UCT工藝和倒置A2/O工藝的除磷條件研究

王志輝,翟 敏

(鄭州市污水凈化有限公司,河南鄭州 450001)

UCT工藝和倒置A2/O工藝的除磷條件研究

王志輝,翟 敏

(鄭州市污水凈化有限公司,河南鄭州 450001)

城鎮(zhèn)污水處理廠同時(shí)運(yùn)行 UCT和倒置 A2/O兩種工藝,結(jié)果表明在出水氨氮及其他指標(biāo)達(dá)均達(dá)到GB18918-2002中規(guī)定的一級B標(biāo)準(zhǔn)的前提下,出水 TP較難達(dá)標(biāo)。分析了進(jìn)水負(fù)荷、溶解氧、泥齡、回流比等因素對除磷效果的影響,探討了除磷效果最佳的運(yùn)行條件。

UCT工藝 ;倒置A2/O工藝 ;脫氮除磷

1 前言

倒置A2/O工藝是缺氧池在前,厭氧池在后,對比一般A2/O工藝,其位置是倒置的。當(dāng)工藝要求硝化、除磷而不要求脫氮時(shí),沒有必要對全部污水進(jìn)行脫氮處理,只需對回流污泥脫氮,其目的是為了消除回流污泥中硝態(tài)氮對除磷的不利影響,提高除磷效率。回流污泥是返回厭氧池的,需要在進(jìn)入?yún)捬醭厍懊摰?厭氧池后邊并不需要脫氮,也就是說缺氧池理應(yīng)設(shè)在厭氧池前,而不是在厭氧池后。

倒置缺氧池帶來的主要問題是對碳源的爭奪。原污水先進(jìn)入缺氧池再進(jìn)入?yún)捬醭?污水中的易生物降解有機(jī)物將優(yōu)先被硝化菌利用,聚磷菌將得不到足夠碳源,達(dá)不到除磷目的,因此,必須將原污水分配給缺氧池和厭氧池,直接進(jìn)入?yún)捬醭氐奈鬯疄榫哿拙峁┨荚?進(jìn)入缺氧池的污水則為反硝化菌提供碳源,其目的是為了提高除磷效率。

UCT(University of Cape town)工藝是南非開普敦大學(xué)提出的一種脫氮工藝,它與 A2/O工藝的不同之處在于回流污泥不是回流到厭氧反應(yīng)器,而是回流到缺氧反應(yīng)器,防止硝態(tài)氮進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)器,影響聚磷菌釋放磷。UCT工藝還增加了從缺氧反應(yīng)器到厭氧反應(yīng)器的回流,這種缺氧回流液經(jīng)過反硝化脫氮,硝態(tài)氮濃度大大降低,不會(huì)破壞厭氧狀態(tài)。

UCT工藝減小了厭氧反應(yīng)器的硝酸鹽負(fù)荷,提高了除磷能力,達(dá)到脫氮除磷目的。但由于增加了回流系統(tǒng),操作運(yùn)行復(fù)雜,運(yùn)行費(fèi)用相應(yīng)提高。

2 工藝運(yùn)行現(xiàn)狀分析

在設(shè)計(jì)為UCT工藝的污水廠里,鄭州某污水廠實(shí)際運(yùn)行的UCT和倒置A2/O兩種工藝出水的情況比較相似,即COD、BOD、SS常年均已經(jīng)達(dá)到一級A的標(biāo)準(zhǔn),出水的氨氮在夏季在 1 mg/L以下,冬季不超過臨界點(diǎn) 10 mg/L,總氮在冬季不超出 20 mg/L,平時(shí)在 10 mg/L左右。但是出水的總磷不穩(wěn)定,控制不好,會(huì)影響出水TP超出1mg/L,日常均值為1.3 mg/L,實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明,在保持出水氨氮等指標(biāo)達(dá)標(biāo)的條件下,始終保持出水 TP在 1 mg/L是比較困難的。

