改良型A2O工艺的除磷脱氮运行效果

周　斌
(常州市排水管理处，江苏常州213002)

　　摘　要：结合常州市城北污水厂的实际，介绍了改良型A²O工艺除磷脱氮的处理效果。实践表明，改良型A²O工艺与传统工艺相比，除TN去除率略有下降外，对有机物、NH₃-N及TP的去除率均有较明显的上升，对TP的去除效果更优，同时运行成本得到降低。
　　关键词：A²O工艺；改良型；除磷脱氮
　　中图分类号：X703.1
　　文献标识码：C
　　文章编号：1000-4602(2001)07-0046-03

　　A²O工艺目前在城市污水处理厂中有较为广泛的应用，它是传统活性污泥工艺、生物硝化及反硝化工艺及生物除磷工艺的结合。在厌氧段，聚磷菌释放磷并吸收低级脂肪酸等易降解的有机物；在缺氧段，反硝化细菌将内回流带入的硝酸盐通过反硝化作用转为氮气逸出，从而达到脱氮的目的；而好氧段一方面降解有机物，另一方面将氨氮及由有机氮氨化成的氨氮通过生物硝化作用转为硝酸盐。此外，厌氧段释放出的磷在好氧条件下被活性污泥吸附并随剩余污泥排放而达到除磷的目的。由此可见，A²O工艺脱氮的作用是须将经过好氧段硝化作用后的硝酸盐回流至缺氧段进行反硝化才能达到，这就是传统A²O工艺须增设混合液回流的原因所在。而且，传统理论认为该工艺的脱氮效果受内回流量的控制，因此在现有A²O工艺设计中往往设计了内回流比为200%～300%的回流装置以保证脱氮效果。另外，保持200%～300%的内回流比势必需要较大的动力消耗，增加了运行成本。

1　城北污水处理厂概况

　　常州市城北污水处理厂始建于1995年，是常州市利用世界银行贷款建设的常州市污水治理一期工程的主体工程，目前处理规模为10×10⁴m³/d。该厂一期(5×104 m3/d)采用传统活性污泥法，二期(5×10⁴m³/d)采用A²O工艺。二期工程于1999年6月投运不久，即遇到一个较为棘手的问题：该厂进水中所含工业废水的比例较高，工业废水中又以印染、毛条、化工废水为主，约占整个工业废水的80%。由于其中一家排污单位排放的废水中油脂类很高(最高达8000mg/L，一般为2000～3000mg/L)，致使反应池上覆盖着一层泡沫，上面沾着厚厚的污泥碎屑，平常根本看不见反应池的液面，虽多次用泵冲、用滤网捞，但收效甚微。一个偶然的机会，突然发现若停止内回流，这种情况便会逐渐消失，于是为消除泡沫，该厂决定临时取消混合液回流，设想待泡沫消失后即恢复传统A²O工艺的运行。但随着检测数据的不断反馈，发现取消内回流后，不仅没有影响有机物、氮、磷的去除，反而磷的去除效果更好，而且运行成本得到降低。
　　常州市城北污水厂二期工程由常州市市政工程设计院设计，其工艺流程如下：

　　该厂二期工程设计进出水水质如表1。

表1　二期工程设计进、出水水质表　　　　mg/L 污染物质 进水 出水 BOD₅ 200 30 CODCr 400 120 　SS 300 30 NH₃-N 30 15 TP 4 2

　　生物反应池的设计参数如下：
　　水力停留时间=11.2h
　　(厌氧：1.4h，缺氧：2.8 h，好氧：7.0h)
　　容积比为厌氧∶缺氧∶好氧=1∶2∶5
　　污泥负荷=0.15kgBOD5/(kgMLSS·d)
　　悬浮物浓度=3.5kg/m³
　　泥龄=20d
　　混合液最大回流比=200%

2　运行结果

　　①二期工程于1999年6月投运，6月—8月基本按传统A2O工艺运行，而1999年9月至今按改良型A2O工艺运行。1999年6月—8月运行情况与2000年6月—8月运行情况的对照见表2。

表2　　传统型与改良型A2O工艺运行情况对照 项目 CODCr BOD5 SS NH₃-N TN TP 1999年6月—8月 进水(mg/L) 344 168 158 12.4 35 2.9 出水(mg/L)5 54.5 13.4 27 3.3 9.4 1.1 去除率(%) 84.2 92.0 82.9 73.4 73.1 62.1 2000年6月—8月 进水(mg/L) 389 142 188 18.5 35.8 3.4 出水(mg/L) 34.2 4.5 9.2 0.07 11.4 0.15 去除率(%) 91.2 96.8 95.1 99.6 68.2 95.6

　　由表2可以看出，采用改良型A²O工艺后，CODCr、SS、NH3-N、TP去除率有不同程度的提高，尤以TP去除率的提高为最多，而TN去除率略有下降。1999年6月—8月的出水SS值较高(27mg/L)，估计与反应池面所积累的碎污泥有关。
　　②为反映改良型A²O工艺对温度的适应能力，将二期工程于1999年12月—2000年1月与2000年7月—8月运行情况的对照列于表3。

表3 改良型A2O工艺在不同温度下的去除效果 项目 CODCr BOD5 SS NH₃-N TN TP 1999年12月—2000年1月 进水(mg/L) 521 217 235 19.8 36.6 3.3 出水(mg/L) 38 7.6 13.5 0.7 8.8 0.12 去除率(%) 92.7 96.5 94.3 96.5 75.8 96.4 2000年7月—8月 进水(mg/L) 328 101.3 158 21.8 35.8 4.3 出水(mg/L) 28.2 2.3 8.7 0.4 11.4 0.14 去除率(%) 91.4 97.7 94.5 98.2 68.2 96.7

