城鎮(zhèn)污水處理廠AAO工藝改良探討
時間:2022-07-07 11:01:00
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摘要:aao工藝是生物法處理污水的成熟工藝,在世界范圍內得到廣泛應用,具有良好的脫氮除磷效果。文中闡述了如何通過工藝設計的優(yōu)化、改良和運行措施的強化,更便捷、更高效、更經(jīng)濟地控制污水處理廠出水水質。
關鍵詞:AAO;改良;運行;探討
1傳統(tǒng)AAO工藝簡述
1.1AAO工藝特點。(1)AAO工藝是一種比較典型且具有較強脫氮、除磷的工藝,其生物反應池由ANAEROBIC(厭氧)、ANOXIC(缺氧)和OXIC(好氧)三個部分組成。這是一種推流式的前置反硝化型工藝,其特點是厭氧、缺氧、好氧三個功能區(qū)分區(qū)設置、界線清晰,可根據(jù)進水條件和出水要求,人為的創(chuàng)造和控制三段的空間分布、停留時間的長短以及其運行條件,在滿足微生物生存、反應條件的情況下便可根據(jù)進出水水質需要達到較高的污染物去除效率。(2)常規(guī)生物脫氮除磷工藝呈厭氧(A1)/缺氧(A2)/好氧(O)的布置形式[1]。該布置在理論上基于這樣一種認識,即:聚磷微生物是否能有效、充分實現(xiàn)釋磷,對于提高系統(tǒng)的除磷能力具有非常重要的意義,厭氧區(qū)在前可以使聚磷微生物優(yōu)先獲得碳源并得以充分釋磷;同時,缺氧區(qū)設置的位置也有利于對進水碳源的充分利用,降低好氧過程對碳源的消耗,以及反硝化對碳源的補充,也有利于好氧階段的硝化反應的快速進行,在該工藝中盡可能充分地達到去除有機物、除磷脫氮的效果。(3)A/A/O工藝在系統(tǒng)上是簡單的同步除磷脫氮工藝,總水力停留時間小于其它同類工藝,在厭氧(缺氧)、好氧交替運行的條件下可抑制絲狀菌繁殖,克服污泥膨脹,SVI值較低,一般≯100,有利于處理過程中污水與污泥的分離,運行中在厭氧和缺氧段內只需提供少許動力使之達到泥水充分混合、接觸反應,運行費用較低,由于厭氧、缺氧和好氧三個區(qū)嚴格分開,有利于不同微生物菌群的繁殖生長,因此脫氮除磷效果非常好。目前,該法在國內外使用較為廣泛。1.2傳統(tǒng)A/A/O工藝存在的缺點:(1)在傳統(tǒng)AAO工藝的單泥系統(tǒng)中高效地完成脫氮和除磷2個過程,各種矛盾不可避免,如泥齡的矛盾[2]。脫氮要求有機負荷較低,污泥齡較長;而除磷要求有機負荷較高,污泥齡較短,往往很難權衡;(2)由于厭氧區(qū)居于生物反應池前端,回流污泥中的硝酸鹽對厭氧區(qū)磷釋放過程會產生一定的抑制作用,不利生物釋磷和后續(xù)吸磷、除磷的效果;(3)由于缺氧區(qū)位于系統(tǒng)中部,相對于厭氧區(qū)釋磷過程,反硝化在碳源的獲取上居于不利地位,因而對脫氮效果存在不利影響。
2AAO工藝改良
隨著城鎮(zhèn)污水廠出水水質標準要求的提高,在現(xiàn)有成熟且廣泛應用的傳統(tǒng)AAO工藝基礎上,對其結構形式、布水、分區(qū)設置調整等予以改良,可以更經(jīng)濟、可控的方式實現(xiàn)更優(yōu)的水質處理效果。2.1對進水營養(yǎng)物的分配。多點布水分配營養(yǎng)物,有利于脫氮除磷效果的強化:因傳統(tǒng)AAO工藝的推流式形式,存在于反應區(qū)中端的“缺氧區(qū)”在反硝化反應過程中獲取營養(yǎng)物質處于不利地位,AAO反應池進水的多點布局方式可緩解“釋磷”和“脫氮”在反應基理上的矛盾??蓪AO反應池中原只進入?yún)捬鯀^(qū)的進水點分開布置,結合“缺厭區(qū)”的結構形式及水體流態(tài)設計兩個或多個進水分配閘門,將富含有機物的原水根據(jù)反應需要部分分別導入?yún)捬鯀^(qū)、缺厭區(qū),有利于各工藝段的生物反應。2.2內回流位置的選擇。在生物池低溶解氧區(qū)域作為內回流起點:相對比于傳統(tǒng)AAO工藝,內回流一般從好氧末端,即高氧區(qū)開始內回流,其混合液高氧環(huán)境帶入的溶解氧不利于反硝化對硝態(tài)氮中氧原子的利用;為加強硝態(tài)氮的回流,及時、高效參與低溶解氧環(huán)境的反硝化反應,在反應池好氧末端以后,可設立緩沖區(qū),使好氧出水端段的高溶解氧得到大幅消耗,使回流的低氧混合液能夠快速參與反硝化反應,提高反應速率,前置缺氧區(qū)亦可得到更充分地利用,反硝化脫氮效果更佳。2.3末端反硝化的強化。末端反硝化強化的優(yōu)點:將生物脫氮反應控制在核心生物處理工藝段,有利于硝態(tài)氮的快速轉化、有機物的充分利用,并可避免因不穩(wěn)定投加或未充分反應而導致的碳源過剩而影響出水COD等指標的情況??稍诔R?guī)AAO工藝末端,設置一段“后置缺氧區(qū)”,以使好氧硝化過程產生的硝態(tài)氮,在適當補充碳源的條件下快速實現(xiàn)反硝化,且該處停留時間不必過長,在不考慮內、外回流比,2.5h左右即可滿足反硝化需要。2.4緩沖區(qū)的設置。為后置缺氧化創(chuàng)造必要的反硝化反應條件,在常規(guī)AAO工藝的好氧段以后,設置一段區(qū)域,即緩沖區(qū),亦可作靈活調整區(qū)域(好氧或缺氧),少量充氧或攪拌混合,使好氧段末端富含溶解氧的混合液在推流式前進過程中,逐漸得以消耗,以使混合液進入“末端反硝化缺氧區(qū)”時,其溶解氧條件已降至0.5mg/l以下,為反硝化反應創(chuàng)造必要的條件。
