A/A/O工藝脫氮除磷最佳運(yùn)行參數(shù)的確定

袁鷹，劉明源（泰州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇泰州225300）

·環(huán)保與循環(huán)經(jīng)濟(jì)·

A/A/O工藝脫氮除磷最佳運(yùn)行參數(shù)的確定

袁鷹，劉明源
（泰州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇泰州225300）

摘要：通過(guò)對(duì)COD、TN、TP和NH3- N監(jiān)測(cè)分析，確定了A/A/O最佳的工藝參數(shù)為污泥負(fù)荷為0.20kgCOD/（kgMLSS·d），停留時(shí)間為8h，最佳污泥濃度為3000mg/L，泥齡為15d，其脫氮除磷效果良好，COD、TP、TN、NH3- N去除率分別為89.0%、93.0%、63.1%、84.5%，其出水達(dá)到了《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918- 2002）Ⅰ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞：A/A/O工藝；脫氮除磷；最佳運(yùn)行參數(shù)

A/A/O工藝是目前我國(guó)比較普及而且運(yùn)行較好的適合于城市污水處理的一種生物活性污泥法工藝，流程較簡(jiǎn)單，污染物去除率尤其是脫氮除磷比普通活性污泥法有顯著提高。然而，在許多采用A/A/O工藝的污水處理廠，由于在實(shí)際運(yùn)行中對(duì)污泥負(fù)荷、污泥濃度、泥齡、停留時(shí)間、水質(zhì)pH值和DO等工藝參數(shù)調(diào)控沒(méi)有達(dá)到復(fù)合水質(zhì)水量實(shí)際情況的標(biāo)準(zhǔn)，造成整個(gè)系統(tǒng)脫氮除磷效果不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。針對(duì)這一情況并結(jié)合某污水處理廠實(shí)際運(yùn)行結(jié)果對(duì)污泥負(fù)荷、污泥濃度、泥齡、DO和pH等工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)控，確定最佳的工藝參數(shù)。

1　實(shí)驗(yàn)過(guò)程和步驟

1.1最佳污泥負(fù)荷選擇

活性污泥從污水處理廠取來(lái)之后放在25L的桶中，定期對(duì)其進(jìn)行曝氣及加入營(yíng)養(yǎng)鹽。

（1）首先測(cè)定污泥濃度：取1000mL污泥和5000mL污水混合后，取混合均勻的混合液100mL于100mL量筒中，靜置30min，測(cè)定SV。其次將測(cè)定過(guò)沉降比的污泥全部倒入漏斗，過(guò)濾，稱(chēng)重，則污泥濃度為920mg/L。

（2）測(cè)定污水的COD：測(cè)定1個(gè)空白樣和2個(gè)平行樣，同時(shí)對(duì)硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行標(biāo)定，污水的COD 為320.7 mg/L。

（3）在5個(gè)瓶子中加入1L污水，依次加入一定體積的污泥混合液，得污泥負(fù)荷0.10、0.15、0.20、0.25、0.30kgCOD/（kgMLSS·d）這五個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)。

（4）改變停留時(shí)間4h、6h、8h、12h、24h、36h進(jìn)行好氧生化反應(yīng)，分別測(cè)COD、TP、NH3- N、TN的去除率，確定最佳的污泥負(fù)荷和停留時(shí)間。

1.2選擇最佳污泥濃度和污泥泥齡

取1000mL污泥和2000mL污水混合后，近似計(jì)算出原污泥濃度為4950mg/L。

分別向1、2、3、4、5號(hào)瓶子中加入600、800、1000、1200、1600mL污泥，然后都加到2L刻度線(xiàn)，即可得污泥濃度為1500、2000、2500、3000、4000mg/L的污泥樣。

從早上九點(diǎn)曝氣到下午三點(diǎn)，讓其沉降半小時(shí)后取其上清液測(cè)定COD、TP、NH3- N、TN。實(shí)驗(yàn)完畢后，到污水處理廠取污水，準(zhǔn)備第二天的實(shí)驗(yàn)，從第二天開(kāi)始，1、2、3、4、5號(hào)瓶子分別每天排泥1/3、1/5、1/10、1/15、1/20。

