低溫低C/N下改良Bardenpho工藝與多級(jí)AO工藝的比較

鮑任兵,徐 健,杜 敬,劉 賽,陳 鵬,雷培樹,汪博飛

(1.中國(guó)市政工程中南設(shè)計(jì)研究總院有限公司,湖北武漢 430010;2.武漢市城市排水發(fā)展有限公司,湖北武漢 430070;3.中信清水入江<武漢>投資建設(shè)有限公司,湖北武漢 430200;4.中信工程設(shè)計(jì)建設(shè)有限公司,湖北武漢 430014)

隨著我國(guó)污水處理要求和排放標(biāo)準(zhǔn)的日益提高,對(duì)于TN、TP等出水指標(biāo)的要求也日趨嚴(yán)格。目前改良Bardenpho工藝和多級(jí)AO工藝因其脫氮性能好、抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng),在現(xiàn)有污水廠的提標(biāo)改造時(shí),相較新建深度處理單元具有建設(shè)投資少、運(yùn)行成本低等特點(diǎn),逐漸應(yīng)用于污水處理廠新建和提標(biāo)改造工程[1]。改良Bardenpho工藝的反應(yīng)區(qū)設(shè)置一般為“厭氧-缺氧-好氧-缺氧-好氧”,多級(jí)AO工藝一般為“厭氧-缺氧-好氧-缺氧-好氧-缺氧-好氧……”。前者在形式上與兩級(jí)AO類似,加之目前尚缺乏相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)規(guī)范性文件,在實(shí)際工程中改良Bardenpho工藝有時(shí)也被稱為多級(jí)AO工藝,這大大增加了對(duì)設(shè)計(jì)人員的迷惑性。

在處理低C/N污水時(shí),改良Bardenpho工藝和多級(jí)AO工藝的相關(guān)案例通常采取多點(diǎn)進(jìn)水[2]、低氧曝氣[3]等方式,通過加大進(jìn)水碳源利用,提升反硝化脫氮效果。然而在冬季低溫條件下,低氧曝氣往往會(huì)造成硝化反應(yīng)受到抑制,加大了出水氨氮的超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)[4]。如何在低溫低C/N下保證良好的氮、磷去除效果是生化處理的研究難點(diǎn)。本研究通過設(shè)置多模式生化處理裝置,在水溫為9～13 ℃下,分別以改良Bardenpho工藝和多級(jí)AO工藝進(jìn)行不同水量負(fù)荷率試驗(yàn),對(duì)比兩種工藝的氮、磷去除性能及建設(shè)運(yùn)行成本,并通過工藝原理分析提出兩種工藝的設(shè)計(jì)思路和要點(diǎn),為后續(xù)工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)裝置

本試驗(yàn)裝置包括多模式生化池[5]和二沉池。如圖1所示,生化池尺寸(長(zhǎng)×寬×高)為2.0 m×1.3 m×1.3 m,有效容積為2.6 m3。生化池共分為9個(gè)區(qū)域,污水依次通過1#～9#區(qū),其中相應(yīng)反應(yīng)區(qū)內(nèi)同時(shí)設(shè)有攪拌器和曝氣器,可實(shí)現(xiàn)多種工藝的切換運(yùn)行。裝置設(shè)有多點(diǎn)進(jìn)水系統(tǒng)、污泥回流系統(tǒng)、混合液回流系統(tǒng)和曝氣系統(tǒng)。

圖1 多模式生化池Fig.1 Multi Mode Biochemical Reactor

1.2 工藝流程與設(shè)計(jì)參數(shù)

