QWSTN法和AAO法污水處理工藝特點及控制要點

段付崗

（陜西煤化能源有限公司，陜西長武 713600）

在煤化工污水處理中，最常見的活性污泥法污水處理工藝包括A O法、AAO法 （又稱A 2 O法）、SBR法等，而QWSTN法比較少見。以下結(jié)合陜西煤化能源有限公司QWSTN法污水處理系統(tǒng)的運行實際，重點介紹AAO法和QWSTN法的工流程及其運行特點，指出AAO法和QWSTN法在工藝上的區(qū)別和各自的技術(shù)優(yōu)勢，并提出QWSTN法相應(yīng)的工藝控制要點和注意事項。

1 AAO法污水處理工藝

1.1 AAO法污水處理工藝簡介

AAO法全稱為厭氧-缺氧-好氧活性污泥法，指采取厭氧池、缺氧池和好氧池的各種組合以及不同的污泥回流方式，通過活性污泥的新陳代謝除去污水中有機污染物、氨氮和磷等的污水處理方法。其中，厭氧池 （anaerobiczone）指非充氧池，溶解氧濃度一般小于0.2mg／L，主要功能是進行磷的釋放；缺氧池 （anoxiczone）也是一個非充氧池，溶解氧濃度一般在0.2～0.5 mg／L，主要功能是進行反硝化脫氮；好氧池（oxiczone）指充氧池，溶解氧濃度一般不小于2mg／L，主要功能是降解有機物和硝化氨氮及過量攝磷。也就是說，在厭氧、缺氧和好氧3個生化反應(yīng)環(huán)境中，污水中的有機物先由難分解的大分子轉(zhuǎn)化成易分解的小分子，再轉(zhuǎn)化成CO2排放；同時，污水中的氨氮先轉(zhuǎn)化成亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮，再轉(zhuǎn)化成N2排放，最終實現(xiàn)污水的生化處理和達標(biāo)排放［1］。

AAO法污水處理工藝主要應(yīng)用于大中型城鎮(zhèn)污水廠或工業(yè)污水廠，由預(yù)處理、生化處理和污泥處理等3大工序構(gòu)成。其中，預(yù)處理工序主要包括格柵過濾、沉砂池、初沉池、氣浮池、隔油池、纖維或毛發(fā)捕集器等；生化處理工序主要包括厭氧池、缺氧池、好氧池、二沉池和污泥回流池等；污泥處理工序主要包括脫水脫泥機、污泥輸送機、污泥存儲間等。

污水經(jīng)預(yù)處理工序處理后進入生化處理工序，生化處理工序是AAO法污水處理工藝的核心環(huán)節(jié)。在生化處理過程中，污水先進入?yún)捬醭剡M行脫磷反應(yīng)，再進入缺氧池進行反硝化脫氮，后進入好氧池進行硝化反應(yīng)并降解有機物；當(dāng)污水中有機物、氨氮和磷等充分降解后，進入二沉池，澄清后的污水達標(biāo)排放；沉降下來的污泥一部分返回生化處理工序，另一部分進入污泥處理工序進行泥水分離。典型的AAO法污水處理工藝流程見圖1。

圖1 典型的AAO法污水處理工藝流程框圖

1.2 AAO法污水處理工藝的特點

優(yōu)點：①適宜于處理生活污水、城市污水，以及工業(yè)上含氮、磷等污染物的污水；②具有良好的除氮脫磷功能，除碳效果一般；③具有去除難降解有機物的功能；④可改善活性污泥的沉降性能，減少污泥排放量，降低污泥含水量；⑤可實現(xiàn)連續(xù)化污水處理，對儀表自動化要求不高；⑥ 工藝操作簡單，設(shè)備維護方便，運行管理難度小，污水處理成本低；⑦ 工藝技術(shù)成熟、先進，設(shè)備運行可靠，污水處理效果良好；⑧國內(nèi)工程應(yīng)用實例多，容易獲得工程設(shè)計及管理經(jīng)驗。

缺點：①占地面積大，建構(gòu)筑物多，以大型水池為主；②污泥回流量大，能耗高；③ 出水COD易超標(biāo)，且不易調(diào)整；④污水處理彈性不大，活性污泥抗沖擊性差；⑤用于小型污水廠時，處理費用高。

