污水廠脫氮升級(jí)改造與運(yùn)行

王志輝 ,翟 敏

(鄭州市污水凈化有限公司 ,河南鄭州 450001)

污水廠脫氮升級(jí)改造與運(yùn)行

王志輝 ,翟 敏

(鄭州市污水凈化有限公司 ,河南鄭州 450001)

介紹了馬頭崗污水處理廠為提高脫氮效率,從影響脫氮的兩個(gè)主要因素內(nèi)回流比和碳源著手,對生物池原 UCT工藝進(jìn)行升級(jí)改造為前置缺氧 A2O工藝,以提高反硝化能力;同時(shí),又對改造后的工藝運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化,以達(dá)到 TN出水控制在 15 mg/L以下。

脫氮 ;碳源 ;升級(jí)改造 ;回流比

隨著國家對出水要求的提高,鄭州市馬頭崗污水處理廠的出水總氮提高到一級(jí) B標(biāo)準(zhǔn)。從2007年開始,馬頭崗污水處理廠的進(jìn)水TN均值為50 mg/L,實(shí)際出水控制在 15 mg/L以上,冬季總氮在 20 mg/L左右,時(shí)有達(dá)不到 20 mg/L以下的情況。根據(jù)運(yùn)營三年的經(jīng)驗(yàn)分析,原 UCT工藝進(jìn)行升級(jí)改造為改良 A2O工藝,在工藝運(yùn)行上優(yōu)化調(diào)配,作為脫氮的保障措施。

1 升級(jí)設(shè)計(jì)原理

馬頭崗污水處理廠根據(jù)升級(jí)改造的出水目標(biāo)要求,結(jié)合實(shí)際運(yùn)行出水水質(zhì)情況,本次升級(jí)改造擬增加缺氧段有效池容,充分發(fā)揮機(jī)動(dòng)段的缺氧功能,確保出水 TN在 15 mg/L以下。

生物池設(shè)置前置缺氧段,其目的主要是去除回流污泥中的硝酸鹽,使厭氧區(qū)內(nèi)的厭氧環(huán)境得到保證,從而確保生物除磷效果。內(nèi)回流中的硝酸鹽在厭氧段后設(shè)置的缺氧段中進(jìn)行反硝化,避免過量的硝酸鹽進(jìn)入二沉池,在二沉池內(nèi)進(jìn)行反硝化引起污泥上浮,同時(shí)回收氧及堿度,節(jié)約能量。在前置缺氧段及厭氧段都設(shè)有進(jìn)水點(diǎn),以保證前置缺氧段反硝化及厭氧段生物除磷所需的碳源,同時(shí)在生物反應(yīng)池的設(shè)計(jì)中考慮可以根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)、水溫的變化采用不同運(yùn)行方式。當(dāng)進(jìn)水碳源不足時(shí),設(shè)置有可超越初沉池的旁通管。

1.1 設(shè)計(jì)方案

根據(jù)實(shí)際運(yùn)行進(jìn)出水水質(zhì),本次升級(jí)改造工程通過核算,可在原 UCT設(shè)計(jì)工藝二級(jí)處理階段進(jìn)一步挖潛,最大限度的將氮、磷等有機(jī)物進(jìn)行降解,減輕深度處理負(fù)擔(dān),降低化學(xué)藥劑消耗量。在可研技術(shù)方案基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)綜合考慮工藝效果、投資、工期等因素進(jìn)行方案優(yōu)化。確定升級(jí)改造為處理水量為30萬 t/d的前置缺氧 A2O工藝,其生物池工藝流程如下,本次生物池改造具體內(nèi)容如下:

