改进AB工艺脱氮除磷功能试验研究.pdf

改进 AB 工艺脱氮除磷功能试验研究 ＊ 张志斌 同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室, 上海 200092 张 波 山东省环境保护局, 济南 250000 毕学军 青岛建筑工程学院, 青岛 200633 摘要 试验采用一种改进 AB 工艺, 旨在提高传统AB 工艺城市污水处理厂的氮、磷去除效果。 平行对比试验的结果 表明 在不扩充池容的情况下, 仅在传统 AB 工艺基础上进行简单的调整, 改进 AB工艺可以较好地缓解传统 AB 工艺 在生物脱氮除磷过程中存在的碳源相对不足问题; 在保持有机物高效去除的前提下, 与传统 AB 工艺、间歇曝气工艺 相比较, 改进 AB工艺的 TN、TP 去除率显著提高, 分别达到 79. 8和 90. 61, 出水 CODCr、TN 和 TP 等各项污染指标均 能实现达标排放。 关键词 改进AB 工艺 生物脱氮除磷 碳源不足问题 ＊山东省教委资助项目 JOOC05 1 引言 为了防治日益严重的氮、磷污染及其引起的水体 富营养化, 国内外都制定了严格的城市污水氮 、 磷排 放标准。AB 工艺对有机物有较高的去除效率, 但AB 工艺不具备深度脱氮除磷功能 ,其出水水质尚达不到 防止水体富营养化的要求。以强化 AB 工艺城市污 水处理厂的氮、磷去除为目的, 国内有人曾经进行过 以下三方面的研究 1 B 段采用连续进水间歇曝气 的运行方式 [ 1] ,即间歇曝气工艺 ; 2 将 AB 工艺改为 ADMONT 工艺运行 [ 2] 。 3 将 B 段扩建为 A O 或 A A O 。 尽管这 3种改进方式都取得了一定的效果,但 限于 B 段进水有机物浓度普遍偏低, 都没有解决生 物脱氮除磷过程中碳源相对不足的矛盾, 出水氮、磷 仍达不到排放标准, 而且 , 以上 3 种改进方式使运行 操作更趋复杂化 。国外研究也表明 [ 3,4] ,进水水质 ,特 别是进水碳源问题, 是影响污水生物脱氮除磷效果的 关键性因素。 本试验借鉴倒置 A A O 的某些优点 [ 5] , 采用一种 改进AB 工艺, 针对传统 AB 工艺城市污水处理厂生 物脱氮除磷过程中的碳源相对不足问题 ,探索强化传 统AB 工艺氮、磷去除效果的可行性 。 2 试验设备与方法 试验采用 3 组平行试验装置 ,分别按照传统 AB 工艺 、 间歇曝气工艺和改进 AB 工艺运行, 见图 1、 2。 各池水力停留时间分别为 A 段曝气池 1 h; 中间沉 淀池 2. 4 h; B 段曝气池 6. 4 h ; 二沉池 4 h。间歇 曝气工艺试验装置是在传统 AB 工艺试验装置的基 础上,B 段曝气池采用 2-2 间歇曝气 停气 2 h, 曝气 2 h 。 图 2 是AB 改进工艺的试验装置图,该改进工艺 在传统 AB 工艺的基础上, 作出了一些工艺调整 关 闭A 段污泥回流系统, 将 B 段所有回流污泥引到 A 段的最前端 ; 关闭A 段曝气装置 ,在 A 段曝气池和中 间沉淀池内设置机械搅拌装置 。调整后 ,传统 AB 工 艺的A 段曝气池、中间沉淀池和 B 段曝气池分别作 为改进 AB 工艺的缺氧池、厌氧池和好氧池使用, 其 体积也对应相等 。 图 1 传统 AB 工艺 间歇曝气工艺试验装置图 1进水水箱; 2A 段曝气池; 3中间沉淀池; 4B 段曝气池 间歇 曝气池; 5二沉池; 6进水泵; 7、8污泥回流泵; 9、10气泵。 图 2 改进AB 工艺试验装置图 1进水水箱; 2缺氧池; 3厌氧池; 4好氧池; 5二沉池; 6进 水泵; 7污泥回流泵; 8气泵。 14 环 境 工 程 2005年 2 月第23 卷第1 期 该试验在青岛某污水处理厂现场进行。试验初 期,从该污水处理厂 B 段曝气池中接种活性污泥, 经 过1 个半月的稳定运行后, 开始正式试验 。 3 组试验装置进行平行对比试验 ,分别按照传统 AB 工艺 工艺 1 、 间歇曝气工艺 工艺 2 、 改进型AB 工艺 工艺 3 的方式运行 。 3 试验结果与讨论 各工艺的试验运行参数及结果见附表。 附表 各工艺的试验运行参数及结果 项目 工艺 1 AB 工艺 工艺 2 间歇曝气工艺 工艺 3 改进 AB 工艺 进水流量 m3d- 1 0. 30. 30. 3 泥龄SRT d A 段 B 段 5 12 12 A 段 B段 5 12 12 12 回流比100150100150150 MLSS mgL- 11 175 2 4421 0282 4673 092 CODCr mgL-1 NH 4-N mgL-1 NO- X- N mgL-1 TN mgL-1 TP mgL-1 进水403. 5403 . 5403. 5 出水54. 965. 860. 9 去除率86. 483. 785. 1 进水58. 958. 958. 9 出水9. 711. 05. 7 去除率83. 581. 390. 3 进水000 出水22. 710. 58. 9 进水72. 