AAO工藝強(qiáng)化脫氮的研究

劉義忠 安 鵬

（揚(yáng)州市潔源排水有限公司 江蘇揚(yáng)州 225000）

引言

城市污水中氮的排放是造成水體富營(yíng)養(yǎng)化的重要原因，如何實(shí)現(xiàn)高效脫氮是當(dāng)前我們研究的難點(diǎn)之一。城市污水處理是一種高能耗行業(yè)，通過(guò)工藝調(diào)控，合理配置能源，具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義[1]。AAO工藝具有工藝流程簡(jiǎn)單、運(yùn)行管理方便等優(yōu)點(diǎn)，在我國(guó)城市污水處理廠中得到廣泛的應(yīng)用。對(duì)于該工藝的運(yùn)行調(diào)控不僅涉及到復(fù)雜的水力學(xué)及生物學(xué)過(guò)程，還受到環(huán)境條件和進(jìn)水負(fù)荷變化的影響[2]。如果缺少有效的運(yùn)行調(diào)控策略將導(dǎo)致脫氮效果不理想、運(yùn)行不穩(wěn)定、能耗高等問(wèn)題。因此，本文研究通過(guò)調(diào)節(jié)混合液回流比、污泥回流比和好氧段DO濃度這三個(gè)運(yùn)行參數(shù)，摸索AAO工藝高效脫氮運(yùn)行參數(shù)。

1 試驗(yàn)方法

1.1 工藝流程圖

圖1 AAO工藝流程

1.2 試驗(yàn)用水

試驗(yàn)用水來(lái)自于揚(yáng)州市某污水廠，其進(jìn)水COD、TN和NH3-N濃度可達(dá)到 200、35、25mg/L。

1.3 試驗(yàn)裝置

試驗(yàn)所用的AAO小試裝置，為有機(jī)玻璃制成，有效容積為10L，缺氧池設(shè)置磁力攪拌器攪拌，防止污泥沉淀；好氧池采用電動(dòng)攪拌機(jī)及曝氣裝置進(jìn)行曝氣，置于25℃恒溫室中。

圖2 小試裝置流程

1.4 試驗(yàn)方法

COD的測(cè)量采用快速消解分光光度法；TN的測(cè)量采用過(guò)硫酸鉀氧化-紫外分光光度法；NH3-N的測(cè)量采用納氏試劑分光光度法。

2 結(jié)果與討論

2.1 污泥回流比對(duì)COD、TN和NH3-N的影響

保證其他條件不變，調(diào)整污泥回流比分別為60%、70%、80%、90%、100%，設(shè)計(jì)以下五種工況：

表1 五種不同污泥回流比的工況設(shè)計(jì)參數(shù)

圖3 不同污泥回流比下各項(xiàng)指標(biāo)的去除特征

表2 各工況下進(jìn)出水?dāng)?shù)據(jù)

不同污泥回流比下COD、NH3-N、TN去除率如圖3所示，在試驗(yàn)條件下，COD的去除率均保持在83%以上；NH3-N的去除率保持在93%以上；TN的去除率保持在69%以上。

提升污泥回流比，可以使污泥濃度增大，有助于提升有機(jī)物的去除率。然而隨著污泥回流比不斷提升，有機(jī)物的去除率開(kāi)始降低。是因?yàn)?，回流的污泥中攜帶了大量的氧。過(guò)多的氧會(huì)抑制反硝化的進(jìn)行，不利于氮的去除[3]。此外，大量的污泥回流導(dǎo)致了各個(gè)單元的污泥沉積，影響有機(jī)物的去除效果[4]。因此，考慮去除率與能耗因素，我們選取污泥回流比為80%。

2.2 混合液回流比對(duì)COD、TN和NH3-N的影響

保證其他條件不變，調(diào)整污泥回流比分別為100%、150%、200%、250%、300%，設(shè)計(jì)以下五種工況：

表3 五種不同混合液回流比的工況設(shè)計(jì)參數(shù)

