改良a2o工藝在西朗污水處理廠一期的應(yīng)用

改良a2o工藝在西朗污水處理廠一期的應(yīng)用

脫氮和磷分離技術(shù)一直是污水處理領(lǐng)域的研究熱點。A2/O工藝由于可實現(xiàn)同步脫氮除磷且工藝簡單而得到迅速發(fā)展,但其缺點是,硝化菌、反硝化菌和聚磷菌在有機負(fù)荷、泥齡及碳源需求上存在著矛盾和競爭,很難在同一系統(tǒng)中同時獲得氮、磷的高效去除,阻礙了其推廣應(yīng)用。因此,研究者們對此工藝進行了大量的改進,出現(xiàn)了一系列的改進工藝,如UCT、MUCT、JBH、倒置A2/O、改良A2/O、Dephanox等工藝。其中,改良A2/O工藝綜合了A2/O工藝和改良UCT工藝的優(yōu)點,具有脫氮除磷效果好、運行穩(wěn)定、管理方便、污泥肥效高等優(yōu)勢,已在城市污水處理廠中得到廣泛應(yīng)用。筆者介紹了改良A2/O工藝在西朗污水處理廠的應(yīng)用情況。1截污干管及與周邊水泵的布置西朗污水處理系統(tǒng)工程項目(一期)的服務(wù)對象是廣州市芳村區(qū)及海珠區(qū)部分地區(qū),服務(wù)面積超過50km2(其中芳村區(qū)為42.6km2),服務(wù)人口超過60萬(其中芳村區(qū)為40萬)。一期工程包括西朗污水處理廠和與之配套的28km截污干管及沿線5座泵站。西朗污水處理廠(一期)占地113033m2,設(shè)計處理能力為20×104m3/d,主體工藝為改良A2/O工藝,2004年4月30日啟動運行。另外,該廠還進行了ISO14001環(huán)境管理體系認(rèn)證及清潔生產(chǎn)審核,使得整個污水處理達(dá)到“節(jié)能、降耗、減污、增效”的目的。該廠的進水主要包括生活污水和生產(chǎn)廢水,主要污染物為BOD5、COD、SS、TP、NH3-N、TN,根據(jù)一年的統(tǒng)計數(shù)據(jù),進水BOD5、COD、SS、TP、NH3-N和TN的平均濃度分別為99.5、167、119、2.79、19.4、26.9mg/L.2級紫外消毒系統(tǒng)處理該污水處理廠的工藝流程見圖1。污水先經(jīng)格柵去除大顆粒懸浮物,再泵入圓形渦流沉砂池進行物理處理;然后進入改良A2/O工藝,利用微生物降解水體中的有機污染物并脫氮除磷;之后進入沉淀池,利用重力作用使活性污泥與處理水分離,并使污泥得到一定的濃縮,采用中進周出的幅流式沉淀池;最后,經(jīng)紫外消毒系統(tǒng)消毒后將出水排入河中。采用粗、細(xì)兩道格柵,粗格柵柵距為50mm,細(xì)格柵柵距為6mm;渦流沉砂池的直徑為7.3m,池深為6m;沉淀池直徑為50m,周邊處水深為6m;紫外消毒系統(tǒng)采用中壓紫外燈。改良A2/O工藝流程見圖2。改良A2/O工藝由預(yù)缺氧段、厭氧段、缺氧段和好氧段組成,各段容積分別為1420、5760、7180、34580m3。污水按一定比例分別進入預(yù)缺氧池及后續(xù)的厭氧池和缺氧池,解決了缺氧池反硝化碳源不足的問題,提高了脫氮效果。預(yù)缺氧池可以保證厭氧池的厭氧條件,進而保證了厭氧池聚磷菌的釋磷能力,增強了后續(xù)好氧條件下的吸磷能力,從而提高除磷效果。污泥從沉淀池回流到預(yù)缺氧池,缺氧池接收好氧池的回流混合液,這樣可使污泥的脫氮和混合液的脫氮完全分開,進一步減少硝酸鹽進入?yún)捬鯀^(qū)的可能性,提高脫氮效果。3工藝應(yīng)用效果對該污水處理廠進行了一年的跟蹤監(jiān)測,其對污水的處理效果見表1。由表1可知,改良A2/O工藝對碳、氮、磷達(dá)到了較好的同步去除效果,出水水質(zhì)達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918—2002)的一級B標(biāo)準(zhǔn)。3.1生活污水中cod5的去除考察了系統(tǒng)對BOD5的去除效果。