072. 072. 0 出水33. 221. 514. 5 去除率53. 968. 879. 8 进水9 . 039. 039 . 03 出水6 . 695. 420 . 85 去除率25. 9139. 9890. 61 3. 1 CODCr与NH 4-N 的去除 工艺 1 、2 和 3 条件下 CODCr的去除率分别为 86. 4、 83. 7和85. 1, 有机物去除效果相差不大。 工艺 1、 2 由于A 段的生物吸附作用,实现了较高的有 机物去除效率。在工艺 3中 ,反硝化和厌氧释磷过程 都需要消耗大量有机物, 同时 ,在厌氧释磷区 ,兼性细 菌通过发酵作用将一部分溶解性有机物转化为更易 生物降解的有机物。因此 ,工艺3 在取消生物吸附段 后,仍保持了较高的有机物去除效果 , 去除率达到 85. 1, 出水 CODCr 120 mg L 。 从表 2中看出, 工艺 1、2 和 3 条件下 NH 4- N 的 去除效率分别为 83. 5、81. 3和 90. 3。与工艺 1、 2 相比较, 工艺 3 整个系统泥龄较长 , 微生物浓度 较高, 在保持较高有机物去除的情况下 , 其氨氮去除 效率比工艺 1、2 分别高出 6. 8和 9, 出水氨氮仅 5. 7 mg L 。同时 ,由于改进 AB 工艺的泥龄相对较长, 其剩余污泥的产量也少, 降低后序剩余污泥的处理 费有 。 3. 2 TN 的去除 3 种工艺的总氮去除率分别为 53. 9、 68. 8和 79. 8。就总氮去除而言 , 工艺 1 没有专门的缺氧 区,反硝化不易实现 ,仅依靠生物合成和 A 段的生物 吸附作用来实现总氮去除, 其去除率为 53. 9。工 艺2 中由于A 段生物吸附和生物合成消耗了大量有 机物, 尽管间歇曝气池内可以实现缺氧环境 ,但进入 间歇曝气池的碳源有限, 间歇曝气池内反硝化进行不 彻底 ,其总氮去除率为68. 8。工艺 3 的污泥回流系 统从二沉池直接回流到处理系统的前端 ,省缺了传统 AB 工艺的A 段对有机物的消耗 ,进水中的碳源被充 分利用进行反硝化, 总氮去除率提高到 79. 8。由 此可见 ,改进AB 工艺可以提高进水中碳源的利用效 率,缓解了传统AB 工艺在生物脱氮过程中的碳源不 足问题。 3. 3 TP 的去除 工艺 1、2 和 3 的总磷去除率分别为 25. 91、 39. 98 和 90. 61 。工艺 1 中不具备“厌氧 好氧”交 替环境 ,无法实现生物强化除磷功能, 磷的去除主要 依靠生物合成和生物吸附来实现。工艺 2 中, 尽管间 歇曝气可以实现缺氧环境 , 但一部分有机物在 A 段 被去除,进入间歇曝气池的碳源相对不足 。从图 3 中 可以看出, 反硝化速率慢 ,停止曝气 2 h 后, 硝态氮没 有完全消失 ,系统没有实现厌氧环境 ,工艺 2 也无法 实现生物强化除磷, 其总磷去除率仅为 39. 98。工 艺3 中, 进水中碳源优先满足反硝化的需要 , 有利于 实现厌氧环境, 从图 4 中可以看出 ,厌氧区硝态氮完 全消失,系统具备了“厌氧 好氧”交替环境 ,其总磷去 除率达到 90. 61,出水总磷 1. 0 mg L 。 3. 4 试验过程分析 为了进一步揭示反应的实质, 本试验对工艺 2、 3 进行了试验过程分析研究 。在工艺 2 间歇曝气池内, 取一个间歇曝气周期 4 h 内各个时间段的混和液, 快速固液离心分离后 ,分析上清夜中 NH 4- N、 NO - X- N 和TP 的含量。工艺 3 中 , 同时分别在缺氧池 、厌氧 池、 3 个串联的好氧池内沿程取其混和液 , 分别记做 15 环 境 工 程 2005年 2 月第23 卷第1 期 取样点1、 2、 3、4和 5,快速固液离心分离后, 分析上清 液中NH 4- N 、 NO - X- N 和TP 的含量 。分析结果如图3、 4 所示。 图 3 间歇曝气工艺反应过程机理分析 图 4 新型AB 工艺反应过程机理分析 从图 3 中看出, 在间歇曝气池内, 曝气阶段能有 效氧化 NH 4- N , 停气过程中 , 氨氮的浓度有所上升, 但系统仍能保持较高的去除效果。曝气时由于硝化 作用 ,NO - X- N 浓度上升 ,停气阶段的反硝化作用使其 浓度下降 ,然而 ,停气2 hNO - X- N 仍高达9. 51 mg L ,反 硝化进行的不彻底, 停气过程中系统没有达到厌氧状 态,这进一步解释了系统无法实现生物强化除磷的原 因。在停气过程中, 间歇曝气池内的 TP 几乎保持在 同一水平 。分析其反硝化效率低下的原因,可能由以 下两主面因素造成 1 反硝化时间不足; 2 反硝化 所需碳源不足。然而 ,通过与图4 中的试验结果对比 发现 ,在改进AB 工艺中, 反硝化 1 h 后 NO - X-N 几乎 完全消失, 这说明, 反硝化所需碳源不足才是造成系 统生物脱氮除磷功能低下的关键性因素 。而在 AB 间歇曝气工艺中 , 间歇曝气工艺的 A 段具有较高的 有机物去除效率 ,进一步加剧了反硝化所需碳源不足 的矛盾,系统进水中的碳源没有得到更有效地利用 。 