼓风机房内设6台鼓风机（5用1备），近期安装4台（3用1备），单台风量210m3/min，风压8.3m水柱，功率380kw。（8）加药间加药间平面尺寸为14m×10m，上层为溶解池，下层为贮液池。土建按远期25万m3/d规模设计，设备按近期15万m3/d规模配置。安装加药装置3套（2用1备），单泵流量150l/h，h=20bar，功率3.7kw。（9）abf自动反冲洗滤池abf自动反冲洗滤池1座，设计规模为15万m3/d，单池滤池单元面积为169.4m2。运行方式为：原水与混凝剂充分混合后进入絮凝池进行反应。絮凝反应池共1座，分3组，每组4格，第一格为快速搅拌池，每格分两池，单池平面尺寸为2.2m×2.2m，有效水深4.15m，反应时间约1.2min，后面三格为慢速搅拌池，单格平面尺寸为4.7m×4.7m，有效水深4.15m，单格反应时间约为2.6min。絮凝反应池与自动反冲洗滤池合建。絮凝反应池出水进入自动反冲洗滤池进行过滤，自动反冲洗滤池为连续运行的的完整过滤系统。其过滤原理与普通快滤池相似：源水自进水渠配水孔自上而下进入过滤区，滤料为双层滤料，过滤区分为一格格过滤单元，每一单元设单独的进水孔和出水孔。杂质被截留在滤料表面，出水通过渠底收集系统收集后汇至出水渠。（10）紫外线消毒池紫外线消毒池按15万m3/d规模设计，近期1座。紫外线消毒池平面尺寸为11.12m×11.0m，共设3个紫外线消毒廊道和1个超越廊道，每廊道宽2.4m，内设紫外线灯管88根，运行功率约为82kw。（11）污泥浓缩脱水机房及污泥料仓污泥浓缩脱水机房土建按25万m3/d规模设计，