2.1 運(yùn)行影響條件分析

在除磷工藝中,除磷是利用了聚磷菌的過量吸磷作用,在厭氧狀態(tài)下,聚磷菌能吸收污水中的乙酸、甲酸、丙酸和乙醇等極易生物降解的有機(jī)物質(zhì),貯存在體內(nèi)作為營養(yǎng)源,同時(shí)將體內(nèi)貯存的聚磷酸鹽以-P的形式釋放出來,以便獲得能量。在好氧狀態(tài)下,聚磷菌將體內(nèi)貯存的有機(jī)物氧化分解,產(chǎn)生能量,同時(shí)將污水的-P超量吸收至體內(nèi),以聚磷酸鹽的形式貯存起來。這樣在排放的剩余污泥中便含有大量的磷,從而達(dá)到除磷的目的。

影響生物除磷的因素比較多,就目前對兩種UCT工藝和倒置A2/O工藝影響條件分析來看,主要為以下因素及控制要求：

①負(fù)荷的影響。進(jìn)水濃度有機(jī)物不夠,特別是厭氧進(jìn)水口揮發(fā)性脂肪酸 (VFA)偏低不能達(dá)到處理需求,或負(fù)荷的沖擊過大,一般 (F/M)負(fù)荷應(yīng)該控制在 0.1～0.18 kg BOD5/(kg MLVSS·d)是比較穩(wěn)定的。

②溶解氧的控制。厭氧段的厭氧效果不好即達(dá)不到絕對厭氧的效果,既溶解氧在 0.2 mg/L以下,甚至 0 mg/L,同時(shí)硝態(tài)氮的濃度在 4 mg/L以下 (否則必須降低回流比)使磷得到充分釋放,或者是好氧段溶解氧不足,好氧吸收磷不充分,出水口溶解氧過低,造成二沉池二次釋磷,都會(huì)影響到出水 TP的達(dá)標(biāo),就要求生物池好氧廊道 0.5～3 mg/L,末端控制在 2～4 mg/L。

③污水的進(jìn)水總磷的濃度偏高。超過實(shí)際設(shè)計(jì)數(shù)值,即進(jìn)入?yún)捬醵蔚奈鬯蠦OD5/TP小于 20,甚至小于 10,這種情況,可以做初沉池超越,提高負(fù)荷,或者升級改造進(jìn)行化學(xué)除磷。

④進(jìn)水的 pH值不穩(wěn)定。工業(yè)酸性廢水或其他會(huì)突然改變污水系統(tǒng) pH值的水源進(jìn)入,會(huì)直接影響總磷在厭氧段釋放,運(yùn)行管理中要避免 pH值的沖擊,否則除磷能力將大幅度下降,甚至完全喪失,例如進(jìn)水 pH值突然降低,會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能損壞,細(xì)胞內(nèi)聚磷在酸性條件下被水解,從而導(dǎo)致磷的快速釋放,影響除磷效果。

⑤泥齡過長。一般控制在 8～20 d,聚磷菌是世代時(shí)間 3 d的微生物,硝化菌為長世代 (30 d)時(shí)間微生物,聚磷菌和硝化菌在泥齡上存在矛盾。若泥齡太長不利于除磷;泥齡太短,硝化菌無法存活。

⑥濃縮和脫水的上清液二次釋放。在污泥處理過程中時(shí)間停留過長,造成磷二次釋放到濃縮和脫水的上清液中,上清液隨著進(jìn)水重新進(jìn)入系統(tǒng),增大了系統(tǒng)磷的負(fù)荷,甚至造成磷在整個(gè)系統(tǒng)中反復(fù)循環(huán)富集,使出水總磷嚴(yán)重不達(dá)標(biāo)。

