浅谈纪庄子污水处理厂A2O工艺运行经验 18页

浅谈纪庄子污水处理厂A2/O工艺运行经验摘要：随着城市化和工业化程度的不断提高以及化肥和农药的广泛使用，氮、磷等营养物质引起的水体富营养化的问题日益突出。要达到氮磷的排放标准，许多污水处理设施需要考虑脱氮除磷问题，因此选择适宜的脱氮除磷技术在污水处理中变得日益重要。本文结合天津市纪庄子污水处理厂A2/O工艺系统的运行情况，对生物除磷脱氮机理、影响除磷脱氮效果的因素进行研究，对A2/O系统的工艺运行状况进行总结分析，为全面提高A2/O工艺系统运行效果提供可靠的指导经验。关键词：除磷脱氮；A2/O；硝化；反硝化AnalysisofA2/OtechnologyoperationalexperienceofJizhuangzisewagetreatmentplantAbstract:Withthecontinuousimprovementofurbanizationandindustrialization,andchemicalfertilizersandpesticideswidelyused,theneutrophicationproblemsofwatershavebecomeincreasinglyprominent,whichcausedbynitrogen,phosphorusandothernutrients，Toachievetheemissionstandardsfornitrogenandphosphorus,manysewagetreatmentfacilitiesneedtoconsidertheremovalofnitrogenandphosphorus,sochoosingtheappropriatedephosphorizationanddenitrificationsewagetreatmenttechnologyhasbecomeincreasinglyimportant.WiththeA2/OsystemoperationofJiZhuangzisewagetreatmentplantinTianjin,thepaperstudiedthemechanismandeffectfactorsofthebiologicalremovalofnitrogenandphosphorus,analyzedthetechnologyoperationalrunningsituationoftheA2/Osystem,andprovidedreliableguidingexperienceforcomprehensivelyimprovingtheoperationalimpressionoftheA2/Otechnologysystem.\nKeyword:dephosphorizationanddenitrification；A2/O；nitrification；denitrification前言A2/O工艺作为除磷脱氮的主要工艺之一，具有处理效果好，处理过程稳定可靠、处理成本低、操作管理方便等优点。近几年来，A2/O工艺相继用于处理城市污水、石油化工废水、食品加工废水等方面。研究A2/O工艺的生物脱氮除磷的机理、影响因素、工艺控制方法，以及在保证运行效果的同时，如何达到节能降耗的目的，已经成为污水研究领域的一个热点。1A2/O工艺原理A2/O工艺目前在城市污水处理厂中有较为广泛的应用，它是传统活性污泥工艺、生物硝化及反硝化工艺及生物除磷工艺的结合。在厌氧段，聚磷菌释放磷并吸收低级脂肪酸等易降解的有机物；在缺氧段，反硝化细菌将内回流带入的硝酸盐通过反硝化作用转为氮气逸出，从而达到脱氮的目的；而好氧段一方面降解有机物，另一方面将氨氮及由有机氮氨化成的氨氮通过生物硝化作用转为硝酸盐。此外，厌氧段释放出的磷在好氧条件下被活性污泥吸附并随剩余污泥排放而达到除磷的目的。2纪庄子污水处理厂A2/O工艺系统概况2.1构筑物相关设计参数纪庄子污水处理厂有2座为A2/O生物池，其设计最大处理水量为6.6万m3/d。单座A2/O生物池为54.7m×80.7m×6.3m。每个池7个廊道，每个廊道宽7.5m，长80，有效水深4.9m。其中厌氧段为1个廊道，缺氧段为3个廊道，好氧段为3个廊道。2.2纪庄子污水厂A2/O系统设计水量及进、出水水质纪庄子污水处理厂设计进、出水水质和执行的排放标准见表1。A2/O系统设计处理水量为6.6×104m3/d，由于A2/O系统具有除磷脱氮效果，因此纪庄子污水处理厂通过实际运行当中的摸索，针对A2/O系统\n制定了出水氨氮小于5mg/L，TN小于15mg/L的计划指标，但不作为强制执行标准。表1设计进水水质及执行的排放标准一览表项目CODCr（mg/L）BOD5（mg/L）SS（mg/L）NH3-N（mg/L）TP（mg/L）进水350200150404出水≤100≤30≤30≤25mg/l（水温>12oC）≤30mg/l（水温≤12oC）≤332007年纪庄子污水处理厂A2/O系统进水量及出水水质分析3.1进水量分析2007年全年A2/O系统的进水量及变化曲线图见表2和图1。