污水廠脫氮升級改造與運行

王志輝 ,翟 敏

(鄭州市污水凈化有限公司 ,河南鄭州 450001)

污水廠脫氮升級改造與運行

王志輝 ,翟 敏

(鄭州市污水凈化有限公司 ,河南鄭州 450001)

介紹了馬頭崗污水處理廠為提高脫氮效率,從影響脫氮的兩個主要因素內回流比和碳源著手,對生物池原 UCT工藝進行升級改造為前置缺氧 A2O工藝,以提高反硝化能力;同時,又對改造后的工藝運行進行優化,以達到 TN出水控制在 15 mg/L以下。

脫氮 ;碳源 ;升級改造 ;回流比

隨著國家對出水要求的提高,鄭州市馬頭崗污水處理廠的出水總氮提高到一級 B標準。從2007年開始,馬頭崗污水處理廠的進水TN均值為50 mg/L,實際出水控制在 15 mg/L以上,冬季總氮在 20 mg/L左右,時有達不到 20 mg/L以下的情況。根據運營三年的經驗分析,原 UCT工藝進行升級改造為改良 A2O工藝,在工藝運行上優化調配,作為脫氮的保障措施。

1 升級設計原理

馬頭崗污水處理廠根據升級改造的出水目標要求,結合實際運行出水水質情況,本次升級改造擬增加缺氧段有效池容,充分發揮機動段的缺氧功能,確保出水 TN在 15 mg/L以下。

生物池設置前置缺氧段,其目的主要是去除回流污泥中的硝酸鹽,使厭氧區內的厭氧環境得到保證,從而確保生物除磷效果。內回流中的硝酸鹽在厭氧段后設置的缺氧段中進行反硝化,避免過量的硝酸鹽進入二沉池,在二沉池內進行反硝化引起污泥上浮,同時回收氧及堿度,節約能量。在前置缺氧段及厭氧段都設有進水點,以保證前置缺氧段反硝化及厭氧段生物除磷所需的碳源,同時在生物反應池的設計中考慮可以根據進水水質、水溫的變化采用不同運行方式。當進水碳源不足時,設置有可超越初沉池的旁通管。

1.1 設計方案

根據實際運行進出水水質,本次升級改造工程通過核算,可在原 UCT設計工藝二級處理階段進一步挖潛,最大限度的將氮、磷等有機物進行降解,減輕深度處理負擔,降低化學藥劑消耗量。在可研技術方案基礎上,設計綜合考慮工藝效果、投資、工期等因素進行方案優化。確定升級改造為處理水量為30萬 t/d的前置缺氧 A2O工藝,其生物池工藝流程如下,本次生物池改造具體內容如下:

①在原設計生物池厭氧段中分隔出一部分作為預缺氧段,充分消除外回流液中的硝態氮,加強回流污泥的反硝化效果,為生物除磷提供最佳環境。②厭氧段首端增加進水調節堰,保證生物除磷所需的碳源。③系統增加好氧內回流泵,內回流比最大調整為 300%。增加反硝化所需的混合液,增加硝酸鹽濃度,充分利用現狀反硝化池容,提高反硝化率,確保出水 TN達標。充分利用現狀缺氧內回流渠實現內回流。④機動段首端增加進水口,補充碳源,增加內回流進口,以利于按不同模式運行。⑤考慮系統按前置缺氧 A2O和倒置 A2O工藝運行?？紤]投資、工期、實施難度等因素,確定本次改造工程維持原機動段、好氧段現狀功能不變,機動段攪拌器安裝位置不變,不考慮加中隔墻。即在現狀生物池中按照生物生長環境不同,將生物池分為四個區。

預缺氧區:在生化處理工藝中,生物除磷是一個重要功能。為了盡可能高的獲得生物除磷效率,因此厭氧池內應保持一個嚴格的厭氧狀態,即 DO≈0,NOx≈0。為了維持生化處理系統的污泥量,二沉池回流污泥將回流到生物處理厭氧池水端,由于二沉池回流污泥中含有較高濃度的NO3-,因此會破壞厭氧池內的厭氧環境,導致生物除磷效率降低,為了避免這一不利因素,確保生物除磷效果,在優化方案中在厭氧池之前設置預缺氧段,進行預先反硝化,將二沉池回流污泥中的NO3-還原為 N和 O2。

厭氧區:厭氧區的主要功能在于促使聚磷菌放磷,從而達到生物除磷。其工作原理是:在嚴格的厭氧條件下,污水中的聚磷菌體內 ATP進行水解放出H3PO4和能量,在后續的好氧生物池內,聚磷菌營有氧呼吸,能過量地攝取水中的磷,形成高磷污泥,在二沉池排出生化系統,從而達到生物除磷的效果。

