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A2/O工艺的脱氮除磷分析

2019年02月22日 11:07:08

 
A2/O工艺是厌氧-缺氧-好氧生物脱氮除磷工艺的简称,一般适用于要求脱氮除磷的大中型城市污水厂。下面,我们通过A2/O工艺的脱氮除磷分析,来具体了解下该工艺。
 
南方某城市污水处理厂采用的多点进水的改良A2/O工艺,下面对该工程的运行进行探讨,以期获得此类污水处理厂的管理经验。该污水处理厂一期规模200,000t/d,工程于2004年正式运行。由于厂外配套管网尚未完善,目前该厂的处理量只有100,000t/d。该厂自运行以来,取得了较好的脱氮除磷效果。
 
1. 工艺流程
 
该工艺流程如图1所示。
 

 
2. 主要处理构筑物及设备
 
主要处理构筑物及设备如表1所示。其中生化池的预缺氧段、厌氧段、缺氧段和好氧段的容积分别为:1,420m3、5,760m3、7,180m3和34,580m3,各段的平面布置如图2所示。
 


 
3. 运行效果
 
该厂2004年开始正式运行,至今运行正常。其中,2005年1月份进水水质较差,故以该月的运行结果来考察其运行效果。该月运行结果与设计进出水水质如表2所示,由此表可知,2005年1月份进水BOD5、TN和NH4+-N均超出设计值,但仍取得较好的处理效果,出水各项指标均达到设计要求,尤其总磷的去除率达84.04%,说明多点进水的改良A2/0工艺强化了除磷,除磷脱氮效果较好。
 

 
4. 主要运行参数的调控
 
要获得良好的脱氮除磷效果,关键是对工艺中生化池各脱氮除磷反应单元的氧环境控制得当,以满足脱氮与除磷分别要求的缺氧/好氧和厌氧/好氧状态,还需要对工艺的其他主要运行参数进行控制,以取得较好的运行效果。
 
(1)溶解氧
 
改良A2/O工艺生化池中各脱氮除磷的反应单元的溶解氧控制是工艺控制的难点。
 
首先,预缺氧段的溶解氧控制与好氧2段的溶解氧控制存在矛盾。
 
为保证好氧段的硝化效果和为聚磷菌提供一个有氧环境以利于聚磷菌超量吸收磷,同时也使混合液进入二次沉淀池后不会因为缺氧反硝化而导致污泥上浮,一般好氧2段的DO要求在2.0mg/L以上。
 
但是,富含溶解氧的污泥从二次沉淀池回流至预缺氧段后会提高预缺氧段的溶解氧,抑制了预缺氧段的反硝化反应,当混合液进入后续的厌氧段时,带入的硝酸盐和溶解氧破坏厌氧段的厌氧环境,影响聚磷菌对磷的释放,不利于除磷。
 
其次,好氧2段的溶解氧控制和缺氧1段的溶解氧控制存在矛盾。
 
为了降低出水氨氮,需加大内回流比,但这样将使好氧2段中的溶解氧过多地带入缺氧1段,从而影响了缺氧段的反硝化反应。在工艺运行管理中,解决生化池预缺氧段与好氧2段溶解氧控制矛盾的措施是延长预缺氧段的水力停留时间。在运行中发现,预缺氧段中的溶解氧和停留时间相关,溶解氧随着停留时间延长而降低。因而通过调节进入预缺氧段的原污水的比例,使预缺氧段的原污水进水比例从设计的15%降至11%左右,就可以延长预缺氧段的水力停留时间,从而降低溶解氧浓度。
 
同样,厌氧段的原污水进水比例也从设计的70%降至67%左右。而缺氧1段的进水量提高至22%左右,污泥回流比保持不变,此时,关闭缺氧2段与好氧1段交接处的2根供气支管,用以增大缺氧段容积。
 
为了解决好氧2段与缺氧1段溶解氧控制的矛盾,在运行中采取在好氧2段中内回流水池附近实行递减供氧的措施,以减少回流水池内的溶解氧。在运行管理中摸索得到的较好的溶解氧调控范围为:预缺氧段、厌氧段和缺氧段宜在0.2mg/L以下;好氧2段控制在1.0mg/L以上,好氧1段控制在2.0mg/L以上。
 