　　由表3可以看出，就去除率而言，冬季与夏季的差别不大。分析原因，可能是由于1998年底进网工业废水较多，且绝大部分企业排放废水严重超过GB 8978—1996三级排放标准，使得城北厂1999年进厂污染物指标较高，而2000年开始，排管处与市环保局联合加强了对污染源头的管理工作，使城北厂进厂污染物指标明显下降，但去除率相似是否是因为进水浓度的差异尚需进一步的数据分析。
　　③为摸索改良型A2O工艺在不同工艺段污染物的降解情况，于2000年12月—2001年2月分别按进水、厌氧池出水、缺氧池出水及二沉池出水对主要污染物指标进行了分析，检验结果见表4。

表4　各工艺段对污染物的降解情况　　　　mg/L 采样时间 采样地点 CODCr BOD₅ TP TN NO₃-N NO₂-N 2000年12月27日 进水 238 90.7 2.27 27.2 0.62 0.040 厌氧出水 114 60.6 2.00 15.5 0.17 0.070 缺氧出水 78.4 37.8 1.20 10.9 　 0.055 二沉出水 32.6 　 0.14 10.5 6.11 0.005 2000年12月28日 进水 315 102 2.86 　 0.17 0.042 厌氧出水 102 37.4 1.44 　 0.02 0.047 缺氧出水 77.6 39.4 1.76 　 ＜0.02 0.020 二沉出水 28.2 2.96 0.11 　 5.85 0.004 2001年1月4日 进水 194 75.1 2.21 20.3 1.11 　 厌氧出水 137 60.1 2.34 18.4 4.79 　 缺氧出水 103 63.6 2.59 19.9 5.49 　 二沉出水 25.6 5.40 0.52 15.2 12.7 　 2001年1月10日 进水 354 118 3.07 22.0 0.249 0.124 厌氧出水 80.7 40.8 1.11 11.8 0.030 0.020 缺氧出水 70.6 32.2 0.92 10.9 0.258 0.087 二沉出水 29.6 　 0.19 8.0 4.41 0.056 2001年1月11日 进水 370 135 3.31 　 0.151 0.064 厌氧出水 78.6 36.8 1.41 　 0.107 0.134 缺氧出水 62.2 25.9 1.07 　 0.080 0.051 二沉出水 34.2 4.57 0.22 　 2.71 0.012 2001年2月21日
进水 398 120 1.96 24.5 　 　 厌氧出水 311 122 6.26 23.9 0.05 0.070 缺氧出水 287 117 4.75 24.0 0.04 0.061 二沉出水 60.1 21.4 0.23 13.7 2.75 0.407 　2001年2月22日 进水 321 112 1.82 25.3 　 厌氧出水 127 57.7 3.01 17.1 0.04 0.066 缺氧出水 107 38.6 4.46 16.6 0.04 0.038 二沉出水 54.7 14.4 0.19 12.8 5.10 0.726 2001年2月28日 进水 263 123 1.94 26.6 　 　 厌氧出水 229 104 6.52 24.4 0.08 0.055 缺氧出水 215 110 5.59 25.3 0.08 0.046 二沉出水 84.8 24.2 0.31 21.6 5.52 0.273 2001年3月1日 进水 346 124 2.01 25.0 　 　 厌氧出水 222 95.8 1.49 22.4 0.11 0.050 缺氧出水 212 95.3 4.44 21.5 0.05 0.051 二沉出水 45.1 15.4 0.18 14.0 4.53 0.470

　　从结果可以看出，厌氧段对有机物(以CODCr为例)降解率平均为48.5%，缺氧段平均为7.6%，好氧段平均为29.4%。由此可见，有机物的降解机理与传统A2O工艺一致，即污水进入好氧段时其有机物指标已大大降低，实际上，好氧段基本在极低有机负荷下运行。此外，还可以看出，厌氧段对TN已经有所去除，只是幅度不大，而厌氧段与缺氧段出水TN相差不大，说明该改良型A2O工艺的缺氧段对TN去除效果不大，而该工艺对TN的去除主要体现在好氧段，表明好氧段实际存在着反硝化作用，其作用比缺氧段大得多。TN的去除是否只有反硝化这一条途径?剩余污泥的排放是否对TN的去除有积极的作用?这提示我们对反硝化机理及作用条件的研究尚需深入。

3 经济分析

　　该厂二期工程设计内回流泵为6台，4用2备，功率为16kW，电价按0.65元/(kW·h)计算，若取消内回流，则全年可节省电费36.44万元，污水处理成本大约下降4.5%，这还不包括设备维修、保养、更换等费用。

4　结论与建议

　　①城北污水厂二期工程的运行实践表明，改良型A²O工艺与传统A²O工艺相比，除TN去除率略有下降外，对有机物、NH₃-N及TP的去除率均有明显的上升，尤以对TP的去除效果为佳，这种工艺较传统A²O工艺更适合于城北厂的进水水质。
　　②取消混合液回流是对传统A²O工艺的一种改良，它可以提高对有机物、NH₃-N及TP的去除，而且可降低运行成本。此外，该工艺运行结果受温度的影响不太明显。
　　③建议有关科研单位加强对此工艺的研究，找出其理论上的原因，便于设计、运行单位引 用，同时建议同类型的有兴趣的同行进行该工艺的运行试验，积累数据，以便进一步 确定其是否具有推广价值。
　　④由于该厂按传统A²O工艺运行时间不长，数据量(尤以TP、TN、NH₃-N等)不 多，计划在适当时机恢复传统A²O工艺的运行，以便于工艺比较，增强说服力。

参考文献：

　　 ［1］任洁，顾国维，杨海真.改良型A2O工艺处理城市污水的 中试研究［J］.给水排水，2000，26(6)：7-10.

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　　收稿日期：2001-03-26