图4 中显示 ,在缺氧、 厌氧池内, 由于微生物合成 代谢的作用,NH 4- N 浓度略有下降 ,好氧池内硝化作 用良好 ,系统有较高的 NH 4- N 去除效率 。NO - X-N 在 缺氧池内降低到 0. 57 mg L , 接近完全反硝化 , 这说 明,改进AB 工艺的缺氧池设置在工艺的前端, 进水 中的碳源优先满足反硝化的需要,增强了小试装置的 反硝化作用 。由于反硝化进行的充分 ,在厌氧池中, 活性污泥内部存在一定的厌氧空间 ,聚磷菌在系统中 实现了厌氧 、 好氧环境的交替 ,产生了过度除磷能力。 由TP 变化曲线可见,缺氧池内TP 浓度为 4. 85 mg L, 厌氧池内 TP 浓度上升到 6. 42 mg L , 进入好氧池后, TP 浓度下降较快 , 好氧池末端 TP 浓度降低到 0. 85 mg L ,聚磷菌在好氧环境中有较强的过度吸磷能力。 以上分析表明, 与传统AB 工艺和间歇曝气工艺相比 较,改进AB 工艺能更有效的利用进水中的碳源, 缓 解生物脱氮除磷过程中碳源不足的矛盾 。 4 结论 1 改进 AB 工艺可以较好地缓解传统 AB 工艺 在脱氮除磷过程中存在的碳源相对不足问题。在保 持有机物高效去除的前提下 , 与传统 AB 工艺、间歇 曝气工艺相比较 ,改进AB 工艺的 TN、 TP 去除率显著 提高, 分别达到 79. 8和 90. 61, 出水 CODCr、TN 和 TP 等各项污染指标均能实现达标排放。 2 与传统AB 工艺相比较 ,改进 AB 工艺产生的 剩余污泥量降低 ,可以减少剩余污泥处理的费用。同 时,改进AB 工艺仅保留一套污泥回流系统, 比传统 AB 工艺操作简单 。 参考文献 1 华光辉, 张波. 采用间歇曝气工艺改进 AB 法工艺氮磷脱除功能的 实验研究. 环境工程, 2001. 19 1 15～ 18. 2 钱易, 米祥友. 现代废水处理新技术. 北京 中国科学技术出版社, 1993. 3 Hiroki Itokawa ＊ M, Keisuke HanakiM. Nitrous oxide production in high - loading biological nitrogen removal process underlowCOD N ratio condition. Wat. Res. 2001. 35 3 657～ 664. 4 P. LLABRE, P. PAVAN ,P . BATTITIONI and J. MATA-ALVAREZ. The use of organic of municipal solid waste hydrolysis productions for biological nutrient removal inwastewater treatment plants. Wat . Res. 1999. 33 1 214 ～ 222. 5 张波, 高廷耀. 倒置A2 O 工艺的原理与特点研究. 中国给水排水, 2000. 16 7 11～ 15. 作者通讯处 张志斌 200092 上海市 同济大学污染控制与资源 化研究国家重点实验室 电话 021 65984626 E -mail zhazhb 163. com 2004- 02-23 收稿 16 环 境 工 程 2005年 2 月第23 卷第1 期 STUDY AND APPLICATION OF PURIFICATION AND RECYCLING OF WASTEWATER FROM A MINERAL CONCENTRATING PLANTSun Shuiyu et al7 Abstract The purification and recycling of wastewater from Nanjing Xixiashan Xinyang Mine Company are investigated. The tests of wastewater treatment and recycling are carried out. In addition, the testsof ore flotation are conducted inorder to determine the effect of wastewater recycling on the ore flotation process. The zero discharge of wastewater is obtained. The plant engineering system of purification and recycling of wastewater is designed and constructed. The system has been operatd successfully. The good environmental and economical benefits are produced. Keywords mineral