表4 各工況下進(jìn)出水?dāng)?shù)據(jù)

不同混合液回流比下COD、NH3-N、TN去除率特征如圖4所示，COD的去除率均保持在83%以上；NH3-N的去除率保持在95%以上；TN的去除率保持在69%以上，隨著混合液回流比的增大，TN的去除率先升高后降低。

AAO工藝中最大脫氮的理論公式η=（r+R）/（1+r+R），這五種工況下理論最大總氮去除率應(yīng)為61.5%、67.7%、72.2%、75.6%、78.3%[5]。當(dāng)混合液回流比在100%-150%之間時(shí)，TN的實(shí)際去除率略高于理論去除率，出現(xiàn)這種情況的原因可能是：①水中的氮有部分用于分子細(xì)胞的合成；②系統(tǒng)中可能存在同步硝化反硝化作用，在實(shí)際污水處理廠中普遍會(huì)出現(xiàn)同步硝化反硝化現(xiàn)象[6]。當(dāng)混合液回流比在200%-300%之間時(shí)，TN的實(shí)際去除率低于理論去除率，發(fā)生該現(xiàn)象的原因可能是：大量的溶解氧回流，抑制了反硝化作用。此外，隨著混合液回流比的提高，厭氧池的水力停留時(shí)間減少，同樣也會(huì)導(dǎo)致反硝化速率降低。

圖4 不同混合液回流比下各項(xiàng)指標(biāo)的去除特征

考慮TN的去除以及能耗，選取混合液回流比200%為最優(yōu)參數(shù)。

2.3 DO對(duì)COD、TN和NH3-N的影響

表5 五種不同DO的工況設(shè)計(jì)參數(shù)

表6 各工況下進(jìn)出水?dāng)?shù)據(jù)

不同DO值下COD、NH3-N、TN去除率特征如圖5所示，在試驗(yàn)條件下，COD的去除率均保持在83%以上；NH3-N的去除率保持在92%以上，NH3-N的去除率隨著DO的提升而提升；TN的去除率保持在68%以上，隨著DO值的增大，TN的去除率先升高后降低。

AAO工藝中，DO值對(duì)硝化菌的生長(zhǎng)有很大影響，當(dāng)DO大于2mg/L時(shí)，可以維持硝化反應(yīng)的正常進(jìn)行，如圖5中所示，DO在 2-3mg/L時(shí)，NH3-N的去除率呈穩(wěn)步上升趨勢(shì)，當(dāng)DO濃度大于3mg/L時(shí)，NH3-N的去除率上升趨勢(shì)開(kāi)始減緩，這是由于DO的濃度過(guò)高，有機(jī)物分解過(guò)快，微生物缺少營(yíng)養(yǎng)，活性污泥老化[7]；TN的去除率先上升后下降則是因?yàn)镈O值過(guò)高，對(duì)反硝化產(chǎn)生了抑制作用。綜合有機(jī)物的去除率以及能耗來(lái)考慮，DO的最優(yōu)參數(shù)應(yīng)為3mg/L。

2.4 最佳運(yùn)行參數(shù)下系統(tǒng)有機(jī)物含量的變化

圖5 不同DO值下各項(xiàng)指標(biāo)的去除特征

表7 最佳運(yùn)行參數(shù)下系統(tǒng)內(nèi)有機(jī)物的變化

結(jié)語(yǔ)

試驗(yàn)結(jié)果選取污泥回流比80%，混合液回流比200%，DO值為3mg/L為最優(yōu)參數(shù)。在最佳運(yùn)行參數(shù)下，系統(tǒng)COD、NH3-N、TN的去除率分別為87.2%、97.5%、73.6%，出水質(zhì)量濃度分別為32、0.68、10.21mg/L,出水水質(zhì)優(yōu)于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中的一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)。

參考文獻(xiàn)

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