本試驗(yàn)處理規(guī)模為0.15 m3/h,總水力停留時(shí)間(HRT)為19.1 h。如圖2所示,通過相應(yīng)反應(yīng)區(qū)的曝氣/攪拌切換,分別以改良Bardenpho工藝[圖2(a)]和多級(jí)AO工藝[圖2(b)]運(yùn)行試驗(yàn)裝置。在本試驗(yàn)階段前期已分別對(duì)兩種工藝的分段進(jìn)水比例進(jìn)行了相關(guān)優(yōu)化試驗(yàn)研究,因此,本階段采用最佳工況作為本對(duì)比試驗(yàn)運(yùn)行條件。改良Bardenpho工藝運(yùn)行時(shí),預(yù)缺氧+厭氧、缺氧和好氧的HRT分別為2.4、7.0 h和9.7 h,進(jìn)水分配設(shè)定為10%∶45%∶30%∶15%,污泥回流比設(shè)為100%,混合液回流比設(shè)為200%;多級(jí)AO工藝運(yùn)行時(shí),厭氧、缺氧和好氧的HRT分別為1.2、6.5 h和11.4 h,進(jìn)水分配設(shè)定為30%∶20%∶30%∶20%,污泥回流比設(shè)為100%。曝氣系統(tǒng)的總氣水比設(shè)為3∶1。剩余污泥系統(tǒng)的污泥齡為15 d。

圖2 試驗(yàn)裝置工藝流程Fig.2 Process Flow Chart of Test Device

1.3 試驗(yàn)原水水質(zhì)及分析

試驗(yàn)原水取自某污水處理廠曝氣沉砂池出水。如表1所示,試驗(yàn)進(jìn)水溫度為9～13 ℃,C/N(BOD5/TN)在2.0～2.7,滿足低溫低C/N的特性。在試驗(yàn)過程中應(yīng)注重好氧區(qū)溶解氧與硝化反應(yīng)程度,在保證出水氨氮達(dá)標(biāo)的前提下,優(yōu)化氮、磷去除性能。

表1 試驗(yàn)原水水質(zhì)Tab.1 Raw Water Quality in Test

1.4 接種污泥及試驗(yàn)方案

(1)污泥接種

試驗(yàn)裝置厭氧區(qū)、缺氧區(qū)和好氧區(qū)活性污泥分別取自廠區(qū)生化池相應(yīng)區(qū)域。經(jīng)一周時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行后,裝置內(nèi)污泥濃度達(dá)到穩(wěn)定,沉降性能良好,混合液懸浮固體(MLSS)質(zhì)量濃度為4 000 mg/L左右。

(2)試驗(yàn)方案

試驗(yàn)裝置運(yùn)行穩(wěn)定后,分別以改良Bardenpho工藝(不加碳源)與多級(jí)AO工藝運(yùn)行12 d,期間分別開展兩種工藝的水量沖擊負(fù)荷試驗(yàn),進(jìn)水量設(shè)為3.60、4.68 m3/d和5.40 m3/d(100%、130%和150%)。以地表水準(zhǔn)Ⅳ類水為出水標(biāo)準(zhǔn)(CODCr質(zhì)量濃度≤30 mg/L,氨氮質(zhì)量濃度≤1.5 mg/L,TN質(zhì)量濃度≤15 mg/L,TP質(zhì)量濃度≤0.3 mg/L),通過水量變化獲得不同HRT下兩種工藝的出水水質(zhì)情況,探究在低溫情況(水溫為9～13 ℃)下的污染物去除能力,獲得滿足出水要求下的最低HRT,并進(jìn)一步對(duì)比分析建設(shè)和運(yùn)行成本。

1.5 檢測(cè)指標(biāo)及分析方法

中試裝置穩(wěn)定運(yùn)行后,每日進(jìn)行進(jìn)出水水質(zhì)監(jiān)測(cè)。檢測(cè)指標(biāo)包括:CODCr、氨氮、TN、TP、MLSS/混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度(MLVSS)等,測(cè)試方法參照《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》(第四版)。

