AOA/接觸氧化處理城市污水研究

劉保偉

(四川建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院設(shè)備工程系,四川德陽618000)

AOA/接觸氧化處理城市污水研究

劉保偉

(四川建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院設(shè)備工程系,四川德陽618000)

研究了AOA/生物接觸氧化法組合工藝處理城市生活污水的效果。試驗結(jié)果表明:建立在傳統(tǒng)絮凝吸附強(qiáng)化一級處理基礎(chǔ)上的AOA是一項穩(wěn)定可靠的,具有同步除磷脫氮功能的工藝。后接生物接觸氧化使AOA的處理效果得到完善和提高。

AOA;生物接觸氧化;城市生活污水

強(qiáng)化一級處理[1]對SS、COD、TN等均有一定處理效果,將生物膜串聯(lián)在生物絮凝吸附強(qiáng)化一級處理之后聯(lián)合處理城市污水利用也已成為強(qiáng)化一級處理的熱點方向。圍繞傳統(tǒng)除磷機(jī)理與生物絮凝吸附技術(shù),本試驗在生物絮凝吸附強(qiáng)化一級處理中添加厭氧池,稱之為AOA工藝,后接生物接觸氧化池對其進(jìn)行補(bǔ)充,形成“AOA-生物接觸氧化池系統(tǒng)”,基于分段處理的基本原理,充分利用高負(fù)荷段的生物絮凝吸附和低負(fù)荷的生物膜過濾而形成一種高效、低耗的新型一體化處理工藝。

1 工藝流程與裝置

AOA-生物接觸氧化組合工藝流程見圖1,裝置結(jié)構(gòu)見圖2。

圖1 工藝流程

2 試驗安排

2.1 試驗水質(zhì)

該試驗進(jìn)水為重慶某大學(xué)宿舍區(qū)的生活排水管道出水,其水質(zhì)情況見表1。試驗最終出水按城鎮(zhèn)污水處理廠出水指標(biāo)最高允許排放濃度(GB18918 -2002)中的一級標(biāo)準(zhǔn)的B標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行考核。

2.2 試驗安排

AOA正常運行過程中,Q=1.0～2.0 m3/d,再生池DO=2 mg/L,絮凝吸附池中通過攪拌器及進(jìn)水?dāng)y帶氧氣,攪拌器攪拌強(qiáng)度為60 r/min,DO控制

圖2 裝置結(jié)構(gòu)圖

在0.2 mg/L左右,厭氧池也通過水下推動器混合均勻,DO保持0 mg/L左右,污泥回流比為100%,生物接觸氧化池的氣水比為5:1。污泥齡維持在8d左右。接觸氧化池每15天做一次反沖洗,根據(jù)不同工況,絮凝吸附池污泥濃度在600～1500 mg/L。

影響試驗效果的參數(shù)較多,本試驗在生物絮凝吸附/生物接觸氧化處理城市污水研究[2]的基礎(chǔ)上選擇吸附池HRT、吸附池污泥負(fù)荷F/M作為試驗參數(shù),吸附池 HRT分別取水平為0.75、1.0、1.5 h,吸附池F/M分別取水平1.8 kgCOD/(kgMLSS· d)、2.8kgCOD/(kgMLSS·d)、3.8kgCOD/ (kgMLSS·d)。通過調(diào)節(jié)進(jìn)水及添加葡萄糖控制參數(shù),具體工況參數(shù)如表2所示。每個工況運行一周左右。

表1 試驗期間進(jìn)水水質(zhì)情況 mg/L

表2 不同工況參數(shù)

3 裝置對污染物的去除效果分析

3.1 裝置對SS的去除效果分析(見圖3)

對于SS,AOA出水平均去除率為73.98%,總?cè)コ势骄鶠?6.44%,呈穩(wěn)定狀態(tài),出水基本滿足GB18918-2002一級B標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于SS的規(guī)定。但B段去除率與反沖洗關(guān)系密切,工況2結(jié)束后反沖洗,致使工況3處理率快速下降,直到工況4接觸氧化池中的生物膜進(jìn)一步成熟,處理效果達(dá)到最佳,工況4之后反沖洗對處理效果略有影響,工況6時由于生物膜已飽和,生物膜內(nèi)部大量非活性細(xì)小懸浮物分散在水中,處理效果變差,經(jīng)過反沖洗,工況7效果回升。以上試驗結(jié)果說明若之前B段處理效果好,則反沖洗會一定程度地減低處理率;若之前B段處理效果較差,反沖洗有利于清理B段生物構(gòu)成,去除其中攔截的大量懸浮物質(zhì),提高去除率[3]。

3.2 裝置對COD的去除效果分析(見圖4)

圖3 不同工況下SS的處理效果

對于COD,AOA出水平均去除率為68.07%,總?cè)コ势骄鶠?3.63%。當(dāng)吸附池 F/M=2.8 kgCOD/(kgMLSS·d)時,AOA對COD的去除率各工況普遍較高,介于70%～76%之間。說明裝置具備一定的抗沖擊負(fù)荷能力。系統(tǒng)中COD的去除主要依靠AOA的污泥絮凝吸附及生物新陳代謝。

