污水处理厂多模式A/A/O工艺运行优化探讨

2022-09-12

实现“节能减排”目标是中国政府向世界做出的庄严承诺, 是阻止全球变暖的实际举措。“节能减排”也是贯彻落实科学发展观, 构建社会主义和谐社会的现实需要, 污水处理厂担负着节能减排的重任, 责任重大、使命光荣。随着对城市污水处理厂出水水质要求的提高, 很多已建成的污水处理厂迫切需要进行升级改造。目前, 部分污水处理厂对其二级出水辅以化学絮凝法以改善除磷效果, 这既增加了污水处理成本, 同时也增加了污泥处理与处置的难度。本文通过由上海市水务局立项, 上海市建委资金资助的“白龙港污水厂启动调试与运行优化工艺中试试验研究”项目深入探讨多模式A/A/O工艺的运行优化。多模式A/A/0工艺因其流程简单, 并具有良好的脱氮除磷效果, 在新建城镇污水处理厂和老厂的升级改造中具有十分广阔的应用空间。

1 A/A/O工艺原理及其特点

A/A/O工艺, 又叫A2/O, 是由厌氧池/缺氧池/好氧池/沉淀池系统所构成, 是在除磷工艺基础上, 在厌氧反应器之后增设一个缺氧反应器, 并使好氧反应器中的混合液回流至缺氧反应器, 使之反硝化脱氮。

1.1 A/A/O工艺原理

A/A/O生物脱氮除磷工艺是活性污泥工艺, 在进行去除BOD、COD、SS的同时可生物脱氮除磷, 在好氧段, 硝化细菌将入流污水中的氨氮及由有机氮氨化成的氨氮, 通过生物硝化作用, 转化成硝酸盐;在缺氧段, 反硝化细菌将内回流带入的硝酸盐通过生物反硝化作用, 转化成氮气逸入大气中, 从而达到脱氮的目的。A/A/O工艺, 是厌氧/缺氧/好氧组合, 是A/O工艺的发展。水中的氨氮, 在充氧的条件下 (O段) , 被硝化菌硝化为硝态氮, 大量硝态氮回流至A段, 在缺氧条件下, 通过兼性厌氧反硝化菌作用, 以污水中有机物作为电子供体, 硝态氮作为电子受体, 使硝态氮波还原为无污染的氮气, 逸入大气从而达到最终脱氮的自的。A (Anaerobic) 是厌氧段, 用与脱氮除磷;O (Oxic) 是好氧段, 用于除水中的有机物。

1.2 A/A/O工艺的主要特点

(1) 缺氧区位于工艺系统首端, 优先满足反硝化碳源需求, 强化了处理系统的脱氮功能; (2) 所有的回流污泥全部经过完整的厌氧释磷与好氧吸磷过程, 具有“群体效应”, 同时聚磷菌经过厌氧释磷后直接进人生化效率较高的好氧环境, 其在厌氧状态下形成的吸磷动力可以得到充分利用, 提高了处理系统的除磷能力; (3) 通过取消初沉池或缩短初沉池停留时间, 不仅增加了系统脱氮除磷所需的碳源, 而且提高了处理系统内的污泥浓度, 强化了好氧区内的同步反硝化作用, 进一步缓解了处理系统内的碳源矛盾, 提高了处理系统的脱氮除磷效率; (4) 将常规A2/O工艺的混合液回流系统与污泥回流系统合二为一组成了唯一的污泥回流系统, 工艺流程简捷, 运行管理方便, 占地面积减少;五是与常规A2/O工艺相比, 倒置AAO工艺的流程形式和规模要求与传统法工艺更为接近, 在老厂改造方面更具推广优势。

1.3 A/A/O工艺存在的问题

(1) 由于没有独立的污泥回流系统, 从而不能培养出具有独特功能的污泥, 难降解物质的降解率较低; (2) 若要提高脱氮效率, 必须加大内循环比, 因而加大运行费用。此外, 内循环液来自曝气池, 含有一定的DO, 使A段难以保持理想的缺氧状态, 影响反硝化效果, 脱氮率很难达到90%; (3) 受水力停留时间 (硝化>6h, 反硝化<2h) 、循环比MLSS (>3000mg/L) 、污泥龄 (>30d) 、N/MLSS负荷率 (<0.03) 、进水总氮浓度 (<30mg/L) 等影响因素影响较大。