表22007年1月－12月A2/O系统进水量一览表项目时间最大值（m3）最小值（m3）平均值（m3）1月7987256101734162月8972155910745533月9864662174829734月8285650709691005月10754754398704076月9662765316731137月8712968871767338月9245069751789069月106138400668034810月87191504597016211月85292531046742912月708825233064904\n图12007年1月－12月进水水量曲线图除9月27日至10月1日系统停水维修外，2007年全年的日均水量为73439m3，水力负荷超过了设计值的11.3％，基本满足了A2/O系统运行水力负荷方面的需要。3.2各项指标的去除效果和工艺运行控制措施3.3.1BOD5、COD、SS进出水水质及去除率情况2007年1月－12月A2/O系统的三大项进出水指标及去除率状况见表3-表5和图2-图4。表32007年1月－12月A2/O系统进出水BOD5及去除率一览表时间进水BOD5出水BOD5去除率（％）最大值值最小值平均值最大值值最小值平均值1月287.8673.63105.7714.035.819.4791.02月141.0472.6799.9111.604.858.2191.83月161.0863.50108.7313.513.539.4891.34月268.8374.70122.1712.912.917.2394.1\n5月256.1270.56127.6113.122.517.1394.46月282.5965.04109.449.262.435.7494.87月282.8358.14101.007.602.454.3095.78月140.8134.4483.8810.840.815.3593.69月222.5545.0888.3610.532.255.1594.210月257.4050.7987.0513.702.977.5891.311月270.0654.75109.2816.794.4110.4590.412月341.1170.56224.7416.353.4310.8795.2表42007年1月－12月A2/O系统进出水CODcr及去除率一览表时间进水CODcr出水CODcr去除率（％）最大值值最小值平均值最大值值最小值平均值1月632161308.7442.0020.0026.5291.42月535211308.6149624.8292.03月661207330.00752037.1088.84月1040208376.10591530.4191.95月522196377.06641838.1989.96月892214440.37612036.6391.77月618205346.5850632.0090.88月840138340.71701628.4591.69月837175347.70801634.6390.010月959107283.68791136.0387.3\n11月957211449.50431228.9093.612月1054176624.39511627.4895.6表52007年1月－12月A2/O系统进出水SS及去除率一览表时间进水SS出水SS去除率（％）最大值值最小值平均值最大值值最小值平均值1月328409823410.0689.72月296721261538.4693.33月2801101562217.8395.04月317471071327.6992.85月297301081815.9794.56月205401021025.3094.87月550361131517.4593.48月23240771216.4591.69月420501022016.5993.510月54550972129.3190.411月500481322038.6093.512月900984952039.2998.1\n图2BOD5进出水曲线图图3CODcr进出水曲线图\n图4SS进出水曲线图由图2－图4可知，在不同季节不同温度、不同冲击负荷、进水水质波动范围很大情况下，A2/O系统的BOD5、COD、SS三大项出水稳定，完全可以达到设计排放标准。3.3.2氨氮、总氮、总磷去除效果2007年1月－12月A2/O系统的氨氮进出水指标及去除率状况见表6和图5。