倒置A~2_O工艺生物脱氮除磷原理及其生产应用.pdf

倒置 A 2 O 工艺生物脱氮除磷原理及其生产应用 毕学军 青岛理工大学环境与市政工程学院, 山东 266033 张 波 山东省环境保护局, 济南 250012 摘要 在阐述倒置A2 O 工艺技术原理的基础上, 对倒置A2 O 工艺在实际生产中的应用及其脱氮除磷处理效果进行 分析 , 实际生产应用结果表明, 倒置A2 O 工艺是适合我国城市污水实际情况, 具有简捷、高效特点的城市污水生物脱 氮除磷新工艺。 关键词 倒置A2 O 工艺 脱氮除磷 技术原理 生产应用 近 20～ 30 年来 , 污水脱氮除磷技术一直是污水 处理领域研究的热点 。其中最为先进的有 A 2 O、 UCT 、 VIP 工艺等。这些工艺流程比较长 、 基建投资与 运行费用比较高 、 工艺系统复杂、要求具有较高管理 水平的技术人员进行操作管理 。 1 倒置 A 2 O工艺脱氮除磷原理与特点 1. 1 倒置 A 2 O工艺的提出 通过大量试验研究与机理分析 ,针对污水生物除 磷反应机制问题 ,由张波等人提出并验证了如下理论 观点 [ 1-3] 1 聚磷菌有效释磷水平的充分与否 ,并不是决 定系统除磷能力的必要条件。 2 推进聚磷菌过度吸磷的本质动力与厌氧历时 和厌氧环境的程度有关。在一定范围内 ,厌氧历时越 长,厌氧的程度越充分,该动力越大 。 3 聚磷菌以[ O] 作为电子受体的聚磷生成效率 显著大于以[ NO - 3- N] 作为电子受体的生成效率。 以此为理论基础 ,张波等人首次提出了倒置A 2 O 工艺 ,该技术利用不同水质条件的城市污水进行了现 场试验研究。与传统 A 2 O 、 UCT 、 VIP 等工艺相比, 倒 置A 2 O 工艺的创新点在于将厌氧、 缺氧环境倒置 ,形 成了缺氧 厌氧 好氧的流程形式, 从根本上解决了生 物脱氮除磷系统存在的一系列问题 。 1. 2 倒置 A 2 O工艺脱氮除磷原理与特点 倒置A 2 O 工艺生化反应流程如图 1 所示 。进入 生化反应系统的污水和循环污泥一起进入缺氧区 ,污 泥中的硝酸盐, 在反硝化菌的作用下进行反硝化反 应,将硝酸盐氮转化为氮气,实现了系统的前置脱氮。 在不同进水方式下, 系统进水全部或大部分直接进入 缺氧区 ,优先满足了反硝化的碳源要求 , 故提高了处 理系统的脱氮效率。 污泥经过缺氧反硝化以后进入厌氧区,避免了硝 酸盐对厌氧环境的不利影响。在厌氧区 ,聚磷菌将污 水中的碳源转化为聚 β 羟基丁酸 PHB 等储能物质 积聚吸磷动力。 在好氧区,有机污染物进一步被降解 ,硝化菌将 污水中存在的氨氮转化为硝酸盐氮 ,同时聚磷菌利用 在厌氧条件下产生的动力进行过度吸磷 。活性污泥 混合液在二沉池进行泥水分离 ,一部分污泥回流到系 统前端,另一部分富含磷的剩余污泥从系统中排出, 从而实现生物除磷的目的 。 图 1 倒置 A2 O 工艺流程简图 倒置A 2 O 工艺技术特点 ① 系统优先满足微生 物脱氮的碳源要求 ,反硝化容量充分, 系统脱氮能力 得到显著加强, 同时也避免了回流污泥中携带的硝酸 盐对厌氧区的不利影响; ② 聚磷微生物经历厌氧环境 之后直接进入生化效率较高的好氧段,其在厌氧环境 下形成的吸磷动力得到了更有效率的利用; ③参与循 环的微生物全部经历了完整的厌氧-好氧过程, 具有 “群体效应” ,因而显著提高了系统的氮磷脱除能力; ④ 通过取消或缩短初沉池的时间,改善了活性污泥的 沉降性能, 提高了活性污泥浓度, 为硝化和反硝化同 步进行提供了有利条件, 系统的脱氮效率进一步提 高; ⑤倒置 A 2 O 工艺延长了非曝气历时, 将常规A2 O 工艺的污泥回流系统与混合液内循环系统合二为一, 流程简捷 , 便于管理 , 节省了基建投资与运行费用。 29 环 境 工 程 2006年 6 月第24 卷第3 期 此外, 系统进水可以采用分点进水方式 , 在满足反硝 化碳源需求的同时 ,部分污水直接进入厌氧区 ,增强 厌氧压抑状态, 聚磷菌的过度吸磷动力得到加强, 可 以进一步强化系统除磷功能。 2 倒置 A 2 O工艺在实际生产中的应用 李村河 污水处理 厂, 一期 工程设计规 模为 8 万 m 3 d ,远期污水处理厂总规模达到 17 万 m3 d。 李村河污水处理厂所接纳的污水约 70为工业废 水,工业废水以化工 、 造纸 、 棉纺印染、 食品加工为主, 反应温度 ≥ 15 ℃,其实际生产处理效果如表 1。 表 1 污水处理厂采用倒置 A2 O 工艺处理效果mg L CODCrBOD5 NH 4-N 进水出水 平均去 除率 进水出水 平均去 除率 进水 出水 平均去 除率 650 ～ 1 100 40 ～ 70 93. 7 300 ～ 480 8 ～ 19 96. 5 35 ～ 55 0. 5 ～ 6 92. 8 TNPO3- 4 -PTP 进水出水 平均去 除率 进水出水 平均去 除率 进水 出水 平均去 除率 65 ～ 90 11 ～ 20 80. 0 4. 5 ～ 12 0. 4 ～ 1. 0 91. 5 6. 5 ～ 18 0. 5 ～ 1. 5 91. 