此文档下载后即可编辑
基于倒置A2/O工艺处理低碳源污水强化脱氮综合调控技术研究
摘要：重庆市某大型污水处理厂采用倒置A2/O工艺处理低碳源城市污水。针对运行存在的反硝化能力不足，脱氮除磷效果不好和2007年调控技术的缺陷进行了强化脱氮综合调控技术的生产性试验研究。在2008年常温高温季节采取投加垃圾渗滤液（投配率为0.1%）、缩短初沉池HRT为原来的1/3、提高MLSS到
4500mg/L、设置好氧第1段为反硝化过渡段及提高回流比等措施后，增加可利用碳源15%以上，出水NH3-N为2.5mg/L，对NH3-N的去除率为90%；出水TN为17 mg/L，对TN的去除率提高至54%，单位电耗减少15%至0.22kW·h。在2008~2009年低温季节采用提高MLSS到6000mg/L，控制好氧区DO在1.2mg/L左右等措施，出水NH3-N为3mg/L，对NH3-N的去除率为88%；出水TN为15.5mg/L，对TN的去除率为62%。
关键字：倒置A2/O工艺；低碳源；强化脱氮；温度；综合调控
我国南方城市人均生活用水量大，其中洗涤、淋浴用水量占80%左右，加之南方城市雨水较多，而且排水系统多为合流制。此外，地下水渗入排水管内，化粪池的不合理设置，使得大部分城市污水浓度较低，CODcr一般为200mg/L，有的甚至更低[1]，难以满足系统高效脱氮对碳源的要求。倒置A2/O工艺具有缺氧段优先得到碳源，污泥回流至缺氧段，缺氧段污泥浓度高，单位池容的反硝化速率明显提高，反硝化作用能够得到有效保证[2~3]，回流的所有污泥全部经历完整的释磷、吸磷过程，系统的除磷效果也更好的特点，使得该工艺已成为三峡库区污水处理厂的典型工艺，应用较多。本文通过对某大型污水处理的倒置A2/O工艺的强化脱氮的综合调控技术的研究，实现低碳源污水处理稳定达标排放，可为我国城市污水处理厂的调控运行提供借鉴。 1.试验场地及方法
试验以重庆市某大型污水处理厂为基地，该厂污水日处理能力为60×104m3/d，雨季135×104m3/d，目前已处于满负荷运行状态，正在进行三期20×104m3/d扩建工程。该厂采用倒置A2/O
生物脱氮除磷工艺（见图1），其中初沉池与二沉池均为平流式沉淀池，好氧区由3段廊道构成。
至污泥浓缩池进厂污水粗格栅进水泵房细格栅旋流沉砂池初沉池·溢流井缺氧池溢流剩余污泥至污泥浓缩机厌氧池内回流好氧池Fe3+加氯消毒计量二沉池出水污泥回流图1 污水处理厂工艺流程 Fig.1 Flow chart of wastewater treatment process
该厂进出水质情况见表1，可知进水水质变化较大，与设计值相差甚远，对于脱氮工艺来说通常要求BOD5/TN>4.0，从上表中可以看出该厂的进水BOD5/TN为2.5左右，属于低碳源污水。
表1 污水处理厂进、出水水质
Tab.1 Designed wastewater
quality condition ( mg·L-1) 项目 设计值 平均值 CODCr BOD5 360 240 180 100 SS 250 320 TP 5 5.4 NH3-N 35 26.2 TN 45 43
注：出水水质执行GB18918-2002标准的一级B标准
初期运行BOD5、CODCr、SS、去除效果较好，均能持续稳定达标。NH3-N出水始终稳定在0.5mg/L左右，去除率达95%以上。但TN、TP出水严重超标，平均去除率仅在37%、40%，反硝化能力相对不足。
通过2007年控制好氧第3段为过渡段，延长反硝化区长度等工艺调控，TN、TP能够满足达标，但存在好氧第3段由于曝气控制不精确，导致在该区域污泥浓度变化较大，影响在线MLSS仪表的准确监测，偶尔还会出现死泥上浮现象，导致出水SS超标。为使得出水能够长期稳定达标，2008年进行了常温高温、低温两种条件下的生产性试验。
2.常温高温季节强化脱氮综合调控及效果分析 2.1常温高温季节强化脱氮综合调控技术 2.1.1优先利用碳源脱氮与辅助化学除磷
由于氮的性质决定其难以经济的通过化学方法去除，而TP较容易通过化学沉淀去除。故采取优先利用有限的碳源满足TN的生物去除，采取生物脱氮除磷为主，辅助化学除磷的生物-化学协同作用技术。目前每天投加2.4吨左右有效液态聚铁盐除磷剂，在曝气池出水处投加，利用跌水能量充分混合辅助除磷。 2.1.2 碳源的补充与有效利用
（1）缩短初沉池HRT增加系统利用碳源 初沉池在去除原水中的部分悬浮固体的同时，也导致了大量碳源的去除。该厂采取每座初沉池开启6格中的2格的措施，HRT由1.69hr缩短到0.56hr。使进入A2/O池的可利用碳源量得到增加。
（2）外加碳源投加垃圾渗滤液
该厂从2007年起开始投加当地某垃圾填埋场的渗滤液，每天根据进水水质情况，选择性地投加某垃圾填埋场的渗滤液400t，投配率为0.1%（垃圾渗滤液投加量与污水日处理量之比）。同时为了保证均匀的投加到污水中，投加点选择在初沉池进水渠道处。