2 結(jié)果與討論

2.1 污染物去除效果對(duì)比分析

2.1.1 對(duì)CODCr的去除效果分析

如圖3所示,在進(jìn)水CODCr質(zhì)量濃度為(133.83±11.55)mg/L時(shí),即使進(jìn)水量增大至150%,多級(jí)AO工藝與改良Bardenpho工藝的出水CODCr仍能滿足一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)(出水CODCr質(zhì)量濃度≤50 mg/L);在進(jìn)水量為130%下,兩者出水CODCr質(zhì)量濃度均能達(dá)到30 mg/L左右,去除率分別為78.80%±0.77%和77.80%±0.91%?？梢娫诘蜏貤l件下、總HRT為12.7 h以上時(shí),兩種工藝設(shè)有缺氧/好氧的快速交替,能有效促進(jìn)好氧微生物的共代謝作用,促進(jìn)部分難降解有機(jī)物的去除[6],在現(xiàn)狀進(jìn)水條件下均具有CODCr去除優(yōu)勢(shì),相對(duì)于傳統(tǒng)AAO工藝有很好的氧化有機(jī)物的能力和抗沖擊負(fù)荷能力。

圖3 多級(jí)AO工藝與改良Bardenpho工藝的CODCr去除效果對(duì)比Fig.3 Comparison of CODCr Removal Efficiency between Multi Level AO and Modified Bardenpho Processes

2.1.2 對(duì)氨氮的去除效果分析

兩種工藝的氨氮去除效果如圖4所示,其去除性能變化整體上與CODCr去除趨勢(shì)一致,隨著進(jìn)水量的增加,出水氨氮逐漸升高,去除率也逐漸降低。其中,當(dāng)進(jìn)水量由130%升高至150%時(shí),去除率均顯著降低,說明進(jìn)水達(dá)到150%后,硝化反應(yīng)已無法有效進(jìn)行,出現(xiàn)了氨氮穿透。當(dāng)進(jìn)水量為130%時(shí),多級(jí)AO工藝的出水氨氮質(zhì)量濃度為(1.10±0.11)mg/L,改良Bardenpho工藝出水氨氮質(zhì)量濃度為(1.64±0.14)mg/L?？梢娫诙镜蜏叵?進(jìn)水氨氮質(zhì)量濃度為(15.91±2.00)mg/L時(shí),進(jìn)水量達(dá)到130%時(shí),多級(jí)AO工藝尚能滿足準(zhǔn)Ⅳ類出水標(biāo)準(zhǔn)(出水氨氮質(zhì)量濃度≤1.5 mg/L),而改良Bardenpho工藝無法有效保證出水達(dá)標(biāo)。在本試驗(yàn)中進(jìn)水量為100%時(shí),兩者好氧區(qū)總HRT分別為11.4 h和9.7 h。以硝化反應(yīng)為計(jì)算依據(jù),針對(duì)該進(jìn)水環(huán)境,為保證出水氨氮質(zhì)量濃度達(dá)到1.5 mg/L以下,多級(jí)AO工藝的好氧區(qū)總HRT至少需要8.8 h,改良Bardenpho工藝的好氧區(qū)總HRT至少需要9.7 h。

圖4 多級(jí)AO工藝與改良Bardenpho工藝的氨氮去除效果對(duì)比Fig.4 Comparison of Ammonia Nitrogen Removal Efficiency between Multi Level AO and Modified Bardenpho Processes

