改良A2/O工藝在城市污水中的應(yīng)用
摘要：針對(duì)石家莊市橋西污水處理廠二期工程采用的改良A2/O工藝的3種不同工況，并結(jié)合該廠污水處理工藝流程和實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行了論述。運(yùn)行結(jié)果表明：改良A2/O處理效果穩(wěn)定，除磷脫氮效果明顯，適宜應(yīng)用于大型污水處理廠，經(jīng)過二級(jí)處理，出水能夠達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，三級(jí)處理后可作為中水回用。
關(guān)鍵詞：A2/O工藝；除磷；脫氮；工藝調(diào)控
石家莊市橋西污水處理廠（以下簡(jiǎn)稱橋西污水處理廠）二期工程總投資4．6億人民幣，占地9 061m2，收水范圍包含了京廣鐵路以西、石太電氣化鐵路和北泄洪渠以東、銀岐高速公路以南所有城市污水，服務(wù)范圍為94．7km2，設(shè)計(jì)日處理能力為20萬t，采用改良生物除磷脫氮處理工藝，出水達(dá)到國(guó)家《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)（以下簡(jiǎn)稱一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)），設(shè)計(jì)的進(jìn)出水水質(zhì)見表1［1-2］。該廠已于2009年8月試運(yùn)行。
表1 石家莊市橋西污水處理廠二期工程設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)
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1 A2／O工藝原理介紹
原污水及從二沉池回流的部分含磷污泥首先進(jìn)入?yún)捬醭兀瑸榫哿拙M(jìn)行充分的磷釋放提供必要的停留空間和適合的環(huán)境條件，從而提高系統(tǒng)除磷能力，同時(shí)還可以改善污泥的沉降性能；在缺氧池中，反硝化細(xì)菌利用污水中的有機(jī)物作碳源，將回流混合液中帶入的NO3-N和NO2-N還原為N2從系統(tǒng)排除；在好氧池中，有機(jī)物被最終氧化分解，NH3被氧化成NO3-N，并且通過聚磷菌的超量吸收達(dá)到了去除系統(tǒng)中磷的目的［3］。好氧池完成氨氮的硝化過程，缺氧池則完成脫氮功能，厭氧池和好氧池聯(lián)合完成除磷功能。
2 改良A2／O工藝流程
2．1 采用改良A2／O工藝的原因
在原有的運(yùn)行條件下，由于外回流污泥中NO3-N的引入，將破壞厭氧池的厭氧環(huán)境，另外，由于聚磷菌厭氧釋磷和反硝化菌還原NO3-N都需要利用有機(jī)碳源，但是，聚磷菌在和反硝化菌競(jìng)爭(zhēng)碳源的過程中屬于弱勢(shì)菌群，要等NO3-N反硝化完成后才開始磷的釋放，這就影響了磷的厭氧釋放，從而影響了后續(xù)過程中磷的吸收，使除磷效果下降。
2．2 改良A2／O工藝流程圖
為滿足生產(chǎn)運(yùn)行需要，橋西污水處理廠擴(kuò)建二期工程采用了改良A2／O工藝，即生物池包含前置反硝化段、厭氧段、第1缺氧段、第1好氧段、第2缺氧段、第2好氧段6段。工藝前端設(shè)置前置反硝化段，其主要目的是在原水碳源不充足時(shí)，在充分脫氮的同時(shí)，還能達(dá)到很好的除磷效果。原水碳源不足導(dǎo)致了出水中NO3-N濃度較高，大量的NO3-N 隨回流污泥進(jìn)入前置反硝化段并進(jìn)行反硝化，消耗水中的BOD，抑制了厭氧段磷的有效釋放，在好氧段磷的吸收作用就不能很好的完成，導(dǎo)致了除磷效果不佳。因此在工藝最前端設(shè)置反硝化段，全部回流污泥和約10％～30％的進(jìn)水量進(jìn)入前置反硝化段中，利用部分進(jìn)水中的可快速分解的有機(jī)物作碳源去除回流污泥中的NO3-N，從而為后續(xù)厭氧池聚磷菌的釋磷創(chuàng)造了良好條件。
改良A2／O工藝流程圖如圖1所示。
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圖1 工藝流程簡(jiǎn)圖
3 生物池的除磷脫氮過程
3．1 生物池運(yùn)行中脫氮處理方式
1）若原水中的碳源很不充足，利用原水中的碳源所能完成的反硝化率小于50％，利用混合液外回流完全可滿足反硝化率的要求時(shí)，取消第1缺氧池和污泥回流，所有容積全部作為前置反硝化段。
2）若原水中的碳源很不充足，利用原水中的碳源所能完成的反硝化率大于50％，利用外回流不能完全滿足反硝化的要求時(shí)，開啟污泥內(nèi)回流系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)措施，前置反硝化段部分容積兼作第1缺氧段。
3）若原水中的碳源很充足，利用原水中的碳源可滿足脫氮的要求，可超越第2缺氧池和第2好氧池，不投加外部碳源，此時(shí)生物池就變成了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的倒置式A2／O工藝。
4）若出水TN不作為控制指標(biāo)要求時(shí)，也可超越第2缺氧池和第2好氧池。
3．2 污水中的除磷過程
