UCT工藝和倒置A2/O工藝的除磷條件研究

王志輝,翟 敏

(鄭州市污水凈化有限公司,河南鄭州 450001)

UCT工藝和倒置A2/O工藝的除磷條件研究

王志輝,翟 敏

(鄭州市污水凈化有限公司,河南鄭州 450001)

城鎮污水處理廠同時運行 UCT和倒置 A2/O兩種工藝,結果表明在出水氨氮及其他指標達均達到GB18918-2002中規定的一級B標準的前提下,出水 TP較難達標。分析了進水負荷、溶解氧、泥齡、回流比等因素對除磷效果的影響,探討了除磷效果最佳的運行條件。

UCT工藝 ;倒置A2/O工藝 ;脫氮除磷

1 前言

倒置A2/O工藝是缺氧池在前,厭氧池在后,對比一般A2/O工藝,其位置是倒置的。當工藝要求硝化、除磷而不要求脫氮時,沒有必要對全部污水進行脫氮處理,只需對回流污泥脫氮,其目的是為了消除回流污泥中硝態氮對除磷的不利影響,提高除磷效率。回流污泥是返回厭氧池的,需要在進入厭氧池前脫氮,厭氧池后邊并不需要脫氮,也就是說缺氧池理應設在厭氧池前,而不是在厭氧池后。

倒置缺氧池帶來的主要問題是對碳源的爭奪。原污水先進入缺氧池再進入厭氧池,污水中的易生物降解有機物將優先被硝化菌利用,聚磷菌將得不到足夠碳源,達不到除磷目的,因此,必須將原污水分配給缺氧池和厭氧池,直接進入厭氧池的污水為聚磷菌提供碳源,進入缺氧池的污水則為反硝化菌提供碳源,其目的是為了提高除磷效率。

UCT(University of Cape town)工藝是南非開普敦大學提出的一種脫氮工藝,它與 A2/O工藝的不同之處在于回流污泥不是回流到厭氧反應器,而是回流到缺氧反應器,防止硝態氮進入厭氧反應器,影響聚磷菌釋放磷。UCT工藝還增加了從缺氧反應器到厭氧反應器的回流,這種缺氧回流液經過反硝化脫氮,硝態氮濃度大大降低,不會破壞厭氧狀態。

UCT工藝減小了厭氧反應器的硝酸鹽負荷,提高了除磷能力,達到脫氮除磷目的。但由于增加了回流系統,操作運行復雜,運行費用相應提高。

2 工藝運行現狀分析

在設計為UCT工藝的污水廠里,鄭州某污水廠實際運行的UCT和倒置A2/O兩種工藝出水的情況比較相似,即COD、BOD、SS常年均已經達到一級A的標準,出水的氨氮在夏季在 1 mg/L以下,冬季不超過臨界點 10 mg/L,總氮在冬季不超出 20 mg/L,平時在 10 mg/L左右。但是出水的總磷不穩定,控制不好,會影響出水TP超出1mg/L,日常均值為1.3 mg/L,實際生產運行經驗表明,在保持出水氨氮等指標達標的條件下,始終保持出水 TP在 1 mg/L是比較困難的。

2.1 運行影響條件分析

在除磷工藝中,除磷是利用了聚磷菌的過量吸磷作用,在厭氧狀態下,聚磷菌能吸收污水中的乙酸、甲酸、丙酸和乙醇等極易生物降解的有機物質,貯存在體內作為營養源,同時將體內貯存的聚磷酸鹽以-P的形式釋放出來,以便獲得能量。在好氧狀態下,聚磷菌將體內貯存的有機物氧化分解,產生能量,同時將污水的-P超量吸收至體內,以聚磷酸鹽的形式貯存起來。這樣在排放的剩余污泥中便含有大量的磷,從而達到除磷的目的。

影響生物除磷的因素比較多,就目前對兩種UCT工藝和倒置A2/O工藝影響條件分析來看,主要為以下因素及控制要求：

①負荷的影響。進水濃度有機物不夠,特別是厭氧進水口揮發性脂肪酸 (VFA)偏低不能達到處理需求,或負荷的沖擊過大,一般 (F/M)負荷應該控制在 0.1～0.18 kg BOD5/(kg MLVSS·d)是比較穩定的。

②溶解氧的控制。厭氧段的厭氧效果不好即達不到絕對厭氧的效果,既溶解氧在 0.2 mg/L以下,甚至 0 mg/L,同時硝態氮的濃度在 4 mg/L以下 (否則必須降低回流比)使磷得到充分釋放,或者是好氧段溶解氧不足,好氧吸收磷不充分,出水口溶解氧過低,造成二沉池二次釋磷,都會影響到出水 TP的達標,就要求生物池好氧廊道 0.5～3 mg/L,末端控制在 2～4 mg/L。