缺氧區:由于原水氨氮、總氮濃度較高,達 45 mg/L和 60 mg/L,為了達到出水的氨氮、總氮指標,在保證硝化反應在反應池內比較充分的同時,需要設置缺氧段進行反硝化,去除水中硝態氮。但在現狀缺氧池容一定的條件下,可適當提高內回流比,增加硝酸鹽濃度,提高反硝化速率,達到脫氮效果 。

好氧區:鼓風機供氣,采用盤式微孔曝氣器,推流式池形?？梢栽诔貎刃纬煞€定的好氧菌群;保證硝化反應速度,同時可以提高傳氧效率,降低能耗。池中大量繁殖的活性污泥微生物完成降解水中有機污染物質、以達到凈化水質的目的。

1.2 方案特點

該工藝方案不僅具有高效的有機物、氮、磷去除效率,操作維修簡單,而且運行費用也較低,其主要特點如下:①該方案在充分利用和改造已有處理設施的同時,新增部分構筑物,為此改造工程實施時對污水廠正常運行影響較小。②改造后生物池采用改良A2O工藝,在厭氧段前面增加預缺氧段,從而避免了傳統A2O工藝中回流硝酸鹽對厭氧池放磷的影響?；亓魑勰嘣陬A缺氧池內進行反硝化,去除硝態氧,再進入厭氧段,保證了厭氧池的厭氧狀態,強化除磷效果。③由于增加混合液內回流至缺氧段,缺氧段硝酸鹽濃度可提高,單位池容的反硝化速率相應提高,反硝化作用能夠得到有效保證。④根據不同進水水質,不同季節情況下,生物脫氮和生物除磷所需碳源的變化,調節分配至缺氧段和厭氧段的進水比例,反硝化作用能夠得到有效保證,系統中的除磷效果也有保證。該系統可按前置缺氧 A2O和倒置A2O兩種模式運行。⑤本次設計以在盡量保持原有反應池主體不變的基礎上進行內部挖潛,先保證生物硝化及脫 N,同時考慮生物除磷,增加輔助化學除磷設施,以確保出水達標。

1.3 影響反硝化的因素分析及運行對策

影響反硝化的主要因素為內回流比、缺氧區的容積、可利用的碳源、溫度等其他包括的ORP、DO、水質波動、堿度因素,但根據污水處理廠現運行分析,DO、ORP、溫度等都可以滿足反硝化的要求。

通過抑制反硝化的因素分析,在馬頭崗污水處理廠現有條件下,溫度、缺氧區容積對反硝化的影響較小,而內回流比、碳源對缺氧區反硝化的影響較大。通過調控 R=200%時。能提高缺氧區的反硝化量,碳源與進水總磷和總氮的比例上基本滿足要求,合理分配各個進水口的碳源,能滿足排放的標準。

通過脫氮途徑的定量的分析表明,前置反硝化區也是脫氮的重要途徑占脫氮去除的30%的貢獻,提前前置反硝化的反硝化能力,充分利用原水的碳源,保證總氮達標,可以緩解缺氧區脫氮的壓力,大大降低缺氧區投加碳源的成本。

①運行中在前置缺氧進水量為 20%.厭氧為60%～80%,其余水量進入缺氧段;②保障總磷不受影響的前提下,提高內回流比,控制在 200%;③控制好系統的溶解氧,保障出水的DO在 2～4之間,以免影響前置反硝化;④控制好生物池合理的生物池濃度在 2500～3500 mg/L之間;⑤控制好生物池碳源,確保系統滿負荷運行,根據個各季節時期的碳源情況,合理分配各個進水口的水量。

2 結論

①根據影響 TN去除的影響主要因素內回流比和碳源分布,進行升級改造和工藝優化;②在原UCT設計工藝下改造為前置缺氧 A2O工藝,主要是在生物池原厭氧段分離出一個前置缺氧區,取消缺氧內回流并改為好氧內回流,提高反硝化能力;③改造為前置缺氧 A2O工藝后,對工藝運行進行優化,合理配置系統進水碳源和內回流比,達到脫氮目的。

[1]陳亞松.改良型 A2O工藝的脫氮診斷及調控研究[M],2010.

[2]張杰,臧景紅,楊 宏,等.A2O工藝的固有缺欠和對策研究[J].給水排水,2003.

[3]朱鐵群 /編著,活性污泥法生物學原理 [M].西安:西安地圖出版社.

[4]王容斌,李 軍,張 寧,等.污水生物除磷脫氮技術研究進展[J].環境工程.

X703

B

1003-3467(2010)16-00115-02

2010-07-21

王志輝 (1983-),男,河南濮陽,工程師,從事污水處理的研究工作,E-mail:wzh797@sohu.com。