⑦厭氧段停留時(shí)間。污水污泥混合液經(jīng)過 2 h厭氧后,磷的釋放已甚微,在有效釋放過程中,磷的釋放量與有機(jī)物的轉(zhuǎn)化量之間存在著良好的相關(guān)性,在有效釋放過程中,磷的厭氧釋放可使污泥的好氧吸磷能力大大提高,厭氧段每釋放1 mgP,在好氧條件下可吸收 2.0～2.4 mgP;但厭氧時(shí)間加長,無效釋放會(huì)逐漸增加,平均厭氧釋放1 mgP,所產(chǎn)生的好氧吸磷能力將降至 1 mgP以下,甚至達(dá)到 0.5 mgP。因此,生物除磷并非厭氧時(shí)間越長越好。在一般情況下,厭氧區(qū)的水力停留時(shí)間 1～1.5 h,即可滿足要求。

⑧水溫的影響。硝化菌對溫度的變化很敏感,一般生物池系統(tǒng)溫度在 12～35℃之間,生產(chǎn)中冬季由于溫度偏低硝化效果受到抑制,只能勉強(qiáng)維持,為保障氨氮出水達(dá)標(biāo),采用增大泥齡 SRT來應(yīng)付低溫對硝化的影響,但對出水 TP會(huì)造成影響,所以冬季要采取提高生物池污泥濃度和控制泥齡,來平衡硝化和除磷。

⑨其他回流系統(tǒng)。外回流一般控制在 50%～65%(依據(jù)厭氧段的 NO3-N濃度小于 4 mg/L以內(nèi)),回流過低會(huì)造成二沉的污泥停留時(shí)間過長,在二沉形成磷的二次釋放。好氧回流控制在 100%, UCT工藝中要保障缺氧處于最大回流狀態(tài),實(shí)際控制在150%。

2.2 采取的強(qiáng)化除磷方法措施

為提高生物除磷能力,必須保證揮發(fā)性脂肪酸(VFA)的供給,在大多數(shù)城市污水中,溶解性 BOD僅占BOD總量的 40%～60%(本廠BOD5/COD= 0.52)。顆粒性有機(jī)物所占的比例大,通過采取適當(dāng)?shù)拇胧?讓顆粒性機(jī)物轉(zhuǎn)化成 VFA,將提高除磷系統(tǒng)的除磷能力。VFA提高的途徑有兩種方法,一種方法是深度性初沉池,一種為另設(shè)發(fā)酵池,發(fā)酵池的污泥回流提供了更好有效的固體轉(zhuǎn)化,并使發(fā)酵VFA釋放到初沉的出水中。該方法在南非和加拿大實(shí)現(xiàn)了工程化,通過實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),固體停留時(shí)間、pH值和污泥濃縮度的影響初沉發(fā)酵池的發(fā)酵效果。

倒置A2/O工藝為兩點(diǎn)進(jìn)水,兩點(diǎn)進(jìn)水的分配根據(jù)實(shí)際效果,需要不段摸索,目前就該廠運(yùn)行穩(wěn)定的分配為 1∶1的分配原則,且實(shí)際運(yùn)行效果比較好。

冬季的總氮逐步上升,可以加大好氧內(nèi)回流,控制溶解氧,提高反硝化的量,當(dāng)氨氮有上升趨勢時(shí)可以加大曝氣量,通過外回流量調(diào)節(jié)提高生物池的濃度,提高硝化量,控制水量調(diào)節(jié)系統(tǒng)負(fù)荷,使出水的氨氮和總磷達(dá)標(biāo)。

3 結(jié)論

根據(jù)生產(chǎn)中不同生產(chǎn)運(yùn)行工藝效果,只要達(dá)到相對穩(wěn)定生產(chǎn)處理?xiàng)l件,都是可以使出水達(dá)標(biāo)的,總磷出水得到降低。

要使出水 TP得到控制,就必須在滿足系統(tǒng)碳源(揮發(fā)性有機(jī)物)要求下,確保磷在系統(tǒng)中的釋放和吸收,減少系統(tǒng)總磷的二次釋放量,控制好脫氮和除磷的平衡。

X703

：A

：1003-3467(2010)14-0018-02

2010-05-21

王志輝(1981-),男,工程師,主要從事污水處理工作,通訊聯(lián)系人：李嘉柯,E-mail：woshilijiake@163.com。