表62007年1月－12月A2/O系统进出水氨氮一览表时间进水氨氮出水氨氮去除率（％）最大值值最小值平均值最大值值最小值平均值1月45.3227.3435.6220.261.3014.7358.62月45.5223.7034.8921.101.3015.4355.83月38.1726.5631.8112.995.9710.3667.44月45.4230.9238.1812.767.1811.2170.6\n5月56.0128.0740.5716.214.1513.5366.76月49.5734.7139.5514.710.062.6993.27月43.4525.9936.8710.560.071.7595.38月40.3518.1034.415.990.071.6495.29月38.6715.9632.919.330.073.6189.010月36.0321.7129.7313.970.145.0882.911月41.4627.2637.2420.281.0313.2964.312月43.4028.3336.2617.992.8514.7159.4图5进出水氨氮曲线图2007年1月－12月A2/O系统的TN进出水指标及去除率状况见表7和图6。\n表72007年1月－12月A2/O系统进出水TN一览表时间进水总氮出水总氮去除率（％）最大值值最小值平均值最大值值最小值平均值1月48.8738.5342.8931.8415.3724.9741.82月51.1636.5443.5536.2815.3726.3639.53月47.2836.2642.1135.2323.0531.3425.64月53.4640.8645.3838.6823.2632.0929.35月77.8933.9348.6141.4116.3726.0546.46月57.6441.5347.2436.9412.6821.6354.27月60.7728.1743.9935.2015.6025.0843.08月47.6724.5739.7230.1616.5222.3743.79月46.5019.5038.2938.8518.7023.7038.110月39.8326.5335.0028.4215.1323.5732.711月58.4734.0643.7931.7719.6627.2637.712月68.6535.7254.2936.8717.2327.2649.8\n图6进出水TN曲线图2007年1月－12月A2/O系统的TP进出水指标及去除率状况见表8和图7。表82007年1月－12月A2/O系统进出水TP一览表时间进水总磷出水总磷去除率（％）最大值值最小值平均值最大值值最小值平均值1月5.262.463.212.900.331.3358.72月8.382.463.692.990.031.3463.73月9.092.313.461.950.180.7777.74月7.702.914.422.820.181.0476.45月8.902.654.770.990.050.5089.56月4.993.194.192.950.582.1748.37月10.852.133.952.771.091.6757.7\n8月4.361.673.412.992.092.6921.29月5.951.973.472.981.372.4928.410月5.092.063.062.841.422.3423.511月11.362.084.202.930.562.1049.912月12.323.039.742.890.261.2986.8图7进出水TP曲线图由图5和图7可见，氨氮和总磷的去除效果基本上是相矛盾的，这也和理论完全相符，在实际运行中，保证除磷效果的同时尽力降低出水氨氮浓度。在一定的条件下，氨氮能够满足针对A2/O系统的出水计划指标；总磷则完全能够达到针对A2/O系统的出水计划指标；TN的去除率不高，出水效果很难达到针对A2/O系统的计划指标。具体原因及其相关影响因素详见下面内容。\n4氨氮、总氮、总磷去除效果及相关参数分析4.1水温的影响图82007年1月至12月月平均水温及气温曲线图硝化细菌对温度的变化很敏感。在5～35℃的范围内，硝化菌能进行正常的生理代谢活动。在生物硝化系统的运行管理中，当污水温度低于15℃时，硝化速率会明显下降，经验表明在20～30℃时，是硝化菌进行正常生理代谢的最佳温度范围。由图5和图8可见，5月底6月初，水温升至20℃左右，满足了硝化菌对温度的最佳适应范围，提高了硝化菌的活性，出水氨氮有明显的降低趋势，11月份开始水温逐渐下降，出水氨氮有升高趋势，可见水温的变化对于氨氮的处理效果有着直接的影响，水温的升高利于氨氮的去除。在一定范围内，温度越高，对生物脱氮越有利。当温度低于15℃时，生物脱氮效率明显下降。由图7可见，当温度适度降低时，对除磷有利。4.2F/M表92007年1月－12月A2/O系统F/M一览表时间最大值最小值平均值\n1月0.280.060.102月0.130.060.103月0.200.050.124月0.210.070.125月0.200.070.106月0.220.060.127月0.420.060.178月0.350.030.159月0.370.030.1610月0.360.060.1111月0.320.050.1312月0.440.040.20低F/M是生物硝化的前提，理论上一般将F/M控制在0.05～0.15之间，可以达到良好的硝化效果。