③污水的進水總磷的濃度偏高。超過實際設計數值,即進入厭氧段的污水中BOD5/TP小于 20,甚至小于 10,這種情況,可以做初沉池超越,提高負荷,或者升級改造進行化學除磷。

④進水的 pH值不穩定。工業酸性廢水或其他會突然改變污水系統 pH值的水源進入,會直接影響總磷在厭氧段釋放,運行管理中要避免 pH值的沖擊,否則除磷能力將大幅度下降,甚至完全喪失,例如進水 pH值突然降低,會導致細胞結構和功能損壞,細胞內聚磷在酸性條件下被水解,從而導致磷的快速釋放,影響除磷效果。

⑤泥齡過長。一般控制在 8～20 d,聚磷菌是世代時間 3 d的微生物,硝化菌為長世代 (30 d)時間微生物,聚磷菌和硝化菌在泥齡上存在矛盾。若泥齡太長不利于除磷;泥齡太短,硝化菌無法存活。

⑥濃縮和脫水的上清液二次釋放。在污泥處理過程中時間停留過長,造成磷二次釋放到濃縮和脫水的上清液中,上清液隨著進水重新進入系統,增大了系統磷的負荷,甚至造成磷在整個系統中反復循環富集,使出水總磷嚴重不達標。

⑦厭氧段停留時間。污水污泥混合液經過 2 h厭氧后,磷的釋放已甚微,在有效釋放過程中,磷的釋放量與有機物的轉化量之間存在著良好的相關性,在有效釋放過程中,磷的厭氧釋放可使污泥的好氧吸磷能力大大提高,厭氧段每釋放1 mgP,在好氧條件下可吸收 2.0～2.4 mgP;但厭氧時間加長,無效釋放會逐漸增加,平均厭氧釋放1 mgP,所產生的好氧吸磷能力將降至 1 mgP以下,甚至達到 0.5 mgP。因此,生物除磷并非厭氧時間越長越好。在一般情況下,厭氧區的水力停留時間 1～1.5 h,即可滿足要求。

⑧水溫的影響。硝化菌對溫度的變化很敏感,一般生物池系統溫度在 12～35℃之間,生產中冬季由于溫度偏低硝化效果受到抑制,只能勉強維持,為保障氨氮出水達標,采用增大泥齡 SRT來應付低溫對硝化的影響,但對出水 TP會造成影響,所以冬季要采取提高生物池污泥濃度和控制泥齡,來平衡硝化和除磷。

⑨其他回流系統。外回流一般控制在 50%～65%(依據厭氧段的 NO3-N濃度小于 4 mg/L以內),回流過低會造成二沉的污泥停留時間過長,在二沉形成磷的二次釋放。好氧回流控制在 100%, UCT工藝中要保障缺氧處于最大回流狀態,實際控制在150%。

2.2 采取的強化除磷方法措施

為提高生物除磷能力,必須保證揮發性脂肪酸(VFA)的供給,在大多數城市污水中,溶解性 BOD僅占BOD總量的 40%～60%(本廠BOD5/COD= 0.52)。顆粒性有機物所占的比例大,通過采取適當的措施,讓顆粒性機物轉化成 VFA,將提高除磷系統的除磷能力。VFA提高的途徑有兩種方法,一種方法是深度性初沉池,一種為另設發酵池,發酵池的污泥回流提供了更好有效的固體轉化,并使發酵VFA釋放到初沉的出水中。該方法在南非和加拿大實現了工程化,通過實驗和生產試驗發現,固體停留時間、pH值和污泥濃縮度的影響初沉發酵池的發酵效果。

倒置A2/O工藝為兩點進水,兩點進水的分配根據實際效果,需要不段摸索,目前就該廠運行穩定的分配為 1∶1的分配原則,且實際運行效果比較好。

冬季的總氮逐步上升,可以加大好氧內回流,控制溶解氧,提高反硝化的量,當氨氮有上升趨勢時可以加大曝氣量,通過外回流量調節提高生物池的濃度,提高硝化量,控制水量調節系統負荷,使出水的氨氮和總磷達標。

3 結論

根據生產中不同生產運行工藝效果,只要達到相對穩定生產處理條件,都是可以使出水達標的,總磷出水得到降低。

要使出水 TP得到控制,就必須在滿足系統碳源(揮發性有機物)要求下,確保磷在系統中的釋放和吸收,減少系統總磷的二次釋放量,控制好脫氮和除磷的平衡。

X703

：A

：1003-3467(2010)14-0018-02

2010-05-21

王志輝(1981-),男,工程師,主要從事污水處理工作,通訊聯系人：李嘉柯,E-mail：woshilijiake@163.com。