多段多级AO除磷脱氮工艺汇报

1、多阶段AO磷去除脱氮技术研究studyonaerobicmultilevelanoxic-oxicnitridogenandphosphorusremovalprocess，发表人：马炳勇，主要内容简介， AMAO脱磷过程的发展背景AMAO脱磷过程和基本原理AMAO脱磷过程的主要特征AMAO脱磷过程设计参数AMAO脱磷过程的应用实例的结语，前言该技术由中国市政工程西北设计研究院有限公司研制，采用分阶段进水技术将原污水分配给生物池，使其成为交替的多阶段缺氧/好氧环境，加强了生物脱氮除磷效果。 在生物池前端设置厌氧区，创造良好的厌氧磷释放环境，有效地保证了去除污水中的总磷。 1.AMAO脱磷技术的

2、发展背景，国内外广泛采用的污水脱磷技术效果较好，但为了达到较高的脱磷效果，必须同时进行污泥回流和硝化液内回流，多需要补充碳源和碱度，技术流程长，占地面积大这些缺点制约了目前采用的污水除磷脱氮处理工艺的广泛应用。 国内外技术试验研究和工程应用结果表明，阶段性浸水的AO工艺具有除磷脱氮效率高、节省基础设施投资和运行费用、运行管理方便等优点。 适用于各种规模的污水厂改造和新工厂建设，是一项很有前途的污水处理新技术。市政西北院近年来在AMAO技术的研究和开发上取得了很多成果，2009年8月向国家知识产权局申请了多段多级AO除磷脱氮工艺发明专利和实用新型专利，2010年5月26日获得了实用新型专利证书(

3、专利号： ZL 2 0169187.2 )。 近年来，我院天津分院对云南曲靖市、山东潍坊市、安徽阜阳市、天津宁河县等城市污水处理厂的新建和改造项目采用了AMAO技术，取得了良好的效果。 2.AMAO除磷脱氮工艺和基本原理、AMAO除磷脱氮工艺流程图、工艺流程、AMAO工艺采用阶段性供水技术将原污水分配到生物池，使其成为交替的多阶段氧好氧环境，增强了生物脱氮除磷效果。 在生物池前端设置厌氧区，创造良好的厌氧磷释放环境，有效地保证了去除污水中的总磷。(1)、硝化菌和聚磷菌存在于基质竞争与泥龄矛盾的污水除磷脱氮过程中，存在生物脱氮与生物除磷过程的水力停留时间与污泥龄矛盾。 在碳源上，硝化菌的增殖与聚

4、磷菌的增殖明显竞争。 工艺的基本原理是，(2)，培养弱菌群硝化菌和聚磷菌成为优势菌群，通过活性污泥法提高磷脱氮效率的本质是通过一系列工程技术方法，将弱菌群和聚磷菌培养成优势菌群。 在硝化脱氮过程中，硝化菌比脱碳菌弱。 在厌氧区多混有聚磷菌和反硝化菌，这两者中，聚磷菌为弱势群体。 为了提高生物除磷脱氮效果，应提高硝化菌和聚磷菌在活性污泥系统中的比例，改变弱者菌群的现状。(3)、高污泥浓度、低BOD5和NH4 -N浓度，可使硝化菌和聚磷菌成为优势菌群，实验数据显示，生物反应池中污泥浓度MLSS超过5000mg/L，硝化菌和聚磷菌的比增殖速度加快，这两种菌群在活性污泥总量中的比例同时，生物反应槽中B

5、OD5及NH4 -N浓度低，硝化菌与聚磷菌的比增殖速度就加快，这两种菌群在活性污泥总量中的比例增大，提高硝化速度和厌氧磷释放速度，提高脱氮除磷效果。(4)、AMAO工艺，生物池内的污泥浓度高，BOD5和NH4 -N浓度低，能提高除磷脱氮效果，AMAO除磷脱氮工艺在生物池内形成高污泥浓度梯度，不增加生物池流出MLSS质量浓度时，生物池内的平均污泥浓度。 另外，污水分多段浸入水中，使生物池各段处于低营养状态，生物池各段的BOD5、NH4 -N处于低浓度状态。 因此，AMAO脱磷工艺中硝化菌和聚磷菌增殖速度快，在活性污泥总量中的比例增大，脱磷效果提高。(5)， AMAO工艺有利于生物池各级好氧区的硝

