某污水廠A2/O工藝運(yùn)行問題分析及建議

孫廣垠 蘭 鑫

(1.河北工程大學(xué)能源與環(huán)境工程學(xué)院，河北 邯鄲 056038；2.河北工程大學(xué) 河北省水污染控制與水生態(tài)修復(fù)工程技術(shù)研究中心，河北 邯鄲 056038；3.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)環(huán)境與測(cè)繪學(xué)院，江蘇 徐州 221116)

1 污水處理廠概況

邯鄲市某污水廠建設(shè)規(guī)模3萬t/d，占地30畝，配套管網(wǎng)90余千米，服務(wù)面積達(dá)20 km2。該污水廠于2006年10月通過環(huán)保驗(yàn)收并投入使用，采用AO工藝，采用二級(jí)出水標(biāo)準(zhǔn)。污水處理率達(dá)94%以上，年均CODCr消減量為2 219.81 t，年均氨氮消減量為251.93 t，年均污泥產(chǎn)生量1 400余噸(已實(shí)現(xiàn)100%處置)。2015年，為響應(yīng)污水廠出水水質(zhì)提標(biāo)要求，進(jìn)行了升級(jí)改造[1]，對(duì)粗格柵、提升泵房、細(xì)格柵、旋流沉砂池、D型濾池、污泥回流泵房、污泥脫水機(jī)房進(jìn)行了設(shè)備更換。對(duì)生化池，將原有的厭氧池后端10 m及好氧池第一格前端32 m改為缺氧池，原厭氧池前端改為厭氧池，工藝調(diào)整為AAO工藝，工藝流程如圖1所示。增加內(nèi)回流泵將好氧區(qū)末端混合液回流至缺氧池，形成一個(gè)具有脫氮除磷功能的完善的AAO系統(tǒng)；曝氣工藝改為螺旋式曝氣機(jī)。

2 污水廠運(yùn)行存在問題

2.1 污水廠平均進(jìn)出水水質(zhì)情況

2018年6月～2019年4月邯鄲市某污水廠平均進(jìn)出水水質(zhì)見表1。

表1 污水廠平均進(jìn)出水水質(zhì)

時(shí)間項(xiàng)目CODCrNH3-NTNTP2018.6～2019.4進(jìn)水均值/mg·L-1285.8469.6180.166.05超標(biāo)率/%6647583標(biāo)準(zhǔn)差/mg·L-1170.4523.1926.233.34出水均值/mg·L-170.5155.2660.982.63超標(biāo)率/%5210010079標(biāo)準(zhǔn)差/mg·L-149.1619.5120.913.36

2.2 水質(zhì)指標(biāo)分析

CODCr即化學(xué)需氧量，從生物降解難易程度來說，其包括：易降解物質(zhì)及難以降解物質(zhì)。據(jù)該廠工藝分析，CODCr主要消減場(chǎng)所為AAO工藝，CODCr在AAO三組單元中均有去除，即厭氧區(qū)吸碳釋磷、缺氧區(qū)異氧反硝化及好氧氧化。由圖2可知，進(jìn)水CODCr在200 mg/L～400 mg/L之間，進(jìn)水均值為285.84 mg/L，超標(biāo)率為6%。總體略微超標(biāo)，經(jīng)AAO工藝后，CODCr降至131.06 mg/L，總體消減率為54%。隨即，流入二沉池、混凝沉淀池及D型濾池，完成泥水分離、混凝沉淀及過濾，最終出水CODCr均值為70.51 mg/L，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)出水值(一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn))，超標(biāo)率達(dá)52%。

氨氮是一種水溶性物質(zhì)，故其難以在后續(xù)深度處理中被去除，其主要在厭氧—好氧氨氧化反應(yīng)中被去除，缺氧區(qū)的厭氧氨氧化反應(yīng)及好氧區(qū)的好氧氨氧化反應(yīng)為其主要去除途徑[2]。由圖3可知，進(jìn)水均值為69.61 mg/L，超標(biāo)率達(dá)64%。在2018年11月～2019年3月取水時(shí)段中，進(jìn)水氨氮均值約為120 mg/L，較設(shè)計(jì)值超標(biāo)倍數(shù)達(dá)2。

由圖4可知，總氮進(jìn)水均值為80.16 mg/L，超標(biāo)率為75%，出水均值達(dá)60.98 mg/L，其出水超標(biāo)率達(dá)100%?？偟娜コ煞譃閮蓚€(gè)過程：亞硝化—硝化—反硝化反應(yīng)和厭氧氨氧化反應(yīng)。反應(yīng)過程都需要硝態(tài)氮參與，但在本研究周期中，因硝化反應(yīng)不足，硝態(tài)氮匱乏，反硝化及厭氧氨氧化反應(yīng)難以進(jìn)行，故總氮難以去除。