2 A/A/O工艺过程优化

在白龙港中试试验中我们采用了倒置A/A/O模式、正置A/A/O模式、脱氮A/O模式和除磷A/O模式等多种模式, 以便根据实际水质与运行状况调节各组团进水量、进水位置、混合液回流位置和回流量从而实现水量分配和运行模式的切换。根据试验我们得出以下几点经验和总结。

2.1 溶解氧优化与控制

在活性污泥培养初期, 微生物未增长需氧量少, 因此将供气量调小, 甚至可以通过空气排水阀放掉部分空气, 防止曝气池上出现过多的泡沫。如果泡沫量过大, 影响调试运行, 可采用间歇曝气, 一般停曝气时间控制在4h~8h之间。

2.2 气候及水温的优化与控制

由于各城市地理环境不同, 其气候、气温也不一样。对于南方城市, 四季温差较小年平均水温约20℃, 夏季最高水温约29℃冬季最低月平均水温15℃。一般来说, 水温>15℃对于微生物处理效率影响不大, 一年四季都可以进行调试。

2.3 溶解氧的优化与控制

对于A/A/O工艺, 厌氧池、好氧段的溶解氧是保证聚磷菌对磷的充分释放与吸收的重要条件;控制缺氧段、好氧段的溶解氧值是影响硝化与反硝化是否彻底脱氮的一个重要因素。一般好氧段溶解氧控制在1.5~2.5mg/L之间。如果好氧区溶解氧下降, 说明曝气不足。缺氧段溶解氧控制在0.5mg/L以下, 如果溶解氧较高, 说明内回流比值过大。厌氧池中的溶解氧控制在0.2mg/L以下。当出现溶解氧过高, 检查外回流比配置是否合理或者搅拌强度是否过大导致将空气中的氧复原至水中。

2.4 F/M (B O D负荷) 的优化与控制

在污水厂调试初期, 由于活性污泥数量不足, B O D 5负荷大于0.3 k g B O D 5/ (kg MLVSS·d) , BOD5去除率低, 脱氮效果不足30%, 当BOD5负荷逐渐接近0.3kg BOD5/ (kg MLVSS·d) , BOD5去除率可达90%, 硝化效率明显提高, 脱氮效果可达到70%。当系统污泥负荷继续降低到0.1 5 k g B O D 5/ (kg MLVSS·d) 时, 脱氮效率变化不大, 这是由于有机物和氮的比值一定的缘故。当BOD5负荷小于0.1kg BOD5/ (kg MLVSS·d) 时, BOD5去除率及脱氮效率反而降低。这是由于进水有机物少, 微生物处于饥饿衰老状态, 活性污泥絮体解体, 絮凝性变差, 沉降性能恶化, 导致出水混浊。因此, 在实际运行中保持适中的污泥负荷是有必要的。

2.5 污泥龄的优化与控制

对于A/A/O工艺, 污泥龄的控制是脱氮除磷运行的重要参数。当进水量及水质恒定时, 需要合理控制剩余污泥的排放量, 调节MLSS的浓度。通常在冬季运行时, 控制MLSS在3500mg/L左右, 污泥负荷为0.1kg BOD5/ (kg MLVSS·d) 左右, SRT控制在12d左右;在夏季运行时控制MLSS在2000mg/L左右的低浓度运行, 污泥负荷为0.18kg BOD5/ (kg MLVSS·d) 左右, SRT控制在8d以下运行效果较好。

摘要：分析了A/A/O工艺的主要特点、原理及存在的不足, 深入探讨了多模式A/A/O工艺过程优化, 对提升污水处理厂污水处理能力, 提高节能减排效益具有十分重要的现实意义。

关键词：A/A/O工艺,调试运行,溶解氧,除磷