AO工艺不用内回流降低回流比的研究与实践.doc

A/O工艺不用内回流降低回流比的研究与实践作者：姚彬张幼 点击数：更新时间：2006-11-22 1:01:35（上海松江污水处理厂）1概述A/O工艺的传统概念是：污水中含氮化合物在曝气池O段内被氧化为硝酸盐，通过回流把含大量硝酸盐的O段出水和二沉池底泥回流到A段，利用进水中的碳源进行反硝化脱氮。其工艺简图为：总氮去除率与回流比的简略计算(1)（假定含氮化合物在O段100%氧化为硝酸盐；假定硝酸盐在A段100%被反硝化去除；并忽略细菌同化合成去除的氮），其算式为：=(Rm+Rs)Q/Q+(Rm+Rs)Q=(Rm+Rs)/1+(Rm+Rs)（1-1）式中： 系统的总氮去除率（%）Rm 混合液回流比（%）Rs 二沉池污泥回流比（%）Q 进水流量（m3/d）由式1-1可见：要使系统的总氮去除率达到7580%，总回流比（Rm+Rs）需达到300400%。为避免大量的底部回流对二沉池工作稳定性产生影响，传统A/O工艺均设置两套回流系统，即在设二沉池底部污泥回流（外回流）系统之外，在曝气池出口再加设混合液回流（内回流）系统。外回流回流比一般为50100%，内回流比一般为200300%。设备多，运行电耗大。本次研究着眼于简化A/O工艺，减少回流系统，降低回流比。2二沉池底泥回流率对二沉池工作影响的研究。加大二沉池底泥回流率，虽出水量不变，但必然加大二沉池的进水量和排泥造成的扰动，可能对二沉池的工作稳定性产生影响。在与同济大学等单位合作的城市污水生物脱氮除磷的研究中，曾在中试规模的二沉池中，对不同底部回流比时，二沉池SS浓度场进行了测定。（2）中试二沉池为平流式，池长6.0米，宽1.35米，有效水深1.9米，纵向两个泥斗，斗深1.0米，斗底设潜污泵排泥回流。测定时二沉池表面负荷1.23m3/m2hr。在回流比R=1.5、2.5、3.5时，二沉池内SS的等浓度曲线见图2（a）（b）（c）。由图2可见，二沉池内的等浓度曲线，虽回流比不同，但都呈水平状态，说明二沉池属成层（拥挤）沉降状态。二沉池的泥面（SS=1.0克/升）在不同回流比条件下，均在水面下0.60.7米处，每种回流比均运行二次，每次15天，实测出水SS均小于20mg/L，说明工作都很稳定。等浓度曲线在回流点上方有下垂现象，回流比越大，下垂越明显，说明增大回流比，仅此使回流污泥下降，无污泥紊动上翻现象。以上测定结果证明，加大二沉池底部回流，即使回流比达350%，对二沉池的工作稳定性和出水SS均无影响。故A/O工艺中，只用一套回流系统，通过增加外回流来代替内回流是可行的。3曝气池好氧区同步反硝化作用的研究上海松江污水厂的A/O曝气池，采用高浓度活性污泥法，MLSS控制在46克/升，MLVSS 控制在2.54.2克/升。好氧区在运行中经多次测定，均发现存在明显的同步反硝化现象。表1和图3为某次较具代表性的曝气池好氧区分段测定结果。测点1、2、3、4分别为好氧区进口、1/3处、2/3处和出口。表1 曝气池好氧段各点溶解性氮浓度（mg/L）测点1234有机氮4.553.501.030.66NH3-N14.58.703.421.14NO2-N0.30.160.130.06NO3-N0.253.627.158.36TKN19.0512.204.451.80TN19.6015.9811.7310.22注：表中有机氮浓度由（TKN）（NH3-N）计得TN由（TKN）+（NO2-N）+ （NO3-N）计得其他数据为混合液过滤后实测测定时，总进水口TKN为54.2mg/L，总进水量39300m3/d，回流比为116%，好氧段水力停留时间10.9小时，曝气池MLSS 5.2克/升，泥龄20天左右。由表2和图3可见，经缺氧段的反硝化作用，进入好氧段时，硝酸盐浓度仅0.25mg/L。污水中的氮主要是以氨氮和有机氮形式进入好氧段，在好氧段中被氧化和硝化，故浓度逐渐下降，同时硝酸盐明显上升，出口处达8.36mg/L。按传统观念，在好氧段中，除微生物细胞合成之外，总氮不会明显变化。实测结果是：总氮TN浓度在好氧段内出现了明显的下降。由进口19.6mg/L下降到出口10.22mg/L。按泥龄和排泥量计算，由细胞合成随剩余污泥排出的氮量，使好氧段的总氮降低4.41mg/L。其差额19.6-10.22-4.41=4.97mg/L的氮只能是通过同步反硝化作用从污水中逸出，进入大气。同步反硝化去除的氮占进入好氧段总氮的25.3%。好氧段氮平衡见图4。