①在原設(shè)計(jì)生物池厭氧段中分隔出一部分作為預(yù)缺氧段,充分消除外回流液中的硝態(tài)氮,加強(qiáng)回流污泥的反硝化效果,為生物除磷提供最佳環(huán)境。②厭氧段首端增加進(jìn)水調(diào)節(jié)堰,保證生物除磷所需的碳源。③系統(tǒng)增加好氧內(nèi)回流泵,內(nèi)回流比最大調(diào)整為 300%。增加反硝化所需的混合液,增加硝酸鹽濃度,充分利用現(xiàn)狀反硝化池容,提高反硝化率,確保出水 TN達(dá)標(biāo)。充分利用現(xiàn)狀缺氧內(nèi)回流渠實(shí)現(xiàn)內(nèi)回流。④機(jī)動(dòng)段首端增加進(jìn)水口,補(bǔ)充碳源,增加內(nèi)回流進(jìn)口,以利于按不同模式運(yùn)行。⑤考慮系統(tǒng)按前置缺氧 A2O和倒置 A2O工藝運(yùn)行?？紤]投資、工期、實(shí)施難度等因素,確定本次改造工程維持原機(jī)動(dòng)段、好氧段現(xiàn)狀功能不變,機(jī)動(dòng)段攪拌器安裝位置不變,不考慮加中隔墻。即在現(xiàn)狀生物池中按照生物生長環(huán)境不同,將生物池分為四個(gè)區(qū)。

預(yù)缺氧區(qū):在生化處理工藝中,生物除磷是一個(gè)重要功能。為了盡可能高的獲得生物除磷效率,因此厭氧池內(nèi)應(yīng)保持一個(gè)嚴(yán)格的厭氧狀態(tài),即 DO≈0,NOx≈0。為了維持生化處理系統(tǒng)的污泥量,二沉池回流污泥將回流到生物處理厭氧池水端,由于二沉池回流污泥中含有較高濃度的NO3-,因此會(huì)破壞厭氧池內(nèi)的厭氧環(huán)境,導(dǎo)致生物除磷效率降低,為了避免這一不利因素,確保生物除磷效果,在優(yōu)化方案中在厭氧池之前設(shè)置預(yù)缺氧段,進(jìn)行預(yù)先反硝化,將二沉池回流污泥中的NO3-還原為 N和 O2。

厭氧區(qū):厭氧區(qū)的主要功能在于促使聚磷菌放磷,從而達(dá)到生物除磷。其工作原理是:在嚴(yán)格的厭氧條件下,污水中的聚磷菌體內(nèi) ATP進(jìn)行水解放出H3PO4和能量,在后續(xù)的好氧生物池內(nèi),聚磷菌營有氧呼吸,能過量地?cái)z取水中的磷,形成高磷污泥,在二沉池排出生化系統(tǒng),從而達(dá)到生物除磷的效果。

缺氧區(qū):由于原水氨氮、總氮濃度較高,達(dá) 45 mg/L和 60 mg/L,為了達(dá)到出水的氨氮、總氮指標(biāo),在保證硝化反應(yīng)在反應(yīng)池內(nèi)比較充分的同時(shí),需要設(shè)置缺氧段進(jìn)行反硝化,去除水中硝態(tài)氮。但在現(xiàn)狀缺氧池容一定的條件下,可適當(dāng)提高內(nèi)回流比,增加硝酸鹽濃度,提高反硝化速率,達(dá)到脫氮效果 。

好氧區(qū):鼓風(fēng)機(jī)供氣,采用盤式微孔曝氣器,推流式池形?？梢栽诔貎?nèi)形成穩(wěn)定的好氧菌群;保證硝化反應(yīng)速度,同時(shí)可以提高傳氧效率,降低能耗。池中大量繁殖的活性污泥微生物完成降解水中有機(jī)污染物質(zhì)、以達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。

1.2 方案特點(diǎn)