2.1.3 對(duì)TN的去除效果分析

如圖5所示,進(jìn)水TN質(zhì)量濃度為(29.33±2.85)mg/L時(shí),隨著進(jìn)水量的不斷提升,TN去除率逐步降低,但在不同的進(jìn)水量下多級(jí)AO工藝的TN去除率均高于改良Bardenpho工藝,可見在不加碳源的情況下,前者有更好的脫氮能力。進(jìn)水量為100%時(shí),多級(jí)AO工藝TN去除率能達(dá)到70%左右,出水能實(shí)現(xiàn)10 mg/L以下;增大至130%時(shí),TN去除率能達(dá)到63%左右,出水TN質(zhì)量濃度保持在12 mg/L以下;繼續(xù)增大進(jìn)水至150%,TN去除率明顯大幅下降,為45%左右,出水TN也接近15 mg/L。然而改良Bardenpho工藝在進(jìn)水量在130%時(shí)去除率已下降至60%以下,出水TN已接近15 mg/L,在進(jìn)水水質(zhì)波動(dòng)時(shí)有超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)。在本試驗(yàn)中,多級(jí)AO工藝缺氧區(qū)總HRT為6.5 h,改良Bardenpho工藝缺氧區(qū)總HRT為7.0 h。為滿足一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)(出水TN質(zhì)量濃度≤15 mg/L),在該試驗(yàn)條件下,多級(jí)AO工藝缺氧區(qū)總HRT至少需要4.3 h,改良Bardenpho工藝缺氧區(qū)總HRT至少需要5.4 h。可見對(duì)于同一個(gè)進(jìn)水條件,達(dá)到同樣的脫氮效果,多級(jí)AO工藝缺氧區(qū)總HRT相對(duì)改良Bardenpho工藝可減小約20.37%,說明多級(jí)AO工藝設(shè)置的3段處理單元和多點(diǎn)進(jìn)水系統(tǒng)能夠有效增大進(jìn)水碳源的充分利用,減小了缺氧區(qū)池容要求。

圖5 多級(jí)AO工藝與改良Bardenpho工藝的TN去除效果對(duì)比Fig.5 Comparison of TN Removal Efficiency between Multi Level AO and Modified Bardenpho Processes

如圖6所示,隨著水量負(fù)荷的逐級(jí)增加,兩種工藝的進(jìn)出水ΔCODCr/ΔTN均逐漸上升,說明增大水量后脫氮對(duì)進(jìn)水碳源的需求量增加,在低溫低進(jìn)水C/N下降負(fù)荷運(yùn)行能有效保證出水TN達(dá)標(biāo)。另外,多級(jí)AO工藝生化反應(yīng)進(jìn)出水ΔCODCr/ΔTN在各水量負(fù)荷下均低于改良Bardenpho工藝,說明在三級(jí)“缺氧-好氧”的溶解氧環(huán)境下,去除單位TN所需要的碳源量更低,更有利于脫氮反應(yīng),在處理低碳源進(jìn)水方面具有較大優(yōu)勢(shì)。

圖6 多級(jí)AO工藝與改良Bardenpho工藝ΔCODCr/ΔTN對(duì)比Fig.6 Comparison of ΔCODCr/ΔTN between Multi Level AO and Modified Bardenpho Processes

2.1.4 對(duì)TP的去除效果分析

多級(jí)AO工藝和改良Bardenpho工藝對(duì)TP的去除效果如圖7所示,兩者對(duì)TP的去除性能和趨勢(shì)大致相同。在進(jìn)水TP質(zhì)量濃度為(3.42±0.62)mg/L,進(jìn)水量為100%時(shí),兩種工藝均能穩(wěn)定達(dá)到一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)(出水TP質(zhì)量濃度≤0.5 mg/L),出水質(zhì)量濃度接近0.3 mg/L,去除率均達(dá)到87%～90%;當(dāng)進(jìn)水量達(dá)到130%時(shí),兩者出水TP質(zhì)量濃度均超過0.5 mg/L,去除率也都降低至80%左右;繼續(xù)增大進(jìn)水量至150%,出水TP迅速升高至1.0 mg/L以上。因此,為保證出水TP穩(wěn)定達(dá)到一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)甚至接近0.3 mg/L,改良Bardenpho工藝的“預(yù)缺氧+厭氧區(qū)”或者多級(jí)AO工藝的前段“厭氧區(qū)+缺氧1區(qū)”總HRT應(yīng)不低于2.4 h。

圖7 多級(jí)AO工藝與改良Bardenpho工藝的TP去除效果對(duì)比Fig.7 Comparison of TP Removal Efficiency between Multi Level AO and Modified Bardenpho Processes