表2 上海松江污水处理厂脱氮运转水质汇总表年/月日处理水量(m3/d)平均回流比(%)BOD5CODcrTKNNH3-NNO2-NNO3-NTN曝气池MLSS(mg/L)进水出水进水出水进水出水进水出水进水出水进水出水进水出水00/33860011837222415.06.6104559057.412.076.54.420.74.43.13.80.030.020.060.061.30.48.22.277.812.7397281400/43710012334416016.16.3103558973.911.558.99.225.63.58.74.90.040.020.080.031.21.14.53.260.113.8462957800/5333001372231054.510.455632062.026.551.711.127.46.0110.613.60.040.030.340.312.02.68.04.153.719.46389161300/634900131199708.05.361735251.423.660.82.221.53.51.51.00.050.030.130.071.62.78.91.262.511.2578590500/734300133211578.55.275628356.617.464.52.222.43.41.51.10.020.030.080.070.90.19.11.365.511.4196748500/838950117212838.45.280333751.119.561.22.020.44.91.10.90.030.010.020.010.50.510.31.561.712.3439657500/937000123189619.73.860937649.113.755.81.419.93.40.90.60.010.030.040.031.00.79.41.856.810.8404951000/1038300119163498.14.437310754.015.746.31.519.72.80.90.60.030.030.090.081.61.18.32.147.89.9443441100/1137600121177818.76.846516953.816.345.11.420.94.30.80.50.020.020.020.021.20.59.11.146.310.5482540300/1239850115202899.56.257533450.613.944.71.719.65.11.21.10.040.030.050.041.41.29.32.946.111.0448768201/01375001222365410.54.976728357.514.165.22.019.84.41.40.90.090.070.060.020.90.510.01.966.212.1440143001/023865011829113111.75.7101456551.515.054.87.121.04.76.03.90.060.030.060.021.72.65.52.256.512.75092636注：表内TN值为（TKN）+（NO2-N）+（NO3-N）值之和。TKN因数据较少，只计均值。其余数据均由每日监测数据统计而得。好氧段的同步反硝化作用在中德合作城市污水生物脱氮除磷的研究中曾多次发现和利用，并应用该原理进行了低氧曝气污水脱氮的课题研究。（3）原理解释是：微观活性污泥颗粒，外层是好氧微生物，而内层因氧传递的浓度梯度的作用出现低氧或缺氧层。硝酸盐在污泥颗粒的内层部分被反硝化。产生同步反硝化的条件是：活性污泥浓度较高，溶解氧在2mg/L以下。同步反硝化在A/O工艺中具有重要意义。由图4的氮平衡图可见，进入好氧段的TN，经排泥带出和同步反硝化逸出，去除了将近一半。好氧段出水的硝酸盐浓度比传统理论降低了近一半，故回流比可大大减小。以本次测定的结果为例，回流比仅116%，氮的总去除率（不计二沉池中的反硝化）（54.2-10.2）/54.2=81.2%，出水TN 10.22mg/L，优于GB8978-1996一级排放标准（TN不大于15 mg/L）的指标。同样，充分发挥好氧区的同步反硝化作用，可大大减少A/A/O工艺中硝酸盐对厌氧释磷的影响，回流比也可相应减小。4实际运转结果上海松江污水厂二期工程，A/O曝气池容积25000m3，其中缺氧段占25%。二沉池为四座直径35米的幅流式沉淀池。只设二沉池底泥回流，无混合液回流系统。进水水质较浓，特别是接纳了部分禽畜场污水，TKN和有机氮较高。2000年全年的运转结果汇总于表2。长期生产运转实践证明，A/O系统只用二沉池底泥回流，回流比115140%，虽进水浓度较高，出水水质仍较好（2000年5月份因设备调整运行不正常），BOD5去除率95%左右，出水CODcr小于60，出水总氮小于15，优于排放标准。总氮去除率80%左右。运行也较稳定。5结论通过试验和长期生产运转证明：（1）A/O工艺不用混合液回流（内回流），只用外回流，通过二沉池底泥回流来完成全部回流，对二沉池工作的稳定性无影响。故A/O工艺设施可简化。（2）控制曝气池DO和MLSS，充分发挥好氧区同步反硝化作用，A/O工艺的回