(2) BOD5污泥负荷
 
生物除磷属高污泥负荷(F/M)、低污泥龄。这是因为磷的去除是通过排泥完成的。F/M较高时,SRT较小,剩余污泥排放量较多,因而在污泥含磷量一定的条件下,除磷量也较多。而生物硝化属于低负荷工艺。负荷越低,硝化反应就进行得越充分,NH4+-N向NO3--N转化的效率就越高。生物硝化是生物反硝化的前提,只有良好的硝化才能获得高效而稳定的反硝化。也就是说,生物脱氮属低污泥负荷系统。同步生物脱氮与除磷工艺所要求的污泥负荷存在矛盾。但脱氮除磷工艺可以以脱氮为重点,也可以以除磷为重点,当然也可以两者兼顾。在两者兼顾时,F/M一般应控制在0.1~0.15kgBOD/(kgMLVSS·d)。
 
该污水厂采用的改良A2/0工艺,污泥负荷(F/M)的较好运行范围与上述一致。当污泥负荷处在0.17~0.26kgBOD5/(kgMLVSS·d)时,就必须控制好溶解氧和污泥龄。在该范围内污泥负荷越高,所需要的氧供应速率也就越高,目的是为了避免微生物在降解大量的有机物时好氧池中的溶解氧骤降而影响硝化反应以及聚磷菌的吸磷;同时,在该污泥负荷范围内,要控制得当的污泥龄,理论上高污泥负荷需要较短的污泥龄,以排放较多的剩余污泥量,从而获得较高的除磷量,但也可以适当延长污泥龄,以通过减少排泥提高曝气池中的污泥浓度,降低污泥负荷。当污泥负荷在0.17~0.26kgBOD5/(kgMLVSS·d)时,好氧2段溶解氧最好控制在1.0mg/L以上,污泥龄至少大于7d。
 
(3) 污泥龄
 
生物除磷需要短的污泥龄,但不能太短。而生物脱氮需要长的污泥龄。同步生物脱氮除磷工艺当以除磷为重点时,污泥龄一般控制在7~10d,当以脱氮为重点时,污泥龄一般控制在至少8d以上,若两者兼顾,污泥龄一般控制在8~12d。该污水厂的改良A2/O工艺运行的较好的污泥龄范围为6~12d。如果污泥龄处在13~15d且运行效果不好,就该注意污泥负荷和溶解氧的控制。若是负荷过高而影响了处理效果,则不能通过减少排泥来增长污泥龄以降低污泥负荷,因为13~15d的污泥龄已经偏长且不在污泥最佳的范围,此时,需对供氧速率进行调控。
 
(4) 内回流比与外回流比
 
内回流比与脱氮效率有关。内回流比越大,回流至缺氧段的硝酸盐越多,系统总的脱氮效率就越高,出水TN就越低。但从另一方面来看,内回流比太高,通过内回流自好氧段的混合液带至缺氧段的溶解氧就多,造成缺氧段溶解氧升高,影响反硝化反应的进行,对脱氮不利。此外,内回流比高,回流泵的能耗也大。理论上内回流比一般在200%~500%之间。该污水厂的运行内回流比采用200%,此时已达到设计所要求的脱氮效率。
 
外回流的污泥回流至预缺氧段,回流污泥维持着生化反应池各段的污泥浓度,从而保证生化反应的顺利进行。当好氧池中溶解氧不富裕时,如果外回流比R太小,会使活性污泥在二次沉淀池中的停留时间增长,容易导致二次沉淀池内反硝化引起污泥上浮或聚磷菌在二次沉淀池内遇到厌氧环境引起磷的二次释放;相反,当好氧池中溶解氧充足时,如果外回流比R太大时,一方面回流污泥中携带的溶解氧增多,影响了预缺氧段和厌氧段的氧环境;另一方面,较大的外回流比缩短了污泥在厌氧段的实际停留时间,从而影响厌氧段中聚磷菌对磷的释放。该污水A2/O工艺运行外回流比调控范围在45%~50%之间。
 
我们在分析了A2/O工艺的脱氮除磷后,知道A2/O工艺可以同时完成有机物的去除、硝化脱氮、磷的去除等功能。在实践中遇到该工艺,还需要进行具体问题具体分析,在整体上把握才能有的放矢。
 
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