結(jié)合兩種工藝的出水SS,如圖8所示,當(dāng)進(jìn)水量為100%時(shí),兩種工藝的出水SS均未檢出(SS質(zhì)量濃度為3 mg/L為檢測(cè)下限);當(dāng)進(jìn)水量提高至130%后,出水SS質(zhì)量濃度增大,但還能保證達(dá)到5 mg/L以下;當(dāng)進(jìn)水量達(dá)到150%時(shí),出水SS質(zhì)量濃度增大至7～9 mg/L。經(jīng)計(jì)算,3種進(jìn)水量的條件下,二沉池的表面水力負(fù)荷分別為0.30、0.39、0.45 m3/(m2·h)。由于SS中尚存在部分TP,隨著進(jìn)水量的增大,二沉池出水SS升高,也會(huì)造成出水TP的升高。

圖8 多級(jí)AO工藝與改良Bardenpho工藝的SS去除效果對(duì)比Fig.8 Comparison of SS Removal Efficiency between Multi Level AO and Modified Bardenpho Processes

2.2 建設(shè)及運(yùn)行成本對(duì)比分析

2.2.1 建設(shè)成本分析

根據(jù)以上研究,在出水要求準(zhǔn)Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)下,兩種工藝各反應(yīng)區(qū)的HRT如表2所示,多級(jí)AO工藝在缺氧區(qū)和好氧區(qū)需要的HRT均低于改良Bardenpho工藝,即多級(jí)AO工藝可節(jié)省總占地面積約11.43%。

表2 滿足排放標(biāo)準(zhǔn)要求下改良Bardenpho工藝與多級(jí)AO工藝各反應(yīng)區(qū)最低HRTTab.2 Minimum HRT in Each Reaction Zone of Modified Bardenpho and Multilevel AO Processes under the Discharge Standard Requirements

但在試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn),與改良Bardenpho工藝相比,多級(jí)AO工藝由于分區(qū)較多,溶解氧調(diào)節(jié)較為困難,特別對(duì)于小流量試驗(yàn)裝置,多點(diǎn)進(jìn)水的分配上無法做到精確調(diào)整,需要在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中考慮分配調(diào)節(jié)及精確曝氣系統(tǒng)下,才能發(fā)揮最大的處理優(yōu)勢(shì)和潛能,達(dá)到低碳節(jié)能的目的,但這也會(huì)增加一部分建設(shè)投資。另外,針對(duì)現(xiàn)有污水處理廠的提標(biāo)改造,可通過將常規(guī)AAO工藝的好氧區(qū)分隔出后置AO單元,改造為改良Bardenpho工藝,改造成本低,適用于大部分污水處理廠;多級(jí)AO工藝由于各反應(yīng)區(qū)的HRT較為平均,不太適用于現(xiàn)有污水廠的提標(biāo)改造。

2.2.2 運(yùn)行成本分析

在本試驗(yàn)過程中,兩種工藝均未投加碳源及其他藥劑,因此,僅存在電費(fèi)成本。生化池用電設(shè)備主要有進(jìn)水泵、混合液回流泵、污泥回流泵、曝氣風(fēng)機(jī)、攪拌器等,改良Bardenpho工藝與多級(jí)AO工藝在生化池運(yùn)行中主體設(shè)備大致相同,但在進(jìn)水條件好的情況下多級(jí)AO工藝通常不開啟混合液回流。在本試驗(yàn)中改良Bardenpho工藝運(yùn)行,開機(jī)設(shè)備總裝機(jī)功率為1.0 kW;多級(jí)AO工藝為0.79 kW,在以準(zhǔn)Ⅳ類為出水標(biāo)準(zhǔn)的要求下可節(jié)省約20%的運(yùn)行電耗。另外,在實(shí)際污水處理廠運(yùn)行成本中,曝氣電耗占比通常達(dá)到50%以上[7],因此,在保證出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)的前提下降低曝氣量可達(dá)到節(jié)能效果。根據(jù)試驗(yàn)運(yùn)行情況,多級(jí)AO工藝工況下降低16%的曝氣量仍能保證出水水質(zhì)達(dá)標(biāo),而改良Bardenpho工藝出水無法穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。多級(jí)AO工藝有利于進(jìn)水碳源的有效利用,使反硝化過程消耗更多的CODCr,可減小好氧區(qū)對(duì)氧氣的需求量,因此,可適當(dāng)降低曝氣量,有更好的節(jié)能效果。

