太原市北郊污水凈化廠(以下簡稱為北廠)目前采用的A2/O生物除磷脫氮工藝,是由原來的生物吸附-再生工藝改造而成的。經(jīng)過近幾年的生產(chǎn)運(yùn)行,發(fā)現(xiàn)A2/O工藝在去除COD等有機(jī)物的同時,能有效地去除污水中的氮、磷,使出水中的氮、磷濃度大幅度降低。但由于多種因素的影響,其運(yùn)行的穩(wěn)定性仍有待進(jìn)一步提高。為此,本文著重就影響A2/O工藝的主要因素進(jìn)行研究,以便找出內(nèi)在規(guī)律,提高A2/O工藝的運(yùn)行效果。

1　試驗與分析方法

1•1　試驗工藝流程

1•2　原水特點(diǎn)

由于太原市的缺水狀況,每逢春季與夏季干旱時節(jié),上游來水輸水渠周圍的農(nóng)民將污水截流用于灌溉,造成來水量隨季節(jié)變化很大,一般每年1~3月、10~12月水量為30~35萬m3/月;4~9月水量為10~17萬m³/月。北廠的來水主要為生活污水,工業(yè)廢水所占比例較小(<30%),且無毒性,因此,北廠的污水可生化性能較好。

1•3　分析指標(biāo)及方法

BOD,COD,SS,NH3-N,TN,TP,MLSS等項目按《水和廢水監(jiān)測分析方法》(第三版)進(jìn)行。

2　試驗結(jié)果與討論

2•1　碳氮比(COD/TN)、碳磷比(COD/TP)的影響

脫氮過程中起電子供體作用的是含碳化合物,它們可為三類:①外加碳源;②污水中所含碳源;③微生物死亡提供的內(nèi)碳源。外加碳源經(jīng)濟(jì)上不合算,而內(nèi)碳源的量很少。因此,在污水處理中只有利用污水中所含的碳源才有意義。按理論計算,COD/TN在4左右時基本能滿足反硝化需要,但是為了提高反硝化速度,同時又能滿足除磷需要的碳源,因此COD/TN需大于4。北廠進(jìn)水中COD變化較大,一般為110~970 mg/L,而NH3-N為17~37 mg/L,但COD/TN一般在4以上。 

從表1可以看出,盡管隨著COD/TN增大,總氮的去除率也相應(yīng)提高,但是總的說來,COD/TN對北廠脫氮效果的影響較小,同時由于其它因素的影響,在COD/TN大于4時也存在總氮去除率較低的情況,說明COD/TN不是影響脫氮效果的唯一因素。據(jù)有關(guān)資料顯示,當(dāng)COD/TP>60時,總磷的去除率幾乎與碳氮比無關(guān)而保持恒定。北廠進(jìn)水總磷很低(在0•046~2•9 mg/L之間),COD/TP一般大于60,因此COD/TP對北廠除磷效果的影響較小。

2•2　氮負(fù)荷、磷負(fù)荷的影響

氮負(fù)荷是A2/O工藝中一個重要的設(shè)計參數(shù),其對生物脫氮效果的影響尤為顯著。一般地,氮負(fù)荷可以用下列公式表示:

N =QLaXV

式中Q———污水流量,m3/d;

La———進(jìn)水基質(zhì)(TN)濃度,mg/L;

X———混合液懸浮固體濃度,mg/L;

V———生物池容積,m。

北廠進(jìn)水NH3-N及TN濃度變化較小,混合液懸浮固體濃度一般控制在4~6 mg/L之間,因此可以近似地看作氮負(fù)荷是隨著污水流量Q變化而變化的參數(shù)。由于各種因素的影響,北廠經(jīng)A2/O工藝處理后的出水NH3-N值變化較大�，F(xiàn)將北廠1998~2000年出水NH₃-N值統(tǒng)計于表2(表中數(shù)據(jù)以10 mg/L為一界限,即出水NH3-N>10mg/L時認(rèn)為脫氮效果不理想,出水NH3-N<10mg/L時認(rèn)為脫氮效果理想)。

由表2可知,每年5~10月,A2/O系統(tǒng)脫氮效果要普遍優(yōu)于其它月份。此時北廠A2/O工藝系統(tǒng)運(yùn)行有兩個特點(diǎn):一是此時的溫度(水溫)要明顯高于其它月份;二是此時的日處理量要明顯低于其它月份。但是并不能據(jù)此而認(rèn)為氮負(fù)荷是影響北廠脫氮效果的直接因素。 

一般來講,隨著氮負(fù)荷的增加,NH3-N及TN去除率下降。進(jìn)一步研究表明,5~10月份期間,盡管此時北廠日處理量低于其它月份,但其運(yùn)轉(zhuǎn)時間也同樣低于其它月份。因此,可以把第二個特點(diǎn)進(jìn)一步分解為:①單位時間處理量較高;②系統(tǒng)處于間斷而非連續(xù)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài),運(yùn)行時間短。