2 QWSTN法污水處理工藝

2.1 QWSTN法污水處理工藝簡介

QWSTN法即倍增復(fù)合式強化生物脫碳脫氮法污水處理工藝，主要是在厭氧、缺氧和好氧的環(huán)境中對污水進行生化處理，降解其中的有機物、氨氮和磷等污染物。

我公司污水站采用QWSTN法處理甲醇工業(yè)污水 （見圖2）。其工藝過程為：來自氣化、凈化、合成、鍋爐等工序的生產(chǎn)污水和生活污水一起由地埋管進入泵房，由一級提升泵送至調(diào)節(jié)池進行機械攪拌而混合均勻；調(diào)節(jié)池出水由二級提升泵送至厭氧水解反應(yīng)池（AHCR），通過厭氧菌的作用將污水中的氨氮、有機物水解和酸化，有機態(tài)氮轉(zhuǎn)化成氨態(tài)氮 （即氨氮）；厭氧池出水再自流入缺氧反應(yīng)池 （DNCR），在反硝化菌的作用下進行反硝化反應(yīng)，將混合液回流帶來的硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化成N2，從而去除總氮；之后污水進入好氧反應(yīng)池（OHCR），在好氧菌和硝化菌的作用下進行硝化反應(yīng)，降解其中殘余的有機物，并將氨氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮，由此完成活性污泥處理污水的全部生化過程［2］；經(jīng)過厭氧、缺氧和好氧3個階段處理后的污水自流進入二沉池進行一級沉淀，澄清后的清液進入高效沉淀池進行二級沉淀，2次澄清后的污水站最終產(chǎn)水實現(xiàn)達標(biāo)排放；二沉池和高效沉淀池沉淀下來的污泥進入污泥收集池，然后由污泥泵送至污泥濃縮脫水機，脫水后的泥餅外運，脫出的污水返回泵房提升井內(nèi)重復(fù)進行處理。

2.2 QWSTN法污水處理工藝的特點

我公司所謂的QWSTN工藝其實就是由AAO工藝演變而來的，屬AAO工藝的升級版。我公司QWSTN工藝與典型的AAO工藝大同小異，主要不同之處如下。

圖2 QWSTN法污水處理工藝流程框圖

（1）AAO工藝中要求設(shè)置預(yù)處理系統(tǒng)，而我公司的QWSTN工藝中未設(shè)置初沉池或泥砂沉淀池，這會給污水站帶來如下幾方面的危害：一是氣化灰水和鍋爐撈渣水中含有的無機污泥較多，容易在污水站提升井內(nèi)淤積而堵塞污水提升泵，造成溢井現(xiàn)象，嚴重時甚至導(dǎo)致提升泵房被污水淹沒 （2016年我公司提升泵房曾兩度被淹，其中1次造成污水站停運2d）；二是當(dāng)污水中攜帶的無機物太多時，容易在缺氧反應(yīng)池內(nèi)形成沉積，影響推流器、回流器的正常運行，從而增加設(shè)備的故障率；三是當(dāng)運轉(zhuǎn)設(shè)備故障時，缺氧池和厭氧池污水流通通道更易堵塞，如此形成惡性循環(huán)，影響污水站的正常運行；四是無機污泥未預(yù)先進行物化處理，其后果是會在各個生化反應(yīng)池內(nèi)占據(jù)有機污泥的空間，影響活性污泥的生長和新陳代謝。2017年6月我公司曾出現(xiàn)大量淤積污泥填平塞滿整個缺氧池的情況，導(dǎo)致缺氧池起不到反硝化作用，高效沉淀池出水COD一度超標(biāo)，好在還留有一條回流通道，否則污水站將陷入癱瘓狀態(tài)［3］。