3AAO改良工藝的運行控制
3.1進水營養(yǎng)負荷的分配調整。在采用多點進水的情況下,對厭氧區(qū)、前置缺氧區(qū)進水量的分配,需在不斷調整中通過數(shù)據(jù)分析、摸索最佳控制條件;結合反應機理、反應條件控制及成本等因素的考慮,可優(yōu)先保障反硝化碳源條件的保障,即水量分配時適當、偏重于前置缺氧區(qū)的主體理念予以控制,因反硝化碳源補充投加成本大幅高于化學除磷投加藥劑的成本,且反硝化控制水質的難度相對更大。3.2前置缺氧區(qū)補充碳源的控制原則。一般在要求較高脫氮除磷水質環(huán)境下,工藝設計中前置缺氧區(qū)設計停留時間及反應動力條件等相對充裕,充分利用該區(qū)域的功能將大幅降低達標控制的難度,有利于降低成本,以及便于更快速地對生產作為調整,后續(xù)達標更有保障。在通過前端進水多點分配得以傾重的情況下,根據(jù)需要可輔以投加碳源,其關鍵還要通過前置缺氧區(qū)的溶解氧、出水BOD、硝態(tài)氮的數(shù)據(jù)測試予以調整,在充分利用該區(qū)域生物反應功能的同時,避免補充碳源的浪費,即以該區(qū)域出水“硝態(tài)氮”盡量低的情況下,適時增、減碳源的投加量,以該區(qū)域出水硝態(tài)氮、BOD均較低為較佳控制條件。3.3好氧區(qū)的強化控制。通過前級的控制,進水有效碳源及補充碳源在得到充分利用的情況下,好氧區(qū)有機負荷較低,在進一步降低有機物、總磷等污染物同時,有利于迅速地實現(xiàn)硝化反應,在降氨氮的同時,可為后置反硝化區(qū)域發(fā)揮作用奠定良好的基礎,必要時可增加填料已加速該區(qū)域的反應,有效縮短反應時間,提升處理效果。3.4緩沖區(qū)的控制。該區(qū)域可作好氧或缺氧的機動區(qū),但在以上設計理念下,該區(qū)域的主要功能將側重于對其上一工藝段“好氧區(qū)”出來的、富含DO的混合液中的DO得以迅速消耗,為后置缺氧區(qū)的強化、補充反硝化效果創(chuàng)造條件,所以該處以攪拌為主,而非繼續(xù)、大幅補充供氧,其末端DO宜控制在0.5mg/l以下。3.5后置缺氧區(qū)的運行控制。生物系統(tǒng)中的后置缺氧區(qū)是總氮指標控制的補充及末端達標的“保障”控制區(qū)域,通過前置缺氧對硝態(tài)氮的控制,該區(qū)域可快速將好氧段轉化的硝態(tài)氮予以反硝化反應以脫氮,而該處碳源投加量的控制可通過該區(qū)域出水“硝態(tài)氮、總氮、COD的增、減”等情況快速測試、調整,對污水廠總出水中總氮指標的控制響應更加迅速、可控,也可縮短通過外回流再進入生物系統(tǒng)來反硝化的時間,可大幅降低總出水總氮超標的風險。該區(qū)域的控制還需關注以下幾點:(1)溶解氧:該處溶解氧務必控制較低,最好在0.2mg/l左右,否則反硝化中對硝態(tài)氮的轉化速度及效率影響較大。(2)碳源品種的選擇:在考慮補充碳源數(shù)量、成本的同時,需結合反應條件的設計,包括其停留時間等,對碳源品種進行實驗、篩選,以“指標可控、反應及時、成本較低”為主要控制原則。(3)混合動力條件:反硝化時須保障細菌與水中“營養(yǎng)物”的充分接觸、充分混合,攪拌功率務必予以保障,特別是對于可快速反硝化反應的補充碳源,如甲醇、乙酸鈉等。
4結束語
AAO工藝在處理城鎮(zhèn)污水廠污水中的應用非常成熟,其清晰的分區(qū)設置有利于其控制條件的迅速、準確、針對性地調整,反應效果響應較快,通過以上工藝設計方式的優(yōu)化和運行措施的強化,可更安全、更經(jīng)濟達到污水處理要求,結合運行經(jīng)驗的積累和適時調整,可實現(xiàn)更好的處理效果和更經(jīng)濟、便捷的生產控制。
參考文獻
[1]張波,高廷耀。倒置A2/O工藝的原理與特點的研究[J]。中國給水排水,2000,16(7):11-15.
[2]周國標,周鵬飛,雷睿,等.傳統(tǒng)A2/O城市污水處理中存在的工藝問題及其優(yōu)化控制策略[J].水處理技術,2017,63(6):11-17.
作者:劉光旭 單位:康達環(huán)保(臨沂)水務有限公司