該工藝方案不僅具有高效的有機(jī)物、氮、磷去除效率,操作維修簡單,而且運(yùn)行費(fèi)用也較低,其主要特點(diǎn)如下:①該方案在充分利用和改造已有處理設(shè)施的同時(shí),新增部分構(gòu)筑物,為此改造工程實(shí)施時(shí)對污水廠正常運(yùn)行影響較小。②改造后生物池采用改良A2O工藝,在厭氧段前面增加預(yù)缺氧段,從而避免了傳統(tǒng)A2O工藝中回流硝酸鹽對厭氧池放磷的影響?；亓魑勰嘣陬A(yù)缺氧池內(nèi)進(jìn)行反硝化,去除硝態(tài)氧,再進(jìn)入?yún)捬醵?保證了厭氧池的厭氧狀態(tài),強(qiáng)化除磷效果。③由于增加混合液內(nèi)回流至缺氧段,缺氧段硝酸鹽濃度可提高,單位池容的反硝化速率相應(yīng)提高,反硝化作用能夠得到有效保證。④根據(jù)不同進(jìn)水水質(zhì),不同季節(jié)情況下,生物脫氮和生物除磷所需碳源的變化,調(diào)節(jié)分配至缺氧段和厭氧段的進(jìn)水比例,反硝化作用能夠得到有效保證,系統(tǒng)中的除磷效果也有保證。該系統(tǒng)可按前置缺氧 A2O和倒置A2O兩種模式運(yùn)行。⑤本次設(shè)計(jì)以在盡量保持原有反應(yīng)池主體不變的基礎(chǔ)上進(jìn)行內(nèi)部挖潛,先保證生物硝化及脫 N,同時(shí)考慮生物除磷,增加輔助化學(xué)除磷設(shè)施,以確保出水達(dá)標(biāo)。

1.3 影響反硝化的因素分析及運(yùn)行對策

影響反硝化的主要因素為內(nèi)回流比、缺氧區(qū)的容積、可利用的碳源、溫度等其他包括的ORP、DO、水質(zhì)波動(dòng)、堿度因素,但根據(jù)污水處理廠現(xiàn)運(yùn)行分析,DO、ORP、溫度等都可以滿足反硝化的要求。

通過抑制反硝化的因素分析,在馬頭崗污水處理廠現(xiàn)有條件下,溫度、缺氧區(qū)容積對反硝化的影響較小,而內(nèi)回流比、碳源對缺氧區(qū)反硝化的影響較大。通過調(diào)控 R=200%時(shí)。能提高缺氧區(qū)的反硝化量,碳源與進(jìn)水總磷和總氮的比例上基本滿足要求,合理分配各個(gè)進(jìn)水口的碳源,能滿足排放的標(biāo)準(zhǔn)。

通過脫氮途徑的定量的分析表明,前置反硝化區(qū)也是脫氮的重要途徑占脫氮去除的30%的貢獻(xiàn),提前前置反硝化的反硝化能力,充分利用原水的碳源,保證總氮達(dá)標(biāo),可以緩解缺氧區(qū)脫氮的壓力,大大降低缺氧區(qū)投加碳源的成本。

①運(yùn)行中在前置缺氧進(jìn)水量為 20%.厭氧為60%～80%,其余水量進(jìn)入缺氧段;②保障總磷不受影響的前提下,提高內(nèi)回流比,控制在 200%;③控制好系統(tǒng)的溶解氧,保障出水的DO在 2～4之間,以免影響前置反硝化;④控制好生物池合理的生物池濃度在 2500～3500 mg/L之間;⑤控制好生物池碳源,確保系統(tǒng)滿負(fù)荷運(yùn)行,根據(jù)個(gè)各季節(jié)時(shí)期的碳源情況,合理分配各個(gè)進(jìn)水口的水量。

2 結(jié)論

①根據(jù)影響 TN去除的影響主要因素內(nèi)回流比和碳源分布,進(jìn)行升級(jí)改造和工藝優(yōu)化;②在原UCT設(shè)計(jì)工藝下改造為前置缺氧 A2O工藝,主要是在生物池原厭氧段分離出一個(gè)前置缺氧區(qū),取消缺氧內(nèi)回流并改為好氧內(nèi)回流,提高反硝化能力;③改造為前置缺氧 A2O工藝后,對工藝運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化,合理配置系統(tǒng)進(jìn)水碳源和內(nèi)回流比,達(dá)到脫氮目的。

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X703

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1003-3467(2010)16-00115-02

2010-07-21

王志輝 (1983-),男,河南濮陽,工程師,從事污水處理的研究工作,E-mail:wzh797@sohu.com。