3 工藝原理及設(shè)計(jì)要點(diǎn)對(duì)比分析

3.1 工藝原理

改良Bardenpho工藝和多級(jí)AO工藝雖然從形式上類似,但在污染物處理功能分區(qū)上存在較大不同?，F(xiàn)階段的改良Bardenpho工藝是由傳統(tǒng)Bardenpho工藝與AAO工藝相結(jié)合產(chǎn)生的。針對(duì)AAO工藝存在的脫氮性能有限,無法應(yīng)對(duì)現(xiàn)階段污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)濃度低、C/N低、無機(jī)SS濃度高的處理難題,采取在AAO工藝后段增設(shè)單獨(dú)的反硝化功能AO單元并投加碳源,實(shí)現(xiàn)了出水TN去除率的大幅提升。因此,其混合液回流也是由第一段好氧區(qū)回流至缺氧區(qū),為其反硝化提供硝酸鹽;后段AO單元不存在回流,但設(shè)有碳源投加點(diǎn),以應(yīng)對(duì)進(jìn)水碳源不足及出水TN要求嚴(yán)格的情況。大部分污染物已在前一段的AAO工藝中去除,后一段僅能需要去除少部分的TN,因此,在設(shè)計(jì)時(shí)通常后段AO單元HRT較小。經(jīng)過本試驗(yàn)研究,為節(jié)省外碳源投加,減少藥劑成本,可采用多點(diǎn)進(jìn)水方式,充分利用進(jìn)水中的有機(jī)碳源。

多級(jí)AO工藝是由多組缺氧/好氧單元相連接而成,通常采用三級(jí)AO形式,與改良Bardenpho工藝相區(qū)別的是其設(shè)計(jì)理念是前一段好氧硝化產(chǎn)生的硝酸鹽進(jìn)入后一段缺氧區(qū)進(jìn)行反硝化,因此,一般不需要混合液回流。由于改良Bardenpho工藝后段僅需要承擔(dān)小部分的TN去除,應(yīng)分配較多的進(jìn)水至前段AAO工藝,而后段AO單元需要的進(jìn)水比較小;而多級(jí)AO工藝缺氧段較多,且需要反硝化上一段好氧產(chǎn)生的硝酸鹽,因此,需要向各缺氧區(qū)分配近乎等量的進(jìn)水以提供反硝化碳源。各AO段均要承擔(dān)有機(jī)物、氨氮和TN的去除,因此各段AO在功能上沒有很大的側(cè)重點(diǎn)。

3.2 工藝設(shè)計(jì)

目前改良Bardenpho工藝的工程設(shè)計(jì)尚無相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,在現(xiàn)階段設(shè)計(jì)時(shí),前AAO段通常按照進(jìn)出水水質(zhì)要求進(jìn)行設(shè)計(jì),后一組AO單元僅進(jìn)行強(qiáng)化脫氮,故其HRT較短。如圖9所示,該工藝在碳氮比(BOD5∶TKN)小于4的情況能發(fā)揮脫氮潛能,因此,后段AO單元的設(shè)計(jì)應(yīng)參考進(jìn)水的C/N,收集現(xiàn)有污水廠在現(xiàn)狀工藝下的出水水質(zhì),經(jīng)過理論模擬計(jì)算(通常根據(jù)現(xiàn)有缺氧池體積和進(jìn)水TN濃度,并依據(jù)《室外排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行反算出水TN濃度)常規(guī)AAO工藝對(duì)TN的去除效果,以確定后續(xù)缺氧區(qū)的HRT及碳源投加量。后段AO單元承擔(dān)著額外的反硝化和氧化剩余碳源的功能,因此,通常占地比常規(guī)AAO工藝更大。