磷在水中存在形式主要以磷酸鹽、聚磷酸鹽和有機(jī)磷的形式存在。橋西污水處理廠除磷工藝采用生物除磷加化學(xué)除磷，利用聚磷菌在厭氧條件下釋放磷，在好氧條件下過量吸收磷，把大量的磷吸收在微生物體上，通過對(duì)污泥的處理達(dá)到除磷的目的。采用改良A2／O工藝，部分磷通過二沉池剩余污泥排放被去除，為達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)中出水磷的低含量要求，通過三級(jí)處理（混凝、沉淀過程），對(duì)水中剩余磷進(jìn)一步處理，保證出水中的總磷達(dá)到一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)。在生物除磷過程中，還要注意控制水中硝態(tài)氮的含量，因?yàn)榫哿拙跓o游離氧的情況下可以利用硝態(tài)氮中的氧進(jìn)行氧化反應(yīng)還原硝態(tài)氮為氮?dú)饣蛉趸钱?dāng)厭氧段混入大量硝酸鹽時(shí)，一部分易降解的碳源被反硝化利用，對(duì)于聚磷菌會(huì)產(chǎn)生不利影響。
4 運(yùn)行情況
生物濾池設(shè)計(jì)運(yùn)行指標(biāo)如下：污泥負(fù)荷為0．124kg／（kg·d）（以MLSS中BOD計(jì)），活性污泥的質(zhì)量濃度為3．3g／L，泥齡為12d，硝化液回流比為70％，污泥回流100％。具體運(yùn)行情況見表2。
目前生物濾池運(yùn)行中污泥負(fù)荷較設(shè)計(jì)值高，硝化反應(yīng)一般在低負(fù)荷下效果較為理想，故應(yīng)降低污泥負(fù)荷。回流比相對(duì)較低，在運(yùn)行控制中低回流比、高污泥濃度容易造成污泥膨脹，污泥齡過長(zhǎng)。保持處理穩(wěn)定的重要因素之一是保持污泥狀態(tài)的穩(wěn)定：1）污泥齡的穩(wěn)定；2）根據(jù)季節(jié)和某時(shí)段進(jìn)水指標(biāo)，調(diào)節(jié)污泥濃度。
表2 生物濾池運(yùn)行情況監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)
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5 處理效果
從2011-08-24起連續(xù)對(duì)生活污水的處理效果進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，因橋西污水處理廠是每星期一、三、五對(duì)所有指標(biāo)進(jìn)行化驗(yàn)，數(shù)據(jù)見表3。
表3 生活污水處理效果監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)
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由表3 可見，目前該廠出水指標(biāo)中BOD5，COD，SS，TN，NH3-N的出水質(zhì)量濃度均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，TP質(zhì)量濃度開始稍高，但經(jīng)過一段時(shí)間的調(diào)試和摸索，也達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，而且BOD，COD，SS的去除率都達(dá)到了95％以上，去除效率很高。
6 結(jié)語(yǔ)
石家莊市橋西污水處理廠生活污水處理系統(tǒng)經(jīng)調(diào)試后能夠正常運(yùn)行，出水水質(zhì)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，應(yīng)用改良A2／O工藝處理生活污水使出水水質(zhì)穩(wěn)定性增強(qiáng)，提高了處理效率。再配合使用V型濾池及紫外消毒渠消毒，出水水質(zhì)可達(dá)到一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)，以及高等中水回用標(biāo)準(zhǔn)，有極大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。
培菌初期，為了縮短硝化菌的培養(yǎng)時(shí)間，可以利用改良A2／O工況變換調(diào)整對(duì)進(jìn)水閘門的控制，越過前置反硝化段來縮短水在生物池厭氧段的停留時(shí)間，加快了硝化菌的培養(yǎng)，待硝化菌培養(yǎng)好，再開啟前置反硝化段進(jìn)行反硝化菌的培養(yǎng)。
此外，石家莊市冬季氣溫較低會(huì)影響反硝化反應(yīng)，故在冬季應(yīng)適當(dāng)增加泥齡，并降低負(fù)荷；并且，在進(jìn)水條件相同的情況下冬季對(duì)碳源的需求相對(duì)夏季較高。乙酸鈉在溫度低于15℃時(shí)溶解度會(huì)大幅度降低。另外，在保證穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)上可逐步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理，同時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)原設(shè)計(jì)控制參數(shù)進(jìn)行必要的修訂。
參考文獻(xiàn)：
［1］李濤，王海云．環(huán)形A／O生物濾池處理城市生活污水［J］．河北工業(yè)科技，2006，23（5）：298-300．
［2］ GB 18918—2002，城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)［S］．
［3］高廷耀，顧國(guó)維．水污染控制工程［M］．北京：高等教育出版社，1999．
作者簡(jiǎn)介：路娜（1984-），女，河北石家莊人，主要從事城市污水處理方面的研究。
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