2　最佳工藝參數(shù)的確定

2.1最佳污泥負(fù)荷的確定

根據(jù)不同的污泥負(fù)荷及不同的停留時(shí)間下由COD、TP、TN、NH3- N的去除率來(lái)確定最佳污泥負(fù)荷。

2.1.1污泥負(fù)荷對(duì)COD去除率的影響

同一停留時(shí)間時(shí)不同污泥負(fù)荷對(duì)COD的去除影響如圖1所示。

由圖1可以得出：在停留時(shí)間4h、6h、8h、12h、24h、36h的情況下，其最佳污泥負(fù)荷分別為0.20、0.30、0.25、0.25、0.15、0.20kgCOD/（kgMLSS·d）。因此我們得出COD去除效果最好的最佳污泥負(fù)荷為0.20～0.25kgCOD/ （kgMLSS·d）。

2.1.2污泥負(fù)荷對(duì)TP去除率的影響

同一停留時(shí)間時(shí)不同污泥負(fù)荷對(duì)TP的去除影響如圖2所示。

由圖2可知：在停留時(shí)間4h、6h、8h、12h、24h、36h的情況下，其最佳污泥負(fù)荷分別為0.20、0.25、0.25、0.10、0.10、0.10kgCOD/（kgMLSS·d）。因此我們得出TP去除效果最好的最佳污泥負(fù)荷為0.10～0.20kgCOD/（kgMLSS·d）。

2.1.3污泥負(fù)荷對(duì)NH3-N去除率的影響

同一停留時(shí)間時(shí)不同污泥負(fù)荷對(duì)NH3- N的去除影響如圖3所示。

由圖3可知：在停留時(shí)間4h、6h、8h、12h、24h、36h的情況下，其最佳污泥負(fù)荷分別為0.20、0.20、0.20、0.10、0.10、0.20kgCOD/（kgMLSS·d）。因此我們得出NH3- N去除效果最好的最佳污泥負(fù)荷為0.10～0.20kgCOD/ （kgMLSS·d）。

2.1.4污泥負(fù)荷對(duì)TN去除率的影響

同一停留時(shí)間時(shí)不同污泥負(fù)荷對(duì)TN的去除影響如圖4所示。

由圖4可知：在停留時(shí)間4h、6h、8h、12h、24h、36h的情況下，其最佳污泥負(fù)荷分別為0.20、0.15、0.20、0.20、0.15、0.20kgCOD/（kgMLSS·d）。因此我們得出TN去除效果最好的最佳污泥負(fù)荷為0.10～0.20kgCOD/（kgMLSS·d）。

綜合考慮去除污水COD和脫氮除磷的效果，最佳污泥負(fù)荷為0.20kgCOD/（kgMLSS·d）。

2.2最佳停留時(shí)間的確定

2.2.1停留時(shí)間對(duì)COD去除率的影響

由圖5可知：曝氣時(shí)間是影響COD處理效果最主要的因素。當(dāng)時(shí)間為0～4h時(shí)，COD呈直線(xiàn)下降趨勢(shì)，COD去除率則高達(dá)80.0%以上，這說(shuō)明好氧對(duì)COD去除效果非常明顯；隨著曝氣時(shí)間增加，COD去除率逐漸下降，之后COD下降變得緩慢，在曝氣36h后COD＜30mg/L，達(dá)到國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，去除率在90%以上。但考慮投入使用處理時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，處理成本會(huì)增加，因此我們選定8h為最佳處理時(shí)間。

2.2.2停留時(shí)間對(duì)TP去除率的影響

由圖6可知：整體趨勢(shì)為在0～8h這個(gè)時(shí)段內(nèi)TP迅速下降，在8～12h這個(gè)時(shí)段內(nèi)TP略有上升，在12～24h這個(gè)時(shí)段內(nèi)TP又略有下降，然后在24～36h這個(gè)時(shí)段內(nèi)TP又略有上升。但我們可以明顯看出，在0.1～0.3kgCOD/ （kgMLSS·d）污泥負(fù)荷時(shí)，最佳處理時(shí)間為8h，在8h時(shí)TP=0.96mg/L，去除率達(dá)到80%，達(dá)到國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn),但沒(méi)有達(dá)到國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，原因是沒(méi)有進(jìn)行厭氧反應(yīng)。