圖9 改良Bardenpho工藝設(shè)計(jì)思路Fig.9 Design Idea of Modified Bardenpho Process

對(duì)于多級(jí)AO工藝,應(yīng)從多段分配處理的角度進(jìn)行設(shè)計(jì)。根據(jù)本試驗(yàn)研究,反應(yīng)池內(nèi)的污泥濃度在三段AO區(qū)中有逐漸降低的趨勢(shì),經(jīng)過多級(jí)回流可保持各反應(yīng)區(qū)內(nèi)污泥濃度趨于平衡。如圖10所示,多級(jí)AO工藝生化池進(jìn)行工程設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)以單個(gè)AO段為研究對(duì)象,按照進(jìn)入各段的有機(jī)物和氨氮的量及該區(qū)域的污泥濃度進(jìn)行好氧區(qū)HRT計(jì)算,通常與進(jìn)水分配比相一致。各段缺氧區(qū)需要對(duì)前一段的好氧反應(yīng)產(chǎn)生的硝酸鹽進(jìn)行反硝化,因此,需按照進(jìn)入各段的硝酸鹽濃度及污泥濃度進(jìn)行缺氧區(qū)HRT計(jì)算?？梢?多級(jí)AO工藝的多點(diǎn)進(jìn)水分配比至關(guān)重要,其影響著各段的好氧區(qū)與缺氧區(qū)容積。目前,多級(jí)AO工藝在工程設(shè)計(jì)中通常采用HRT相等的3段AO區(qū),其設(shè)計(jì)進(jìn)水分配也大致相等,在后期運(yùn)行中可根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)進(jìn)行微量調(diào)控運(yùn)行。在本試驗(yàn)中由于考慮兩種工藝的調(diào)整,3段AO區(qū)HRT比為31%∶38%∶31%。多級(jí)AO工藝在設(shè)計(jì)過程中各段AO區(qū)同時(shí)進(jìn)行碳、氮的去除,且需保持較高的污泥濃度,因此,占地較其他工藝較小。

圖10 多級(jí)AO工藝設(shè)計(jì)思路Fig.10 Design Idea of Multilevel AO Process

4 結(jié)論

(1)改良Bardenpho工藝與多級(jí)AO工藝的主要區(qū)別在于反應(yīng)功能區(qū)的設(shè)置段數(shù)、進(jìn)水分配、池容分配、混合液回流設(shè)置、溶解氧控制等方面。兩者最大區(qū)別是反應(yīng)順序不同,改良Bardenpho工藝是以前段為主體,通過硝化液回流進(jìn)行反硝化的“前反硝化后硝化”的方式,并依靠后段強(qiáng)化脫氮效果;多級(jí)AO工藝是主要依靠多點(diǎn)進(jìn)水加大了進(jìn)水碳源的充分利用,并按照“前硝化后反硝化”的模式脫氮。

(2)池容分配上,在出水要求準(zhǔn)Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)下,多級(jí)AO工藝在缺氧區(qū)和好氧區(qū)需要的HRT均低于改良Bardenpho工藝,可節(jié)省總占地面積約11.43%;在準(zhǔn)Ⅳ類為出水標(biāo)準(zhǔn)的要求下,采用多級(jí)AO工藝可節(jié)省約20%的運(yùn)行電耗。

(3)多級(jí)AO工藝由于分區(qū)較多,溶解氧調(diào)節(jié)較為困難,加之多點(diǎn)進(jìn)水的分配上無法做到精確調(diào)整,需要在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中考慮分配調(diào)節(jié)及精確曝氣系統(tǒng)下,才能發(fā)揮最大的處理優(yōu)勢(shì)和潛能,達(dá)到低碳節(jié)能的目的。

(4)針對(duì)現(xiàn)有污水處理廠的提標(biāo)改造,可通過將常規(guī)AAO工藝的好氧區(qū)分隔出后置AO單元,改造為改良Bardenpho工藝,改造成本低,適用于大部分污水處理廠;多級(jí)AO工藝由于各反應(yīng)區(qū)的HRT較為平均,不太適用于現(xiàn)有污水廠的提標(biāo)改造。