2.1.3 运行工况调整
（1）延长反硝化段长度（设置好氧——缺氧过渡段） 2008年将好氧——缺氧过渡区调整到好氧第1段，延长反硝化时间，调整段长度根据NH3-N沿程硝化情况试验确定。由于好氧池缺少搅拌器，为了防止第1段污泥的下沉堵塞微孔曝气头和造成污泥老化，通过调整曝气支管的阀门开启度来控制曝气量，使活性污泥处于悬浮状态，同时对第三段内回流区域实施DO控制。
（2）提高系统污泥浓度
该厂的MLVSS/MLSS在0.3~0.45之间，低于一般污水厂的0.7。采用设计的污泥浓度3300mg/L运行，实际的可挥发性污泥浓度（MLVSS）偏低，难以保证系统反硝化菌的量。故系统采用较高的MLSS 4500~5000mg/L。
（3）提高回流比
只有将尽可能多的硝酸盐态氮回流到前置缺氧区，反硝化作用才可以进行，才能够得到较高的氮去除率。研究表明单纯加大污泥回流比单纯加大污水回流的TN去除效果好，故该厂内回流比、外回流比分别调整为200%与100%，其中外回流比的增大幅度大于硝化液回流比。 2.2.结果与分析
2.2.1 倒置A2/O池中碳源有效利用情况
垃圾渗滤液中由于具有较高的含碳量，这使得利用其作为污水处理的补充碳源具有一定的可行性[4]。垃圾渗液浓度波动很大，该厂接受的渗滤液属于早期渗滤液，经过抽样监测CODcr为5000～8000mg/L，NH3-N为400～1000mg/L。渗滤液CODcr/TN为7~15，高于该厂进水中的CODcr/TN值，因此可为城市污水处理补充部分碳源，同时为垃圾填埋场渗滤液处理系统容量不足提供了一个解决方法。当投加量超过一定范围时，垃圾渗滤液中所含重金属、有毒有机物等会对活性污泥造成一定的毒害。该厂在渗滤液投配率为0.1%左右时，生物反应池中活性污泥表现为絮凝体较大，具有良好的吸附和沉降性能[5]。
通过对初沉池进出口处CODcr值的多次监测（监测数据见表2），前3次是每座池子6格全开时CODcr的平均去除率为35%左右，后3次是在关闭其中的4格后，CODcr的平均去除率减少到20%左右，进入生化池中的COD浓度提高了15%。
表2 初沉池缩短停留时间前后进、出水CODcr变化情况
Tab.2 Change of CODcr before and after shorten Primary
sedimentation tank HRT 初沉池进水初沉池出水去除率（%） CODcr CODcr 第一次 260 172 33.8 第二次 370 240 35.1 第三次 294 180 38.7 第四次 277 225 18.7 第五次 388 302 22.1 第六次 402 320 20.3 没有选择完全超越初沉池，主要是考虑到该厂的旋流沉砂池对细砂的去除效果不佳。在开启初沉池格数的1/3，既可以补充监测次数
部分碳源，又可以弥补沉砂池缺陷。 2.2.2 对NH3-N的去除效果
在采取以上措施后，对2008年12个月NH3-N进、出水月平均值进行统计分析，系统对NH3-N的去除率在90%左右。实际进水中NH3-N浓度波动较大，但出水NH3-N浓度基本在2.5mg/L左右，说明在硝化区容积减少的情况下，系统仍然具有很强的抗NH3-N冲击负荷能力。好氧段内的硝化菌在与异养菌的在竞争中成为优势菌，另外MLSS一直维持在4500mg/L左右的高浓度，有大量的硝化菌聚集，为实现高效硝化创造条件。 2.2.3 对TN的去除效果
从TN的去除效果的图2中可以看出，2008年TN平均去除率在54%左右，取得了较好的脱氮效果，出水TN在17mg/L左右，其中年初低温季节脱氮效果较差。
脱氮效果大幅度提高的原因分析如下，通过工艺调整，为系统补充了碳源，有利于激发反硝化菌脱氮潜能。同时工艺中缺氧段置于整个生物反应池的最前端，该厂进水直接进入缺氧区，优先满足了反硝化脱氮对碳源的要求。在较高的活性污泥浓度下，为硝化和反硝化同步进行提供了有利条件[6]。该厂好氧段污泥浓度4500mg/L，DO控制在1.5mg/L，有研究表明[7~8]，在污泥浓度较高的情况下，控制好氧池内DO值在1~3mg/L时，可以观察到好氧 进水TN浓度50出水TN浓度TN去除率706050302010010.3进出水TN浓度（mg/L）40302010TN去除率（%）40234567891011012时间（月份）
3 2008年TN去除效果0.25h电耗/kw·0.20.15 图2 2008年对TN去除效果
图3 2008年单位污水平均电耗
Fig.2 TN removal in system in 2008 Fig.3
0.1123456789101112月份
基于倒置A2O工艺处理低碳源城市污水强化脱氮综合调控技术研究(完整资料).doc