2.2.3停留時(shí)間對(duì)NH3-N去除率的影響

由圖7可知：整體趨勢(shì)為在0～8h這個(gè)時(shí)段內(nèi)NH3- N迅速下降，之后繼續(xù)曝氣，NH3- N也不會(huì)下降。開(kāi)始時(shí)NH3- N迅速下降，主要是因?yàn)镹H3- N發(fā)生亞硝化和硝化作用。亞硝化和硝化反應(yīng)由亞硝化和硝化細(xì)菌參與完成，這兩類(lèi)細(xì)菌都是自養(yǎng)型好氧菌，它們利用無(wú)機(jī)碳化物如CO32-、HCO3-和CO2作為碳源，從NH3、NH4+或NO2-的氧化反應(yīng)中獲取能量。因?yàn)樗玫氖呛醚跷勰?，并沒(méi)有專(zhuān)門(mén)去取硝化污泥，污泥里面的硝化細(xì)菌是有限的，8h后再曝氣NH3- N也不會(huì)下降，因此選定去除NH3- N的最佳停留時(shí)間為8h。

2.2.4停留時(shí)間對(duì)TN去除率的影響

分別為0.10、0.15、0.20、0.25、0.30kgCOD/（kgMLSS· d）污泥負(fù)荷時(shí)，4、6、8、12、24、36h時(shí)對(duì)TN去除效果的影響見(jiàn)圖8。

由圖8可知：在0～8h這個(gè)時(shí)段內(nèi)TN呈下降趨勢(shì)，之后緩慢上升一點(diǎn)后，TN基本上保持不變?？偟ㄓ袡C(jī)氮、氨氮、無(wú)機(jī)氮。在好氧時(shí)主要是有機(jī)氮好氧轉(zhuǎn)化為氨氮，因此總氮在單純的好氧條件下，去除是有限的。對(duì)圖5、6、7、8進(jìn)行總體分析，可知去除COD和脫氮除磷的最佳停留時(shí)間為8h。

2.3最佳泥齡的確定

2.3.1泥齡對(duì)COD去除率的影響

由圖9可知：污泥濃度為1500mg/L、2000mg/L、2500 mg/L、4000mg/L時(shí)污泥對(duì)COD去除率影響的趨勢(shì)基本相同。在每天進(jìn)行的不同排泥量后，COD在第一天時(shí)去除的效果最好，第2、第3天基本保持不變，第4、5天會(huì)有上升，在第5天時(shí)特別是污泥濃度1500mg/L和2000mg/L COD的去除效果已非常微弱。污泥濃度為3000mg/L在每天排泥量1/15的情況下對(duì)COD的去除效果一直在增加。因此我們得出最佳污泥濃度為3000mg/L，泥齡為15天。

2.3.2泥齡對(duì)TP去除率的影響

由圖10可知：污泥濃度為3000mg/L、在每天排泥量1/15的情況下，污泥對(duì)TP的去除效果一直在增加，因此可以得出最佳污泥濃度為3000mg/L，泥齡為15天。

2.3.3泥齡對(duì)NH3-N去除率的影響

由圖11可知：污泥濃度為3000mg/L、每天排泥量1/15的情況下，污泥對(duì)NH3- N的去除效果一直在增加，因此我們得出最佳污泥濃度為3000mg/L，泥齡為15天。

2.3.4泥齡對(duì)TN去除率的影響

由圖12可知：污泥濃度為3000mg/L，在每天排泥量1/15的情況下，對(duì)TN的去除效果一直在增加，因此我們得出最佳污泥濃度為3000mg/L，泥齡為15天。

污泥齡是表示活性污泥在曝氣池內(nèi)平均停留時(shí)間，也反映了曝氣池中污泥全部更新一次需要的時(shí)間。生物除磷泥齡越短，污泥含磷量越高，因而希望在高負(fù)荷下運(yùn)行;但除磷的同時(shí)又希望脫氮，而硝化只能在泥齡長(zhǎng)的低負(fù)荷系統(tǒng)中才能運(yùn)行，因而生物除磷脫氮是有矛盾的，運(yùn)行中應(yīng)兼顧三個(gè)指標(biāo)，即TN、TP和NH3- N，努力控制好回流污泥與排放污泥的量，可較好地實(shí)現(xiàn)除磷的同時(shí)進(jìn)行脫氮。一般泥齡控制在10d以下，能較好脫氮，也能除去一定量的磷。由圖9、10、11、12總體分析可知，最佳污泥濃度為3000mg/L，泥齡為15d。