8 团岛污水处理厂 , 工程设计规模 10 万 t d, 目前 实际污水量仅为 4～ 5 万 t d 。团岛污水处理厂所接 纳的污水 80以上为生活污水 , 少量工业废水主要 为食品加工废水 ,反应温度≥15 ℃,其实际生产处理 效果如表 2。 表 2 团岛污水处理厂采用倒置 A2 O 工艺处理效果mg L CODCrBOD5 NH 4-N 进水出水 平均去 除率 进水出水 平均去 除率 进水 出水 平均去 除率 790 ～ 1 360 45 ～ 85 94. 0 380 ～ 690 7. 5 ～ 23 98. 1 55 ～ 85 1. 5 ～ 13 89. 6 TNPO3- 4 -PTP 进水出水 平均去 除率 进水出水 平均去 除率 进水 出水 平均去 除率 89 ～ 135 14 ～ 25 82. 6 5. 5 ～ 15 0. 45 ～ 1. 25 91. 7 8. 5 ～ 24 0. 75 ～ 1. 55 92. 9 倒置A 2 O 工艺在李村河污水处理厂生产应用结 果表明 ,对于以工业废水为主的城市污水 ,其有机物 CODCr 、氮 TN 、 磷 TP 去除率分别达到 90、 80 和90以上 。同时通过对李村河污水处理厂长期运 行统计数据的分析, 在原有工艺运行条件下 VIP UCT 结 合 工 艺 ,其 实 际 生 产 运 行 能 耗 为 0. 396 kW h m 3 , 而在倒置 A 2 O 工艺运行条件下, 其实际生产运行能耗仅为 0. 348 kWh m 3 ,其综合 节能达到 12左右, 同时作为污水处理厂生化处理 核心的鼓风曝气系统的能耗方面 , 倒置A 2 O工艺较 VIP UCT 结合工艺的运行能耗降低 12. 3, 其占综合 降耗的45左右 。 倒置A 2 O 工艺在团岛污水处理厂生产应用结果 表明,对于以生活污水为主的城市污水, 其有机物 CODCr 、氮 TN 、 磷 TP 去除率分别达到 90、 80 和90以上 。同时通过对团岛污水处理厂长期运行 统计数据的分析 ,在原有工艺运行条件下 改良 A 2 O 工艺 ,其实际生产运行能耗为 0. 570 kWh m 3 , 而 在倒置 A 2 O 工艺运行条件下, 其实际生产运行能耗 仅为 0. 460 kWh m 3 , 其综合节能达到 19左右, 同时在作为污水处理厂生化处理核心的鼓风曝气系 统的能耗方面, 倒置 A 2 O 工艺较改良 A2 O 工艺运行 能耗降低 19. 4,其占综合降耗的 43 左右。 尽管与其它生物脱氮除磷工艺一样 ,低温是影响 倒置 A 2 O 工艺脱氮效率的重要因素, 在处理系统稳 定运行的基础上 ,通过延长活性污泥泥龄 、 提高溶解 氧浓度等对处理系统的运行条件的适当调整 ,可以保 证倒置 A 2 O 工艺在低温条件下的稳定运行 ,并具有 较好的脱氮效果 ,其脱氮效率达到 75 以上。 3 结论 1 倒置 A 2 O 工艺在脱氮除磷效率、运行能耗、 建设成本和可靠性等方面均优于A 2 O 工艺及其改良 工艺等,是适合我国城市污水实际情况, 具有简捷 、 高 效特点的新工艺 。 2 倒置 A 2 O 工艺生产应用结果表明 ,对于不同 水质条件的城市污水, 其均具有非常强的适应性, 该 工艺既可用于新建城市污水厂和具有类似水质条件 的工业废水处理厂, 也可用于现有不具备氮磷脱除功 能的城市污水处理厂的改建。 3 对于典型城市污水 ,倒置 A 2 O 工艺的各项处 理指标完全可以达到城镇污水处理厂污染物排放标 准 GB18918-2002 一级标准 B 标准 。 下转第 9 页 30 环 境 工 程 2006年 6 月第24 卷第3 期 图 5 不同氮含量对降解率的影响 集程度较高 图 4 , 在该配比下优势菌对石油的降解 效果也相应最高 图 5 。可见, 投加氮量过多或过少 都会影响菌体的生长及降解效果。因此 ,确定该高效 菌株的优势氮、磷比为 4∶ 1, 营养元素的精确投量及 与菌体总数之间的定量关系有待进一步深入研究 。 3 结论 1 以低残油土壤中的土著微生物为菌源 ,原油 为唯一碳源经驯化筛选得到一株降解石油的高效菌, 降解率 原污染土样泥浆中 达 50以上, 初步鉴定 为动胶菌属 Zoogloea sp . 。 2 所得高效菌在 pH 值 7～ 9 范围内降解效果优 于其它 pH 值, 与污染原生土壤环境 pH 值基本相同 pH 8. 4 。进行生物修复时, 可以不调节土壤环境 的酸碱度 ,降低污染土壤修复的成本。 3 通过试验确定 NH4NO3为优势氮源 ,氮 、 磷比 为4∶ 1时 ,生物降解达到最佳效果 。 参考文献 [ 1] 任磊, 黄廷林. 石油污染土壤的生物修复技术. 安全与环境学 报, 2001,1 2 50 -54. 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The influent loading of CODCrwas 0. 80～ 1 . 