圖4 不同工況下有機(jī)物的處理效果

圖5 不同工況下NH+4-N去除率

在試驗開始階段,吸附池F/M=1.8 kgCOD/ (kgMLSS·d)時,AOA出水COD隨進(jìn)水濃度波動較大,B段出水相對比較穩(wěn)定;隨著吸附池HRT的增大,AOA去除率呈上升趨勢,但B段去除率呈下降趨勢,綜合而言總?cè)コ食氏陆第厔?后期略回升。試驗中期吸附池F/M=2.8 kgCOD/(kgMLSS ·d)時,進(jìn)水波動大,但AOA、B段出水均較穩(wěn)定, AOA對COD的去除率普遍較高,為70%～76%,說明裝置穩(wěn)定程度有一定的提高;隨著吸附池HRT的增大,AOA去除率呈下降趨勢,B段去除率呈上升趨勢,而總?cè)コ瘦^平穩(wěn)。在試驗后期吸附池F/ M=3.8 kgCOD/(kgMLSS·d)時,進(jìn)水COD較穩(wěn)定,隨著吸附池 HRT的增大,AOA去除率呈上升趨勢,B段去除率呈下降趨勢,總?cè)コ瘦^平穩(wěn)。說明系統(tǒng)平穩(wěn)運行后,在COD處理方面,AOA與B段是互補(bǔ)的,有利于系統(tǒng)有機(jī)污染物的穩(wěn)定去除,裝置已經(jīng)具備一定的抗沖擊負(fù)荷的能力。

3.3 裝置對NH+4-N的去除效果分析(見圖5)

AOA對NH+4-N平均去除率為26.28%,總?cè)コ势骄鶠?3.73%。吸附池F/M=3.8 kgCOD/ (kgMLSS·d)、吸附池 HRT=1.5h時,AOA對N H+4-N的去除率最高,達(dá)到39.42%;系統(tǒng)NH+4-N平均去除率最高發(fā)生在吸附池F/M=2.8 kgCOD/ (kgMLSS·d)、吸附池 HRT=1.5h,為72.65%。系統(tǒng)中NH+4-N的去除主要依靠在AOA及B段好氧環(huán)境下的充分硝化。

在試驗開始階段,吸附池F/M=1.8 kgCOD/ (kgMLSS·d)時,AOA出水NH+4-N隨進(jìn)水濃度波動較大,而B段出水相對比較穩(wěn)定,HRT增大, AOA去除率變化較小,而B段及系統(tǒng)去除率均先減小后增大;試驗中期吸附池F/M=2.8 kgCOD/ (kgMLSS·d)時,進(jìn)水波動大,但隨著吸附池 HRT的增大,AOA、B段處理效果明顯優(yōu)化,裝置穩(wěn)定程度有一定的提高。試驗后期吸附池F/M=3.8 kg-COD/(kgMLSS·d)時,進(jìn)水NH+4-N較穩(wěn)定,隨著吸附池HRT的增大,AOA和總?cè)コ示噬仙厔?B段去除率略下降繼而上升?？傮w而言,吸附池F/M一定時,吸附池 HRT從0.75 h延長到1.0 h的去除率較從1.0 h到1.5 h的去除率上升幅度小,甚至出現(xiàn)并未上升反而減小的現(xiàn)象,說明吸附池HRT大于1.0 h時,系統(tǒng)脫氨潛力較大。其中工況9,即吸附池F/M=3.8 kgCOD/(kgMLSS·d)、吸附池HRT=1.5 h時,AOA去除率達(dá)到最大;工況6,即吸附池F/M=2.8 kgCOD/(kgMLSS·d)、吸附池HRT=1.5 h時,裝置總?cè)コ蔬_(dá)到最大。

3.4 裝置對TN的去除效果(見圖6)

試驗期間原水 TN一般為70.54～80.85 mg/ L,平均74.06 mg/L,AOA出水 TN 47.31～60.04 mg/L,平均54.37 mg/L,平均去除率為26.36%,B段出水19.35～49.31 mg/L,平均41.24mg/L,平均去除率為24.85%,總?cè)コ势骄鶠?4.16%。系統(tǒng)中TN的去除主要依靠AOA好氧缺氧的硝化反硝化及B段的接觸氧化池作用[4]。

圖6 不同工況下TN去除率

對于TN,當(dāng)吸附池F/M=1.8～2.8 kgCOD/ (kgMLSS·d)時,AOA處理率的最大峰值出現(xiàn)在吸附池HRT=1.0 h處,當(dāng)吸附池F/M=3.8 kg-COD/(kgMLSS·d)時,隨著吸附池 HRT的增大, AOA去除率呈增大趨勢。吸附池 F/M=2.8 kg-COD/(kgMLSS·d)時,AOA系統(tǒng)對TN的去除率總體最高,為24%～36%。當(dāng)吸附池 F/M=3.8 kgCOD/(kgMLSS·d)時,隨著 HRT增大,TN去除率增大幅度大,在18%～40%之間。