concentrating wastewater, purification and recycling, zero discharge and plant operation BIOLOGICALFILTRATIONOXIDATIONREACTORFORTREATINGCOKEPLANT WASTEWATERXiao Wensheng et al9 Abstract Due to the fact that the activated sludge process is used to treat coking wastewater in a coking plant, whose effluent can not meet the discharge standard. Therefore a biofiltration oxidation reactor is used to further treat the wastewater. The results show that the efficiency of this process is stable and feasible and the system displays a higher resistance to shock. The average removal rates of CODCr, NH3-N, SS, oils, volatile phenol and cyanide are 64. 7, 79. 8, 76. 6, 52. 1, 95. 4, 61. 4 respecitvely. The quality of effluent meets discharging standard of our country . GB8978-1996 the second level of national discharged standard for the second contaminants Keywords coke plantwastewater, biological filtration oxidation reactor and activated sludge EXPERIMENTAL RESEARCH ON TREATING ETHYLAMINE WASTEWATER USING THE PRESSURIZED AERATION -SEQUENCE BATCH REACTOR ACTIVATED SLUDGE PROCESS Chen Libo et al 12 Abstract It is researched that treating ethylamine wastewater by the pressurized aeration -sequence batch reactor activated sludge process. WhenCODCrof influent is 2 600 mg L, and that of effluent is less than 150 mg L. The volumetric loading is 3. 0～ 8. 0 kg CODCr m3d. This features fast biochemical reaction rate, high efficiency of removing nitrogen and less land -occupying. Keywords P -SBR reactor, ethylamine wastewater and denitrification RESEARCH ON THE NITROGEN AND PHOSPHORUS REMOVAL OF THE MODIFIED AB PROCESSZhang Zhibin et al 14 Abstract A modified AB process was studied for solving the carbon resource shortage problem in order to improve the nitrogen and phosphorus removal efficiency of the AB process. The results of the parallel bench-scale experiment showed that the nitrogen removal and phosphorus removal efficiencies of the modified AB process reached 79. 8 and 90. 