3　最佳工藝參數(shù)下的處理效果

在實(shí)驗(yàn)所確定的最佳工藝參數(shù)下，A/A/O去除氮磷效果如表1所示。

由表1可知：COD在A段的去除率為78.8%，然后第二個(gè)A段COD反而上升了，在O段的去除率為48.6%，總的去除率為89.0%；TP在A段上升，在第二個(gè)A段即缺氧段去除率為8.9%，在O段的去除率為92.3%，總的去除率為93.0%；NH3- N在A段的去除率為17.2%和25.0%，在O段的去除率為75.0%，總的去除率為84.5%；TN在A段的去除率為11%和1.2%，在O段的去除率為58.0%，總的去除率為63.1%。

表1　最佳工藝參數(shù)下A/A/O對(duì)污水處理效果的分析

4　結(jié)論

通過(guò)對(duì)COD、TN、TP和NH3- N監(jiān)測(cè)分析，確定了A/A/O最佳的工藝參數(shù)為最佳污泥負(fù)荷為0.20kgCOD/ （kgMLSS·d），最佳停留時(shí)間為8h，最佳污泥濃度為3000mg/L，泥齡為15d。在此最佳參數(shù)下，COD去除率為89.0%，TP去除率為93.0%，TN去除率為63.1%，NH3- N去除率為84.5%，出水達(dá)到了《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918- 2002）Ⅰ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

參考文獻(xiàn)

[1]麻娟.ABR反應(yīng)器—生物接觸氧化系統(tǒng)短程硝化反硝化脫氮除磷性能研究[J].廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009（9）：12- 18.

[2]趙蓉，周少奇，伍志研，等. A+A2/O工藝脫氮除磷參數(shù)調(diào)控及運(yùn)行效果分析[J].水處理技術(shù)，2012，38（4）：60- 65.

[3]尹航，何理，盧健聰，等.水力停留時(shí)間對(duì)生物膜/顆粒污泥耦合工藝脫氮除磷的影響[J].化工學(xué)報(bào)，2014，65（6）：22- 29.

[4]鄧仁健，張金松，曲志軍，等.污泥濃度對(duì)雙重后置反硝化工藝脫氮除磷的影響[J].環(huán)境科學(xué)研究，2014，27（7）:88- 95.

[5]劉方婧，段怡彤，趙健慧，等.不同濃度外加碳源對(duì)A2/O系統(tǒng)的沖擊及修復(fù)前后脫氮除磷效果研究[J].環(huán)境污染與防治，2014 （4）：109- 115.

[6]宋玉蘭，楊宇斌.除磷脫氮鼓風(fēng)曝氣氧化溝工藝運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)及管理[J].山西建筑，2014，40（4）:117- 120.

[7]陳曉杰，潘楊，黃勇，等.污泥齡對(duì)污泥轉(zhuǎn)移SBR工藝除污性能的影響[J].蘇州科技學(xué)院學(xué)報(bào)（工程技術(shù)版），2014，27（1）：99- 103.□

doi：10.3969/j.issn.1008- 553X.2015.02.026

中圖分類(lèi)號(hào)：X705

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1008- 553X（2015）02- 0072- 05

收稿日期：2014- 08- 25

作者簡(jiǎn)介：袁鷹（1976-），女，碩士研究生，講師，從事環(huán)境監(jiān)測(cè)與環(huán)境評(píng)價(jià)方面的教學(xué)工作，15952603327，937196725@qq.com。

Determination of Nitrogen and Phosphorus Removal of A/A/O Process for Optimum Operation Parameters

YUAN Ying，LIU Ming-yuan

（Taizhou Polytechnic College，Taizhou 225300，China）

Abstract:The A/A/O process is at present our country is popular and run better suited to a biological activated sludge of urban sewage treatment，the main operating parameters of sludge loading，sludge concentration，sludge age，residence time，pH value of water and DO. Through the analysis of COD，TN，TP and NH3- N monitoring，to determine the process parameters of A/A/O best for optimal sludge loading is 0.20kgCOD/（kgMLSS·d），the optimum 8h，optimum sludge concentration is 3000mg/L，sludge age is 15d. In the optimal parameters，the nitrogen and phosphorus removal effect is good，the removal rate of CODis 89%，the removal rate of TP is 93%，the removal rate of TN is 63.1%，the removal rate of NH3- N is 84.5%，the effluent reached the "urban sewage treatment plant pollutant discharge standard"（GB18918- 2002）grade I standard.

Key words:A/A/Oprocess；nitrogen and phosphorus removal；optimumoperation parameters