纪庄子污水处理厂2007全年平均F/M为0.13，不是去除氨氮的制约因素。4.3BOD5/TP的影响根据相关的运行资料，应控制进水BOD5/TP＞20，否则除磷效率将会降低。从纪庄子污水处理厂A2/O系统2007年的运行数据来看，BOD5/TP平均值为28，均可以保证大于20，总磷的去除效果很高，全年出水总磷平均仅为1.64mg/L。4.4BOD5/TN的影响表102007年1月－12月A2/O系统BOD5/TN一览表时间BOD5/TN最大值（％）最小值（％）平均值（％）1月6.11.72.52月3.11.72.33月4.11.42.64月5.81.72.7\n5月5.51.52.76月6.51.42.37月4.71.42.38月3.50.82.19月4.91.42.310月6.51.52.511月5.21.42.512月5.61.84.1BOD5/TN是影响脱氮效果的一个重要因素。由表10可见，2007年全年平均BOD5/TN仅为2.6，进水碳源严重不足，是导致TN的去除效果不理想的主要因素。4.5回流比的控制表112007年1月到12月氨氮去除率及回流比一览表时间回流比氨氮去除率最大值（％）最小值（％）平均值（％）平均值（％）1月1148088582月885871543月1275997674月1425991705月1345184666月14799132947月1325998958月995480959月18068948810月143831048211月136841086412月122909959\n图9回流比调整与氨氮去除率曲线图表11和图9显示，当水温较低时，氨氮的去除率与回流比基本上成正比，当7至10月份水温较高，处于硝化菌最佳适应范围，为了控制成本，降低动力消耗，在出水氨氮浓度较低并且维持稳定后，将回流比逐步下调至90％左右，此时氨氮去除效率仍基本保持在80％以上，运转状态良好。厌氧段NO3--N浓度是影响除磷的一个重要因素。根据理论值，厌氧段NO3--N浓度应控制在4mg/L以下，否则过多的NO3--N会对聚磷菌释放磷产生非常不利的影响，并会影响其在好氧段对磷的吸收，从而不能保证良好的除磷效果。图5和图7显示，6月份出水氮氮浓度快速下降，而出水总磷浓度随之有一定升高，但仍然能够满足设计标准。出水总磷浓度升高的原因为：出水氨氮浓度降低意味着更多的氨氮转化成为硝酸盐氮，又由于缺乏碳源，反硝化作用不佳，NO3--N不能高效率的转化为氮气，致使出水NO3--N浓度升高。此时，更多的NO3--N通过污泥回流被转移到厌氧段，在一定程度上抑制了磷的释放，使TP的去除效果受到了一定影响，但仍能控制在出水标准范围之内。因此回流比的控制应结合除磷脱氨两方面的需要，根据纪庄子污水厂的运行经验，应控制在70～100％。4.6内回流比的控制\n内回流比设计值为250～300％，为了摸索A2/O系统的运行规律，对不同内回流比时的脱氮效果进行了对比。表122007年1月－12月A2/O系统内回流比一览表时间1月2月3月4月5月6月内回流比（％）156206292287222277时间7月8月9月10月11月12月内回流比（％）294209199220219163图10内回流比与氨氮、总氮去除率曲线图由表12和图10可见，当内回流比为250~300%时，氨氮的去除率较高，当内回流比低于250%时，氨氮去除率较低。在本系统中，TN去除率不高主要时由于碳源不足，反硝化反应不彻底，因此，内回流比不是影响TN去除率的制约因素。内回流比应控制在250~300%。4.7提高TN去除效果试验研究由于进水碳源不足等原因，在调试运行期间TN去除效果不是很好,因此2008年1月至4月中旬，针对提高总氮去除率做了一些探索性的试验研究。由于条件所限，为期较短，但仍能从中摸索出一些有效的调整方法及措施。本次试验主要采取了减少进水量至4.2万吨/d左右，同时F/M相应降低为0.06左右。参数调整后，TN的去除效果明显提高，\n最小值能够达到14.29mg/L，在一定条件下能够达到针对A2/O系统的计划指标。6结论纪庄子污水处理厂A2/O系统对于BOD5、CODcr、SS、氨氮、总磷的去除效果很好，但是由于碳源不足，TN去除效果不佳，2008年经参数调整后有很大改善，TN去除率得以大幅度提高。结合纪庄子污水处理厂2007年的运行情况以及2008年针对提高TN去除率的试验研究，总结出各项基本工艺参数控制情况，见表13：表13A2/O系统基本工艺参数控制一览表参数F/M(kgBOD5/kgVSS·d)污泥龄(d)水力停留时间回流比(％)内回流比(％)控制范围0.04～0.1022～3322~2470～100250～300随着2008年6月1日新《水污染防治法》的施行，各项指标的出水排放标准更加严格，积极总结运行数据以及各项工艺参数，为适应新标准达标稳定运行提供一定的指导经验。