由圖5可知，實(shí)際進(jìn)水總磷濃度在1.18 mg/L～9.54 mg/L之間，進(jìn)水均值為6.05 mg/L，設(shè)計(jì)進(jìn)水值為3 mg/L。數(shù)據(jù)分析得，實(shí)際進(jìn)水濃度超過設(shè)計(jì)進(jìn)水濃度。測(cè)樣期間，達(dá)標(biāo)率僅為17%，超標(biāo)率卻達(dá)到了83%，出水均值為2.63 mg/L，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)中總磷0.5 mg/L，總磷的去除率在30%～80%。在常規(guī)生物除磷工藝中，磷的去除包含兩個(gè)階段，其一為厭氧吸碳釋磷，其二為好氧吸磷及排除富磷污泥[3]。

3 工藝運(yùn)行問題及建議

3.1 氨氮超標(biāo)的原因分析

3.1.1污泥齡即生物固體平均停留時(shí)間

該污水廠氨氮進(jìn)水均值為69.61 mg/L，超過設(shè)計(jì)進(jìn)水值60 mg/L，故污泥負(fù)荷較高，使得硝化不徹底，出現(xiàn)氨氮不達(dá)標(biāo)情況。對(duì)進(jìn)入污水廠的污水源頭進(jìn)行控制，對(duì)不滿足污水廠標(biāo)準(zhǔn)的污水進(jìn)行截留，降低污泥負(fù)荷。有研究表明，污泥齡小于8 d時(shí)，系統(tǒng)的硝化率很低，相應(yīng)地脫氮效果也較差[4]；污泥齡大于20 d時(shí)，硝化取得良好的效果，但是此時(shí)由于排泥量少而造成的污泥自溶現(xiàn)象嚴(yán)重，致使除磷效率變低。該污水廠污泥齡為30 d，為提高氨氮出水水質(zhì)，應(yīng)調(diào)整污水廠的污泥齡為15 d。

3.1.2溶解氧

該污水廠AAO工藝好氧反應(yīng)器內(nèi)DO為1.50 mg/L。DO不足，導(dǎo)致硝化細(xì)菌活性不高，攝取氧的速率較低，充足的DO保證硝化細(xì)菌的反應(yīng)速率。應(yīng)將DO調(diào)整為2 mg/L左右[5]。

3.1.3有毒有害物質(zhì)

污水廠進(jìn)水水質(zhì)中有鉻、鉛等重金屬的排入，抑制了硝化細(xì)菌活性，導(dǎo)致污泥中毒。經(jīng)分析，企業(yè)有偷排漏排現(xiàn)象。故應(yīng)對(duì)企業(yè)的工業(yè)廢水進(jìn)行檢測(cè)，從源頭阻止有毒有害廢水的排入。讓企業(yè)建立水處理設(shè)施進(jìn)行預(yù)處理，達(dá)到污水廠排放標(biāo)準(zhǔn)后才允許排放。

3.2 總磷超標(biāo)的原因分析

3.2.1溶解氧

AAO工藝中DO與除磷效果有密切關(guān)系，該污水廠好氧池DO為1.50 mg/L，厭氧池DO為0.75 mg/L。欲想達(dá)到較好的除磷效果，厭氧池必須保證嚴(yán)格厭氧狀態(tài)，DO必須降至0.2 mg/L，此時(shí)，聚磷菌才能有效的進(jìn)行釋磷[6]。此工藝好氧段DO含量較低，將其提高至2 mg/L，保證聚磷菌更好吸磷。

3.2.2水力停留時(shí)間

該污水廠厭氧池的HRT為1.28 h，好氧池的HRT為6.89 h。厭氧池的HRT較短，磷的釋放不能有效保證[7]。較短的HRT不能保證污泥中兼性酸化菌將污水中的大分子有機(jī)物充分降解成低級(jí)脂肪酸，聚磷菌也不能很好的攝取。應(yīng)將厭氧池的HRT調(diào)整為1.5 h～2 h。

3.2.3內(nèi)外回流比

該污水廠生物反硝化系統(tǒng)外回流為100%。此過程后，去除絕大部分氮。研究表明，內(nèi)回流比在200%～300%之間時(shí)TP去除率較高且較穩(wěn)定[8]。內(nèi)回流比為200%時(shí)TP平均去除率最高。此外，反硝化過程的污泥沉降速度較快，若要保證回流污泥的濃度，應(yīng)降低回流比，延長(zhǎng)污水在曝氣池內(nèi)的停留時(shí)間。故應(yīng)將污水廠外回流比控制在50%左右，內(nèi)回流比控制在200%～300%之間。

4 結(jié)論與建議

該污水廠進(jìn)水COD、總磷、總氮等都是超負(fù)荷的，欲達(dá)到較好的出水水質(zhì)，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)排入管網(wǎng)的污水進(jìn)行監(jiān)管，禁止偷排漏排現(xiàn)象，從源頭上解決污水廠進(jìn)水超標(biāo)問題。有毒有害物質(zhì)的排入，使微生物的活性下降，投加活性炭來降低毒性，使微生物處于較好的生長(zhǎng)環(huán)境。好氧池DO不足，應(yīng)增加好氧池的曝氣量；厭氧池必須保證嚴(yán)格的厭氧狀態(tài)；降低污泥齡來提高脫氮除磷的效果。