AAO工藝強化脫氮的研究

劉義忠 安 鵬

（揚州市潔源排水有限公司 江蘇揚州 225000）

引言

城市污水中氮的排放是造成水體富營養(yǎng)化的重要原因，如何實現高效脫氮是當前我們研究的難點之一。城市污水處理是一種高能耗行業(yè)，通過工藝調控，合理配置能源，具有很強的現實意義[1]。AAO工藝具有工藝流程簡單、運行管理方便等優(yōu)點，在我國城市污水處理廠中得到廣泛的應用。對于該工藝的運行調控不僅涉及到復雜的水力學及生物學過程，還受到環(huán)境條件和進水負荷變化的影響[2]。如果缺少有效的運行調控策略將導致脫氮效果不理想、運行不穩(wěn)定、能耗高等問題。因此，本文研究通過調節(jié)混合液回流比、污泥回流比和好氧段DO濃度這三個運行參數，摸索AAO工藝高效脫氮運行參數。

1 試驗方法

1.1 工藝流程圖

圖1 AAO工藝流程

1.2 試驗用水

試驗用水來自于揚州市某污水廠，其進水COD、TN和NH3-N濃度可達到 200、35、25mg/L。

1.3 試驗裝置

試驗所用的AAO小試裝置，為有機玻璃制成，有效容積為10L，缺氧池設置磁力攪拌器攪拌，防止污泥沉淀；好氧池采用電動攪拌機及曝氣裝置進行曝氣，置于25℃恒溫室中。

圖2 小試裝置流程

1.4 試驗方法

COD的測量采用快速消解分光光度法；TN的測量采用過硫酸鉀氧化-紫外分光光度法；NH3-N的測量采用納氏試劑分光光度法。

2 結果與討論

2.1 污泥回流比對COD、TN和NH3-N的影響

保證其他條件不變，調整污泥回流比分別為60%、70%、80%、90%、100%，設計以下五種工況：

表1 五種不同污泥回流比的工況設計參數

圖3 不同污泥回流比下各項指標的去除特征

表2 各工況下進出水數據

不同污泥回流比下COD、NH3-N、TN去除率如圖3所示，在試驗條件下，COD的去除率均保持在83%以上；NH3-N的去除率保持在93%以上；TN的去除率保持在69%以上。

提升污泥回流比，可以使污泥濃度增大，有助于提升有機物的去除率。然而隨著污泥回流比不斷提升，有機物的去除率開始降低。是因為，回流的污泥中攜帶了大量的氧。過多的氧會抑制反硝化的進行，不利于氮的去除[3]。此外，大量的污泥回流導致了各個單元的污泥沉積，影響有機物的去除效果[4]。因此，考慮去除率與能耗因素，我們選取污泥回流比為80%。

2.2 混合液回流比對COD、TN和NH3-N的影響

保證其他條件不變，調整污泥回流比分別為100%、150%、200%、250%、300%，設計以下五種工況：

表3 五種不同混合液回流比的工況設計參數

表4 各工況下進出水數據

不同混合液回流比下COD、NH3-N、TN去除率特征如圖4所示，COD的去除率均保持在83%以上；NH3-N的去除率保持在95%以上；TN的去除率保持在69%以上，隨著混合液回流比的增大，TN的去除率先升高后降低。

AAO工藝中最大脫氮的理論公式η=（r+R）/（1+r+R），這五種工況下理論最大總氮去除率應為61.5%、67.7%、72.2%、75.6%、78.3%[5]。當混合液回流比在100%-150%之間時，TN的實際去除率略高于理論去除率，出現這種情況的原因可能是：①水中的氮有部分用于分子細胞的合成；②系統(tǒng)中可能存在同步硝化反硝化作用，在實際污水處理廠中普遍會出現同步硝化反硝化現象[6]。當混合液回流比在200%-300%之間時，TN的實際去除率低于理論去除率，發(fā)生該現象的原因可能是：大量的溶解氧回流，抑制了反硝化作用。此外，隨著混合液回流比的提高，厭氧池的水力停留時間減少，同樣也會導致反硝化速率降低。

圖4 不同混合液回流比下各項指標的去除特征

考慮TN的去除以及能耗，選取混合液回流比200%為最優(yōu)參數。

2.3 DO對COD、TN和NH3-N的影響

表5 五種不同DO的工況設計參數

表6 各工況下進出水數據

不同DO值下COD、NH3-N、TN去除率特征如圖5所示，在試驗條件下，COD的去除率均保持在83%以上；NH3-N的去除率保持在92%以上，NH3-N的去除率隨著DO的提升而提升；TN的去除率保持在68%以上，隨著DO值的增大，TN的去除率先升高后降低。

AAO工藝中，DO值對硝化菌的生長有很大影響，當DO大于2mg/L時，可以維持硝化反應的正常進行，如圖5中所示，DO在 2-3mg/L時，NH3-N的去除率呈穩(wěn)步上升趨勢，當DO濃度大于3mg/L時，NH3-N的去除率上升趨勢開始減緩，這是由于DO的濃度過高，有機物分解過快，微生物缺少營養(yǎng)，活性污泥老化[7]；TN的去除率先上升后下降則是因為DO值過高，對反硝化產生了抑制作用。綜合有機物的去除率以及能耗來考慮，DO的最優(yōu)參數應為3mg/L。

2.4 最佳運行參數下系統(tǒng)有機物含量的變化

圖5 不同DO值下各項指標的去除特征

表7 最佳運行參數下系統(tǒng)內有機物的變化

結語

試驗結果選取污泥回流比80%，混合液回流比200%，DO值為3mg/L為最優(yōu)參數。在最佳運行參數下，系統(tǒng)COD、NH3-N、TN的去除率分別為87.2%、97.5%、73.6%，出水質量濃度分別為32、0.68、10.21mg/L,出水水質優(yōu)于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》中的一級A排放標準。

參考文獻

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[3]程慶鋒.改良氧化溝工藝節(jié)能降耗優(yōu)化策略與工程實踐研究[D].河南師范大學,2011.

[4]王澤宇.污泥回流式沉淀池運行條件優(yōu)化及其效果分析研究[D].重慶交通大學,2011.

[5]張璇,文一波,孫星凡,等.A/O改進工藝脫氮效率分析[J].水科學與工程技術,2008(s2):15-17.

[6]趙玲,張之源.復合SBR系統(tǒng)中同步硝化反硝化現象及其脫氮效果[J].工業(yè)用水與廢水,2002,33(2):4-6.

[7]辛志東.水處理過程中DO值控制的研究[D].大連理工大學,2006.