（2）AAO工藝中一般僅1套生化處理系統(tǒng)，而我公司的QWSTN工藝主裝置分為南、北2套生化處理系統(tǒng) （簡稱南系統(tǒng)、北系統(tǒng)），主要設(shè)備如厭氧池、缺氧池、好氧池和二沉池等均為2臺。配置2套生化處理系統(tǒng)的優(yōu)點是，當(dāng)其中1臺反應(yīng)池內(nèi)大量淤積污泥或個別設(shè)備出現(xiàn)故障時，可停運1套系統(tǒng)進行檢維修，污水站處于半負荷運行狀態(tài)，而不會造成整個污水站停運。實際運行過程中，從二沉池和高效沉淀池沉淀下來的剩余污泥，因分配不均，長期只能返回南系統(tǒng)處理，而無法返回北系統(tǒng)，即南系統(tǒng)的處理效果一直較北系統(tǒng)要好，污水處理合格率更高，尤其是污水中COD較北系統(tǒng)要低10～20mg／L。

（3）AAO工藝在產(chǎn)水末端只設(shè)置1臺沉淀池 （即二沉池），而我公司的QWSTN工藝在沉淀池（二沉池）之后增設(shè)了1臺高效沉淀池，污水站最終處理后的合格污水由此排出。增設(shè)高效沉淀池的目的是消除未設(shè)置初沉池的影響，以達到良好的沉淀效果，保證出水懸浮物 （S S）達標(biāo)。實際運行過程中，增設(shè)高效沉淀池達到了預(yù)期效果，污水實現(xiàn)達標(biāo)排放，但污水中無機污泥如氣化灰水中煤渣等對生化反應(yīng)過程的影響并未消除，時常造成設(shè)備停運和個別污染物超標(biāo)。

（4）AAO工藝中，二沉池的剩余污泥只回流至厭氧池，而我公司的QWSTN工藝中，一部分剩余污泥回流至厭氧池，另一部分回流至缺氧池。如此設(shè)計的優(yōu)點是污泥回流渠道多、回流量大，如果其中1條回流通道不暢，不會影響剩余污泥的正?；亓?，從而可延長生化反應(yīng)的時間，有利于降解長碳鏈的有機物，并徹底降解含碳、氮、磷等的污染物，達到提高降解率的目的；其缺點是活性污泥的停留時間延長后，污泥泥齡增加，新陳代謝減慢，污泥活性變差，不利于各類污染物的降解。從實際運行效果來看，這種設(shè)計的缺點大于優(yōu)點，尤其是活性污泥降解有機物的能力較差，產(chǎn)水COD時常超標(biāo)。

（5）AAO工藝中，進入污泥系統(tǒng)進行脫水的剩余污泥僅來自二沉池，而我公司QWSTN工藝中，進入污泥系統(tǒng)進行脫水的剩余污泥來源于2套生化系統(tǒng)的二沉池和高效沉淀池。如此設(shè)計的優(yōu)點是可及時將剩余污泥從生化系統(tǒng)中分離出來，從而縮短污泥泥齡、加快新陳代謝，提高降解各類污染物的能力；其缺點是剩余污泥量大，1臺脫泥脫水機過濾分離能力有限，污泥時常從污泥池溢流后返回提升泵房，嚴重時出現(xiàn)溢池現(xiàn)象，污泥池周圍綠化帶內(nèi)彌漫黑泥、黑水。

3 QWSTN工藝的控制要點及改進

（1）生化系統(tǒng)，包括厭氧池、缺氧池、好氧池污水溫度應(yīng)控制在30～35℃，低于20℃會降低活性污泥的降解能力，高于40℃則又會使活性污泥致死。

（2）污水p H應(yīng)控制在6～9，較強的酸性環(huán)境或堿性環(huán)境均會對生化系統(tǒng)造成嚴重危害，影響活性污泥的新陳代謝和污染物的降解。

（3）好氧池 （即曝氣池）的剩余堿度應(yīng)不低于70mg／L，低于70mg／L時各類污染物會降解不完全，但也不宜太高，高于1000mg／L則會導(dǎo)致堿度和p H超標(biāo)，易造成出水氨氮超標(biāo)。

（4）保持污水中 C∶N∶P＝100∶5∶1，以滿足活性污泥最基本的營養(yǎng)需求；碳源不足時，補充甲醇或葡萄糖；氨氮不足時，補充尿素或氨水；磷含量較低時，補充磷酸三鈉和磷酸氫銨。