結(jié)果表明,污水處理廠的進水BOD5濃度波動幅度較大,大致在25~275mg/L范圍內(nèi)變化,但出水BOD5比較穩(wěn)定,基本在10mg/L以下,對BOD5的平均去除率在90%以上。這表明,對于以生活污水為主的城市污水,其中的可生物降解有機物濃度較高,平均進水BOD5濃度達(dá)到了100mg/L左右;改良A2/O工藝對城市污水中的BOD5具有較好的去除效果,并有一定的抗沖擊負(fù)荷能力。3.2次改造工藝時出水的氨氮濃度系統(tǒng)對氨氮的去除效果見圖3。由圖3可知,在全年運行過程中,進水氨氮濃度大致在6~32mg/L的范圍內(nèi)波動,夏季時進水的氨氮濃度相對較低,這可能是由于夏季氣溫較高,部分氨氮轉(zhuǎn)化為氨氣而揮發(fā)掉,導(dǎo)致污水中的氨氮濃度比其他季節(jié)低。經(jīng)改良A2/O工藝處理后,其出水氨氮濃度基本在2mg/L以下,但前期出水氨氮有一定的波動,運行100d后,出水水質(zhì)趨于穩(wěn)定。這表明改良A2/O工藝中的微生物已完全適應(yīng)了污水環(huán)境,產(chǎn)生了大量的優(yōu)勢硝化菌種,抗沖擊負(fù)荷能力增強。3.3效果好,n系統(tǒng)對TN的去除率維持在60%左右(見圖4)。這可能是因為,運行期間反應(yīng)池的好氧區(qū)曝氣量不足,致使池中的溶解氧濃度較低,導(dǎo)致有機物降解不徹底,有機氮氨化及氨氮硝化程度降低,對TN的去除率自然下降。氮的去除主要發(fā)生在缺氧段,缺氧段的反硝化效果與回流混合液所帶入的碳源量有關(guān),而碳源量又與進水BOD5及進入?yún)捬醵蔚腘Ox-N量有關(guān),即進水BOD5濃度越高,反硝化效果就越好;由二沉池回流至預(yù)缺氧池的NOx-N濃度越低,進入?yún)捬醵蔚腘Ox-N濃度就越低,對進水中碳源的消耗量就越少,則帶入缺氧段的碳源量就越多,反硝化效果就越好,從而系統(tǒng)的脫氮效果就越好。系統(tǒng)對TP的去除率較高,全年的平均去除率達(dá)到了80%左右,但去除效果有一定的波動。Mulkerrins等系統(tǒng)地歸納了影響生物除磷的因素,包括污水組分、揮發(fā)性脂肪酸(VFA)、陽離子(Mg2+、K+、Ca2+等)、溫度、污泥沉降性能、DO、厭氧釋磷、二次釋磷、磷負(fù)荷、pH等,其中對系統(tǒng)影響較大的是污水組分,而多點進水改善了這方面的缺陷,為除磷提供了充足的碳源,強化了除磷效果。沉淀池的污泥回流至預(yù)缺氧池,經(jīng)內(nèi)源反硝化后,去除了其中的硝態(tài)氮,為厭氧池創(chuàng)造了無分子態(tài)和化合態(tài)氧的純厭氧條件,從而使得聚磷菌在厭氧池能快速吸收底物中的揮發(fā)性有機酸并合成PHA,同時釋放出磷;在缺氧池和好氧池,聚磷菌分別以硝態(tài)氮和氧氣為電子受體,通過消耗體內(nèi)的PHA過量吸收磷,并合成糖原;在后續(xù)的2#好氧池中,聚磷菌利用體內(nèi)剩余的PHA繼續(xù)吸磷,使出水的TP濃度進一步降低,保證了系統(tǒng)良好的除磷效果。4投資及運行費用整個建設(shè)系統(tǒng)包括污水處理廠、5個沿線泵站和長約28km的污水截流管網(wǎng),總投資為9.85億元,廠內(nèi)投資約3億元,處理水量按20×104m3/d計,則投資費用約為1500元/m3。運行費用主要包括電費、人工費和污泥處置費等。主要用電設(shè)備為格柵、泵、曝氣設(shè)備、紫外燈,電耗約為0.23元/m3[電費按0.65元/(kW·h)計],再加上人工費、污泥處置費等其他費用,整個污水處理的運行費用約為0.4元/m3。5廢水水質(zhì)、水量、水質(zhì)西朗污水處理廠以改良A2/O工藝為主體工藝,經(jīng)一年的連續(xù)監(jiān)測結(jié)果表明,對BOD5、COD、氨氮、TN、TP的平均去除率分別為93.5%、84.7%、96.9%、61.5%、78.9%,出水BOD5、COD、氨