20 kg m3d, concentrations of NH 4-N, TN were among 70～ 90 mg L and 75～ 110 mg L, HRT and temperature in bioreactor were 8 hours and 25 ℃ respectively. Results show that the coupling bioreactor keeps a constant CODCrremoval rate above 85, aswell as removal rate of NH 4-N more than 90. Further more, test indicates that the removal rate of TN is higher and the production of sludge is lower in the process of micro -aerationanoxicaeration than the other one, with the TN removal efficiency of 81. 1, the average sludge production rate of 0. 065 kg MLSS kg CODCr. Keywords coupling bioreactor, low C N ratio, low DO and sludge reduction TREATMENTOFCOKINGWASTERWATERBYADOPTINGMICRO-ELECTROLYSIS- MEMBRANE BIOREACTORWang Qingsheng Guo Chunyu Li Jing et al 26 Abstract Micto -electrolysis is used to remove partial pollutantsin coking wastewater, thus raising biodegradability of the wasterwater, which provides a basis for adopting the micro -electrolysis membrane bioreactor process. The results show that the micro -electrolysis technology not only removes most of pollutants in the wastewater, its removal rate is up to 70 or so, but also improves its biodegradability. Keywords micro -electrolysis, membrane bioreactor, treat and coking wastewater THE PRINCIPLE AND FULL -SCALE APPLICATION OF REVERSED A 2 O PROCESS FOR REMOVING NITROGEN AND PHOSPHORUSBi Xuejun Zhang Bo 29 Abstract Based on expatiating the technical principle of reversed A2 O process, it is analyzed the effect of removing nitrogen and phosphorus in full -scale application of reversed A2 O process. The full -scale application indicates that the reversedA2 O process is adapted to the real conditions of municipalwastewater in China, which is simple and convenient and high-level effciency . Keywords reversed A2 O process, removal of nitrogen and phosphorus, principle and application LAB-SCALE CONTINUOUS PURIFICATION OF NITROGEN -TYPE EUTROPHIC WATERBODY BY OENANTHE DECUMBENCES ON FLOATING -BEDS Zheng Chong Zheng Shaokui Yang Zhifeng et al 31 Abstract Lab -scale continuous purification of nitrogen -type eutrophic waterbody was investigated using oenanthe decumbences on floating- beds at a water temperature of 12. 0～ 18. 7 ℃. The CODCrremovals averaged 14. 02. 4 and 6. 04. 