6、化液直接进入下一个脱氮区提高脱磷效果，AMAO脱磷工艺采用分阶段供水，因此生物池各级好氧区进行硝化菌的硝化反应和聚磷菌的生物吸磷反应，产生的硝化液直接进入下一个脱氮区进行脱氮， 无需设置硝化液内回流设施，脱氮区可将污水中的有机物作为碳源，一般能达到比低碳源高的脱氮率，3. AMAO除磷脱氮工艺的主要特征、生物池内平均污泥浓度高的AMAO除磷脱氮工艺、回流污泥均进入生物池前端厌氧区污水多级进入生物池厌氧区和缺氧区，生物池内由高污泥浓度形成低污泥浓度梯度，不增加生物池流出MLSS的质量浓度，生物池内的平均污泥浓度增加，最终沉淀池的水力负荷和固体负荷不变。 加快聚磷菌和硝化菌的增殖速度，增大其在活性

7、污泥总量中的比例，提高除磷脱氮效果，提高出水水质。 通过AMAO工艺生物池生物量材料平衡的计算，可以得到下式：(3-1)、(3-2)，式中： n -供水级数i每供水流量的分配比例(%) r污泥回流比xr回流污泥浓度(mg/L) xi各生物池的污泥浓度(mg 在通常的活性污泥生物池中的生物量平衡的计算中，可以得到以下的式：(3-3)、式中： x-通常活性污泥法生物池中的污泥浓度，假设多级AO生物池中的各级池容量相等，则式中： x平均-生物池平均污泥浓度(mg/L )、原污水浓度300mg/L 回流污泥浓度9000mg/L多级多级AO生物池段数为4，各段的流量分配比都为25%，回流比分别为50%、

8、60%、70%、80%、90%、100%时，根据式(3-4)各级污泥浓度值可如下表所示计算。 表中四级污泥浓度值与通常的活性污泥法生物池的污泥浓度相等，明显多级AO生物池内的平均污泥浓度比通常的活性污泥法生物池的污泥浓度高得多，两者的比率约为1.251.39。生物池各级有机物分布均匀，处于低碳源状态，污水多级进入生物池厌氧区和缺氧区，生物池各级有机物分布均匀，BOD5和NH4 -N负荷均衡，这种状态加快了硝化菌和聚磷菌的增殖速度，处于生长优势，这两种菌群在活性污泥总量中的比例增大另外，BOD5和NH4 -N负载均衡，可以在一定程度上减小氧气供给速度和好氧速度之差，减少能源消耗量。 各级缺氧区只

9、加入了一部分原水，反硝化菌优先利用原污水中容易分解的有机物进行反硝化反应，减少好氧区异养菌引起的有机物竞争，可最大限度地利用原污水中的碳源进行反硝化，特别适合处理碳源不足的城市污水生物。脱氮效率高，多段多段的AO磷脱氮工艺中，氮的去除包括通过硝化脱氮反应去除的氮和通过剩馀污泥的排出去除的氮两部分，通过材料平衡可以得到下式：(3-5)式中： q-生物池总流量Qs 剩馀污泥排放量(m3/d) n 硝化脱氮除氮率(%) Cn1生物池总氮的质量浓度(g/m3) Xr 剩馀污泥的质量浓度(g/m3) A 剩馀污泥中的氮含量(gn/gss )， 脱氮材料平衡图假设生物池内各段好氧区进行了完全硝化反应，各段

10、缺氧区进行了完全反硝化反应，生物池出来的氮材料的平衡可以得到下式：(3-6)，式中： r -污泥回流比n生物池最后一段的入水流量分配比率(% )， 通过剩馀污泥的排出除去的氮，通过材料的平衡能够得到下式：(3-7)式中：s-剩馀污泥排出氮除去率(% )式(3-6)、(3-7)代入(3-5)，则在生物池的各段的供水流量分配比率相同、(3-8) 由式(3-8)和(3-9)可知，多级多级AO磷脱氮工艺通过硝化脱氮反应被除去的脱氮率生物池的入水段数与污泥回流比呈正相关，生物池的最终段的入水流量分配比率呈负相关，最终段的入水量比率越少，理论上脱氮率越高。 四段多段AO脱磷工艺的理论脱氮率达到85.3%。

11、 为了达到相同的脱氮率，通常的单级AO工艺除了70%的污泥回流外，还需要至少300%的混合液回流。 由此可见，AMAO工艺在脱氮方面具有明显的优势。 好氧区硝化液直接进入缺氧区，生物池各级好氧区硝化液直接进入下一级缺氧区，无需设置硝化液内回流设施，只有50%-70%的污泥回流。 传统IR工艺除了需要50%-100%的污泥回流外，还需要200%-300%的硝化液内回流，从而简化了工艺，节省了动力费用，回流系统的能耗减少了约70%。 当生物池容积小，两者泥龄保持相同时，两个工艺所需的生物池容积比较如下：忽略原污水中的SS浓度，污水分4段进入生物池，回流污泥比为50%，各段的流量分配比均为25%，回