從本廠檢測數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn),A2/O系統(tǒng)總氮負(fù)荷率在0•01~0•03 kgTN/(kgMLSS•d),氮負(fù)荷對脫氮效果的影響不明顯。

從表3可以看出,北廠進(jìn)水TP一般在0•4~2•5 mg/L之間,隨著進(jìn)水TP增大,出水TP濃度也相應(yīng)增大。但是由于總磷負(fù)荷率在0•002~0•003kgTP/(kgMLSS•d),因此總磷的去除率仍較高。

分析厭氧池和好氧池中放磷量和吸磷量,發(fā)現(xiàn)放磷量愈多,吸磷量也愈多,總磷的去除效果愈好。當(dāng)進(jìn)水總磷含量高時,其在厭氧池中磷的釋放程度要低于進(jìn)水總磷含量低時的釋放程度。因此,A2/O工藝生物除磷過程的關(guān)鍵是厭氧池中磷的釋放。 

2•3　溫度對除磷脫氮效果的影響　　

溫度是影響微生物生長活動的重要因素,主要體現(xiàn)在細(xì)菌的增殖速度和活性兩個方面。就硝化細(xì)菌而言,其最適宜的生長溫度為25~30℃。當(dāng)溫度小于15℃時硝化速度明顯下降,而其活性也大幅度降低。 

從表4可以看出,全年中各月的進(jìn)水NH₃-N變化不大,一般在20~30 mg/L。而出水NH3-N則不同。由于溫度的影響,一四季度(水溫12~16℃)出水NH₃-N<5 mg/L的天數(shù)占運(yùn)行天數(shù)的0~29%,NH3-N<10 mg/L的天數(shù)占運(yùn)行天數(shù)的0~35%;二三季度(17~22℃)出水NH3-N<5mg/L的天數(shù)占運(yùn)行天數(shù)的46%~71%,NH3-N<10 mg/L的天數(shù)占運(yùn)行天數(shù)的72%~93%。

溫度對除磷的影響不及其對硝化、反硝化影響大。從試驗數(shù)據(jù)可以看出,即使在溫度較低的10~12月份,TP的去除效果仍很好。因此,溫度不是影響北廠生物除磷的主要因素。

2•4　回流比對脫氮、除磷效果的影響

A2/O工藝的回流分為硝化回流和污泥回流。硝化回流作用是向缺氧反硝化池提供硝化氮,作為反硝化液進(jìn)程的電子受體,達(dá)到脫氮目的。回流比偏小,缺氧池中NO-x-N不足,微生物的反硝化作用得不到充分發(fā)揮,系統(tǒng)脫氮效果差�；亓鞅冗^大,則動力消耗相應(yīng)地增大,不經(jīng)濟(jì)。

北廠硝化液回流量一般控制在13000~15000m³/d,取平均值為14 000 m3/d,對照表4可知回流比約為100%~160%。從運(yùn)行效果看,由于北廠進(jìn)水NH₃-N及TN較低,基本能滿足A2/O系統(tǒng)反硝化需要。污泥回流的作用主要是向A2/O系統(tǒng)提供活性污泥微生物,以適應(yīng)A2/O系統(tǒng)對負(fù)荷的要求。北廠污泥回流量一般控制在5 000~7 000 m³/d,平均為6 000 m³/d,其回流比為80%~40%。從試驗數(shù)據(jù)可以看出,總氮負(fù)荷率在0•01 ~ 0•03 kgTN/(kgMLSS•d),總磷負(fù)荷率在0•002~0•003 kgTP/(kgMLSS•d)。從運(yùn)行效果看,此回流比能滿足系統(tǒng)除磷的需要。但是,由于溫度較低,對硝化作用影響較大,出水NH₃-N偏高,因此應(yīng)適當(dāng)提高此回流比。

3　結(jié)論

(1)北廠來水的組成不是影響A2/O工藝脫氮、除磷效果的主要因素,COD/TN,COD/TP能滿足A2/O工藝系統(tǒng)對脫氮、除磷的需要。

(2)北廠的總氮負(fù)荷率、總磷負(fù)荷率較低,A2/O工藝系統(tǒng)對TN,TP的去除效果較理想。

(3)溫度是影響A2/O工藝系統(tǒng)脫氮效果的主要因素,且溫度對脫氮的影響比對除磷的影響大。

(4)北廠混合液回流比基本能滿足A2/O系統(tǒng)反硝化需要,為了進(jìn)一上提高脫氮效果,宜適當(dāng)提高混合液回流比至2~3之間;為了強(qiáng)化A2/O系統(tǒng)的硝化作用,需適當(dāng)提高污泥回流比至1~1•5。

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