3.5 裝置對磷的去除效果(見圖7-8)

試驗期間原水 TP一般在5.16～6.75 mg/L,平均6.18 mg/L,AOA出水 TP 3.51～4.71 mg/ L,平均4.12 mg/L,平均去除率為32.83%,B段出水2.98～3.98 mg/L,平均3.44 mg/L,平均去除率為16.23%,總?cè)コ势骄鶠?3.83%。

圖7 不同工況下TP去除率

圖8 不同工況下PO3-4-P去除率

試驗期間原水 PO3-4-P在4.46～5.97 mg/L,平均5.31 mg/L,AOA出水TP3.08～4.42 mg/L,平均3.75 mg/L,平均去除率為29.25%,B段出水3.06～4.36 mg/L,平均3.68 mg/L,平均去除率為1.74%,總?cè)コ势骄鶠?0.50%。系統(tǒng)中PO3-4-P的去除主要依靠A段厭氧、好氧環(huán)境的變換,并及時排泥。

當(dāng)吸附池 F/M=1.8 kgCOD/(kgMLSS·d)時,隨著吸附池HRT增大,AOA中TP去除率逐漸增大,B段去除率呈下降趨勢,系統(tǒng)在吸附池HRT=1.0 h時隱約出現(xiàn)一個最小峰值;當(dāng)吸附池F/M=2.8～3.8 kgCOD/(kgMLSS·d)之間時, AOA對TP的去除率在HRT為1.0 h時出現(xiàn)較大峰值,同時B段出現(xiàn)較小峰值。AOA中PO3-4-P的去除規(guī)律基本與TP類似,說明AOA去除的TP中大部分為PO3-4-P。AOA對溶解性磷的去除率都低于對TP的去除率,這說明污水中的一部分顆粒性磷通過污泥的絮凝吸附和沉淀作用被去除[4]。

試驗中B段PO3-4-P的去除量較少甚至出現(xiàn)增多,說明B段對 PO3-4-P去除效果可以忽略。但B段中TP去除率與PO3-4-P的去除率相差較大,這說明B段中主要通過過濾去除顆粒性磷,處理的關(guān)鍵在于過濾的效果。因此接觸氧化池填料層的反沖洗對B段TP去除影響較大,若長時間不進(jìn)行反沖洗,生物膜老化,大量渣滓及絮狀物攜帶顆粒性磷進(jìn)入出水,使得處理效果變差,反沖洗清洗濾料,有利于顆粒磷的攔截去除。

4 結(jié)論

4.1 建立在傳統(tǒng)絮凝吸附強(qiáng)化一級處理基礎(chǔ)上的AOA是一項穩(wěn)定可靠的,具有同步除磷脫氮功能的工藝,后接接觸氧化使AOA的處理效果得到完善和提高;

4.2 Q=1～2 m3/d,再生池DO=2 mg/L,厭氧池DO=0 mg/L,絮凝吸附池DO=0.2 mg/L,SRT= 8 d時,SS出水基本滿足 GB18918-2002一級B標(biāo)準(zhǔn);AOA對COD平均去除率為68.07%,總?cè)コ势骄鶠?3.63%,具備一定的抗沖擊負(fù)荷的能力;吸附池F/M=2.8 kgCOD/(kgMLSS·d)、吸附池HRT= 1.0 h時,AOA對TN、TP的去除率均較高,分別達(dá)到36.26%、43.80%,系統(tǒng)總?cè)コ史謩e達(dá)到45.24%、50.68%,處理效果穩(wěn)定可靠。

[1] 蔣展鵬,尤作亮,師紹琪.城市污水強(qiáng)化一級處理新工藝——活化污泥法[J].中國給水排水,1999,15(12):1-5.

[2] 張金梅,王 濤,等.生物絮凝吸附/生物接觸氧化組合工藝處理城市污水試驗研究[J].重慶建筑大學(xué)學(xué)報,2007,29(6): 101-104.

[3] 張 智,邱 維,張國慶.城市污水強(qiáng)化一級處理技術(shù)及發(fā)展趨勢[J].重慶環(huán)境科學(xué),2001,23(1):46-49.

[4] 謝有奎,顏 強(qiáng).污泥負(fù)荷對污水生物去除氮、磷和有機(jī)物的影響[J].重慶建筑大學(xué)學(xué)報,2004,26(3):63-65.

Study on Combined Technics of AOA/Bio-contact Oxidation for Municipal Wastewater

LIU Bao-wei

(Equipment Engineering Department,Sichuan College of Architectural Technology,Deyang 618000,China)

The municipal wastewater's treatment effect of the combined process of AOA and bio-contact oxidation was studied in this paper.The results showed that AOA based on the traditional enhanced primary treatment was a stable and reliable technology with simultaneous functional of N,P's removal.The treatment effect of AOA was improved by following the bio-contact oxidation treatment.

AOA;bio-contact oxidation;municipal wastewater

X703.1

A

1674-2842(2010)01-0029-04

2009-05-18

劉保偉(1978-),男,在職碩士生,助教,主要從事給水排水和空調(diào)方面的研究。