61respectively without losing organic removal perance and adding aeration volume,which improved greatly compardwith the traditional AB process and intermittent aeration process. The CODCr, TN and TP concentrations meet the National Wastewater Integrated Discharge Standard. Keywords modified AB process, biological nitrogen phosphorus removal and carbon resource shortage problem A PILOT-SCALE STUDY ON EXPANDED GRANULAR SLUDGE BED EGSBREACTOR FOR TREATING MAIZE STARCH PROCESS WASTEWATERShi Xiankui et al 17 Abstract The perance of EGSB for treating maize starch processwastewater wasstudied. The result showed that superficial liquid upflow velocity was the key factor affecting the influent function of EGSB reactor. With influent superficial liquid upflow velocity of 1 ～ 3. 5 m h and CODCrconcentration of 3 500～ 6 500 mg L, CODCrremoval rate of above 85 was attained. After some time of operation, the granular sludge could adapt to the running condition of EGSB reactor. Keywords expanded granular sludge bed EGSB , granular sludge, starch process wastewater and anaerobic treatment APPLICATION OF MOVING BED BIOFILM REACTOR TO DOMESTIC WATER REUSE IN THERMAL POWER PLANTLi Ming et al 19 Abstract A MBBR moving bed biofilm reactorwas tested for treatment of domestic wastewater in Xibopo Thermal Power Plant. The MBBR was used to treant low concentration influent 100 mg L in CODCrconcentration . The Wastewater Treatment Center of BUST Beijing University of Science andTechnologyintroduced the treatment process of“MBBR -biofilm filtration -depth filtration-ozone disinfection” . It has been proved that this process features high efficiency, stable effect and reliable operation. Keywords wastewater treatment, reclaimed water reuse andmoving bed biofilm reactor ANAPPLIIED HYDROLYTIC -AEROBIC TECHNIQUE FOR DOMESTIC SEWAGE TREATMENT Yuan Jun et al 22 Abstract Hydrolytic -aerobic processwas used to treat domestic sewage instead of an embedded equipment, which can solve the problem of corrosion of the equipment, but also overcome the difficulty of insufficient residence time. As a result, the treatment effect was also improved. Keywords hydrolytic -aerobic process, embedded equipment and doemstic sewage 2 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 23, No. 1,Feb. , 2005