12、流污泥浓度为9000mg/l，最终段的生物池为式式中： xn末段生物池的MLSS质量浓度、mg/l xr回流污泥质量浓度、mg/l； 同样，对生物池各级得到了混合液浓度方程式：(3-11 )、式中： xi 级生物池的MLSS质量浓度、流入mg/lmqm级生物池的污水量，m3/d根据(3-10 )、(3-11 )式计算的数值如下表所示，通常的磷脱氮工艺、节约工程投资降低运行成本。 如上所述，AMAO工艺与通常的工艺相比，在生物池出水MLSS浓度相同的情况下，AMAO工艺的生物池的平均MLSS浓度高，必要的生物池容积减少25%左右。 生物池各级好氧区的硝化液直接进入下一级缺氧区，无需设置硝化液内回

13、流设施。 不仅省去了内部回流泵，节省了动力费，而且AMAO工艺还能节省工程投资，约减少70%的运行费。减少碱度物质投入量，AMAO工艺交替地进行硝化脱氮，因此硝化过程中消耗的碱度在脱氮过程中可以得到一定程度的补偿，在生物处理系统中碱度没有大的变化，PH值几乎维持在7-8之间，一般不需要补充碱度、减少污泥膨胀，污水处理厂运行中通常发生的污泥膨胀大部分是丝状菌污泥膨胀。AMAO工艺交替存在缺氧好氧环境，其生态环境有利于菌胶菌的生长，应用生物竞争机制抑制丝状菌的过度生长和繁殖，将丝状菌控制在合理范围内，减少丝状菌污泥膨胀的发生。有利于实现短程硝化脱氮和同步硝化脱氮，AMAO工艺因为生物池内硝化脱氮交

14、替进行，PH值一般能维持在高值(7.4-8.3)。 高PH值提高了亚硝酸盐的蓄积率，有助于实现短程硝化脱氮。 另外，AMAO工艺在同一时间内在多个区域同时发生硝化和脱氮反应，这非常接近同步硝化脱氮，其特点与同步硝化脱氮几乎相似。 污水厂升级很简单，采用普通的生物处理技术需要增加生物池的容积，新征土地，而采用AMAO技术一般不需要增加生物池的容积，将污水分多级放入生物池，使一部分生物池变成缺氧区，使生物池多污水这样，污水厂升级改造比较简单，可以大幅度减少升级改造投资，升级改造后，运行成本也可以降低。抗冲击负荷能力强，如前所述，AMAO脱磷工艺生物池各级污染物分布均匀处于低浓度状态，同时在高污泥浓

15、度下运行，因此，能够提高生物池对水质水量变化的适应冲击负荷能力，处理效果稳定。4、AMAO脱磷工艺设计参数，生物池级数生物池级数对污水处理系统运行的稳定性、脱氮效率有着非常重要的作用。 生物池段数越多，生物池混合液越有完全混合的倾向，与以往的生物处理工艺相比，在相同的生物池容积和二沉池固体负荷下，AMAO工艺的处理水量逐渐增加，而段数超过5，该工艺的性能优势就不明显。 综合考虑处理效果、经济合理性和操作管理，在工程设计和应用中最好是3-5级。我院2009-2010年新建、改造的污水处理厂，如云南曲靖污水处理厂、阜阳市颐东污水处理厂、天津宁河现代产业区污水处理厂、山东潍坊市污水处理厂、山东潍坊市

16、高新区污水处理厂等采用四级AMAO技术。 对处理规模较小的山东文登市葛家町的污水处理厂，采用三级AMAO技术。 美国Archie Elledge和纽约Tallman岛污水处理厂采用四级AMAO技术，加拿大Lethbridge污水处理厂采用五级AMAO技术，日本琵琶湖流域东北部净化中心和美国Vancouver westside污水处理厂采用三级ama .生物池各级入水量的比例，生物池各级入水量的分配比例应当考虑到各级缺氧区的入水量能够为完全脱氮前级好氧区的硝酸盐提供必要的碳源。 一级入水量应满足磷释放反应和反流污泥中硝酸盐脱氮所需的碳源，最后一级入水量应尽可能小，达到出水总氮的标准。 根据入水水质、出水水质、水温及入水量进行流量分配，但一般可以采用等负荷流量分配法和流量分配系数法，也可以根据实验和参考类似工程进行流量分配。等负荷流量分配法假定AMAO工艺生物池以四级供水四级AO串联连接，其水量平衡如下图所示的r -污泥回流比(回流污泥量/生物池总入水量) r1、r2、r3、r4 第1、2、3、