0, respectively, when HR T transferred from 3d to 1d. For TN, they amounted to 34. 65. 8 and 65. 35. 4. For TP, they were 8. 41 . 6 and 10. 7 2. 1. The increase in influent CODCror TN loading was concomitant with the increase in CODCror TN removal. The empiric ula can individually matchwith the pollutant concentration along with the distance in the reactor. Keywords free flow surface constructed wetland; oenanthe decumbences on floating -bed, NOx-N, eutrophication and laboratory -scale continuous treatment COMPARISON OF TWO MODIFIED ACTIVATED SLUDGE PROCESSES FOR TREATING URBAN SEWAGEYuan Peisheng Zhang Hongrong Chen Xianming et al 34 Abstract It isintroduced the characteristics of two modified activated sludge processes, i. e. oxidation ditch processand baileke process. The development trend of the two processes is also analyzed according to the conditions of their actual applications. Keywords urban sewage, oxidation ditch, activated sludge process and comparison APPLICATION OF TREATING DYEING WASTEWATER BY DOUBLE EFFECT COAGULANT- FACULTATIVE HYDROLYSIS -SBRLi Simin Zhang Jiankun Su Chengyuan et al 36 Abstract Dyeing wastewater has high chroma and poor biodegradability , aswell as change inwater flow and quality etc, which is difficult to be treated by microbe. A double effect coagulant-facultative hydrolysis -SBR combined technique was introduced to treat the dyeing wastewater. The running result showed that, it can effectivelly remove the CODCr, BOD5, SS. The quality of the effluent meets the national discharging standard GB4287 -92. Keywords dyeing wastewater, double effect coagulant, facultative hydrolyzation, SBR and shock loading PURIFICATION OF VOLATILE ORGANIC AND ODOR GASES WITH LOW CONCENTRATION BY BIOSun Peishi Wang Jie Wu Xianhua et al 38 Abstract According to subject researches. It is introduced briefly that the basic strains and use conditions of purifying waste gases by bio, aswell as payoffs and uses of strain base, batch production line of strains and preliminary industrial use etc. Keywords purification of waste gas by bio, special strains for gas purification and practical study 3 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 24,No. 3, Jun. , 2006