（5）正常情況下，煤化工污水中主要污染物為COD和氨氮，其中COD和氨氮含量基本一致，均為200～250mg／L，碳源不足時則添加甲醇。

（6）在生產(chǎn)裝置檢修期間或其他特殊情況下，當(dāng)工業(yè)污水中污染物含量偏低時，如COD低于150mg／L，應(yīng)通過計算大量添加或補充甲醇，以維持活性污泥降解高濃度有機物的能力，這在QWSTN工藝和AAO工藝控制中極為重要。

（7）生產(chǎn)中，好氧池溶解氧含量應(yīng)控制在2～4mg／L，缺氧池中溶解氧含量應(yīng)控制在0.2～0.5mg／L，這是硝化菌和反硝化菌最基本的生存環(huán)境條件，必須設(shè)法滿足。

（8）QWSTN工藝和AAO工藝中污泥泥齡應(yīng)控制在8d以上，污水水溫較低時可延長至15～20d，水溫太低時可延長至30d。

（9）污水生化處理系統(tǒng)內(nèi)回流比應(yīng)保持在200%～400%，加強運轉(zhuǎn)設(shè)備的維護保養(yǎng)，及時消除好氧池回流器和缺氧池推流器故障，并保持生化系統(tǒng)回流通道暢通。

（10）污泥沉降比 SV30應(yīng)控制在 30% ～40%，小于30%時減少排泥，大于40%時加大排泥和壓泥；SV30長期大于90%可能導(dǎo)致污泥膨脹，污水站將陷入癱瘓狀態(tài)，應(yīng)予以高度重視。

（11）嚴格控制污水排放指標(biāo)，依據(jù) 《黃河流域 （陜西段）污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》 （DB61／224—2011），控制外排污水 NH3-N含量≤12 mg／L、COD≤50mg／L；同時，污水排放口需安裝在線檢測儀，實時向環(huán)保部門的監(jiān)控平臺上傳檢測數(shù)據(jù)。

（12）當(dāng)污水站產(chǎn)水任一污染物含量超標(biāo)時，應(yīng)及時將其切入大事故水池內(nèi) （有效容積10000m3），擇機逐步消化，禁止直接排放超標(biāo)污水。

（13）加強對污水站北生化處理系統(tǒng)的工藝調(diào)整，增大北系統(tǒng)的污泥回流量，加大排泥量，降低其S V30至40%以下，消除與南系統(tǒng)污水COD值的差距，確保北好氧池產(chǎn)水COD達標(biāo)。

（14）加強南、北系統(tǒng)調(diào)節(jié)池均質(zhì)混合反應(yīng)器、厭氧池攪拌器、缺氧池推流器、好氧池回流器等運轉(zhuǎn)設(shè)備的維護保養(yǎng)，做到故障搶修不過夜，保證設(shè)備完好率達到100%。

（15）新增1臺脫泥脫水機，運行模式由一開一備改為兩開一備，以增大排泥量和脫泥量，縮短污泥泥齡，提高污泥活性，增強其新陳代謝能力。2017年10月已實施此項改造，收到了良好的效果。

（16）在QWSTN污水站提升井和調(diào)節(jié)池之間增設(shè)1臺初沉池，主要用于除去污水中的無機污泥 （包括氣化灰水中的灰渣）。此計劃已列入2018年技改項目中。

4 結(jié)束語

無論是AAO工藝，還是QWSTN工藝或其他活性污泥法污水處理工藝，保證污水站 （廠）和生產(chǎn)裝置穩(wěn)定運行的最基本、最核心的要求就是嚴格執(zhí)行工藝操作指標(biāo)，盡最大努力做到不超標(biāo)、不破標(biāo)。即使偶有超標(biāo)和破標(biāo)現(xiàn)象，也要將其控制在最短的時間之內(nèi)、最小的范圍之內(nèi)；如果任其超標(biāo)和破標(biāo)，即便只是某一指標(biāo)長期超標(biāo)或破標(biāo)，也可能造成高效沉淀池產(chǎn)水超標(biāo)甚至污水站癱瘓的嚴重不良影響或預(yù)想不到的后果。因此，應(yīng)嚴格控制各項工藝指標(biāo)，加強超前調(diào)整、微量調(diào)整，以確保污水站的平穩(wěn)、長周期運行，實現(xiàn)污水達標(biāo)排放的常態(tài)化。