污水处理厂除磷脱氮工艺的选择

污水处理厂除磷脱氮工艺的选择

近年来，我国水体富营养化问题日益严重。太湖和云南的氮和磷污染不同程度，红色洪水也频繁发生。控制水体富营养化的最有效途径是对废水和生活污水进行脱氮和磷处理。未来污水处理厂建设中，应充分考虑选择具有脱氮和磷提取功能的工艺。因此，作者将一些成熟的城市水处理方法进行了比较，并对不同工艺的问题进行了分析。1脱氮和去除磷处理的主要工艺1.1s10/o工艺A2/O工艺呈厌氧[A1]/缺氧(A2)/好氧[O]布置形式,是比较简单的同步脱氮除磷工艺,总水力停留时间少于其它同类工艺.A2/O工艺中厌氧、缺氧及好氧交替运行,不宜于丝状菌增殖繁衍,无污泥膨胀之虞.该工艺勿需投药,厌氧和缺氧段只进行缓速搅拌,故运行费用低.但脱氮效果不宜提高,内循环流量以2Q为限,也不宜提高;污泥增长受一定限制,因此除磷效果亦不宜提高.1.2cast工艺和sbr工艺的有机结合CAST(CyclicActivatedSludgeTechnology)工艺实质上是可变容积活性污泥法过程和生物选择器原理的有机结合,整个工艺为一间歇式反应器,主反应器前端有一个生物选择器,在主反应器中活性污泥法过程按曝气和非曝气阶段不断重复.将生物反应过程和泥水分离过程结合在一个池子中进行.CAST方法是一种“充水和排水”活性污泥法系统,废水按一定的周期和阶段得到处理,是SBR(SequencingBatchReactor)工艺的一种变型.1.3msbr法MSBR(ModifiedSequencingBatchReactor)是改良式序列间歇反应器,实质上是SBR和A2/O工艺的组合.污水和脱氮后的活性污泥一起进入厌氧区,泥水混合液交替进入缺氧区、好氧区和SBR池,出水由空气堰排出.MSBR法是一种经济有效,运行可靠且易于实现计算机控制的污水处理工艺.1.4oco工艺OCO工艺是一种集厌氧—缺氧—好氧环境于一池的脱氮除磷工艺(图1).1.5卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.克尔斯尼尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.克尔斯尔.克尔斯尼尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.克尔斯尼尔.克尔斯尼尔.卡鲁塞尔.克尔斯尼尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.克尔斯尼尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.克尔斯尼尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.克尔斯尼尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.克尔斯尼尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.克尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.克尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.克尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.克尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.克尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.克尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.克尔.卡鲁塞尔.卡鲁塞尔.卡鲁卡鲁塞尔(Carrousel)氧化沟是一种单沟式环型氧化沟,在氧化沟的顶端设有垂直表面曝气机,也可以用转碟曝气机,兼有供氧和推流搅拌作用.污水在沟道内转折巡回流动,处于完全混合形态,有机物不断氧化得以去除.该氧化沟一般设有独立的沉淀池和污泥回流系统.卡鲁塞尔氧化沟具备一般氧化沟的共同优点,工艺流程简单,抗冲击负荷能力较强,出水水质较稳定.其独特在于:单台曝气设备功率大,数量较少,投资较少,维护点相对较少,且易于维护.2不同工艺中氮分离能力的比较2.1各工艺运行情况比较以上所述各工艺在国内外污水厂均有应用,A2/O工艺应用最广,深圳罗芳污水厂使用A2/O工艺;CAST工艺在国外应用较多,目前投入运行的有澳大利亚的QuakersHill污水处理厂;MSBR技术在加拿大Estevan污水厂有应用;OCO工艺由丹麦PuritekA/S公司推出,在丹麦应用广泛,丹麦Spjald污水厂、Skaevinge污水厂及Dragsholm污水厂均采用OCO工艺;卡鲁塞尔氧化沟在我国昆明第一污水处理厂有应用,表1为以上各污水处理厂实际运行情况主要水质指标去除率(平均值)比较.从污水厂的实际运行数据可知,各工艺常规出水水质指标去除率都较高,至于TP及TN去除率,A2/O工艺显出其劣势.A2/O工艺中聚磷菌厌氧释磷、好氧摄磷,硝化菌硝化、反硝化菌进行反硝化,完成每一过程都有不同的环境要求,硝酸盐对厌氧释磷不利.这个矛盾使A2/O工艺实际运行中脱氮除磷效果不稳定,除磷效果好时脱氮效果不好,脱氮效果好时除磷效果不好.CAST工艺在主反应池前端加设一个选择段,进水和回流污泥在此段接触混合.选择段创造出适合絮凝性细菌生长的环境条件,在厌氧条件下此反应段内聚磷菌优先繁殖,所以除磷效果显著;在主反应区同时进行硝化和反硝化过程,脱氮效果也很好.MSBR工艺具有一定的脱氮除磷能力,但磷的过量吸收和释放同样受硝酸盐的影响.表1显示,氮的去除率高时(91%),磷的去除率较低(65%).OCO工艺集BOD,N及P去除于一体,实质上是A2/O的变型.进水进入厌氧区与活性污泥混合,混合液再进入缺氧区,为了保证BOD和N的去除,混合液需在缺氧区和好氧区循环一定的时间,然后再流入沉淀池.该工艺用搅拌器产生环流,通过对好氧区缺氧区内搅拌器的控制实现两区内的硝化和反硝化过程.根据丹麦一些采用OCO工艺污水厂的运行情况可知,该工艺BOD5去除率达98%左右,N及P去除率也很高.卡鲁塞尔氧化沟在世界上的应用较广,有800多座.普通卡鲁塞尔氧化沟系统对BOD,COD,N及P的去除率分别可达95%,90%,75%和65%.但是,昆明第一污水厂的多年运行数据表明,TP去除率是较稳定的,TN去除率却不理想,该工艺同样出现除磷效果好时脱氮效果不好,脱氮效果好时除磷效果不好的现象,卡鲁塞尔氧化沟主要的一个缺点是供氧和搅拌之间存在矛盾.2.2固碳源、污染物及教学原料对固碳/p值的影响通常用BOD和磷去除量的比值(BOD/ΔP)表示系统的除磷能力,BOD/ΔP=BOD进水/(TP进水-TP出水).各工艺脱氮除磷能力是有差别的,一般来说,BOD/ΔP值越小,系统除磷能力越强.从表2中数据可以看出,OCO工艺BOD/ΔP值小,其脱氮除磷能力较强.故在选择脱氮除磷工艺时应该充分考虑其BOD/ΔP值.近年来,欧洲一些学者认为,有机碳源亦是能(资)源,提倡去除营养物(N及P)过程中尽量少消耗有机碳源,选择BOD/ΔP值小的污水处理工艺实质上也是可持续发展经济模式在污水处理领域的体现.影响系统BOD/ΔP值的因素很多,笔者认为最主要的两个因素是泥龄(SRT)和硝酸盐.a.泥龄(SRT)的影响.硝化菌世代时间较长,要求系统有较长的泥龄;但是,泥龄长则系统的除磷能力下降.磷的去除是通过排高含磷量的污泥来实现的,较长的泥龄使系统产泥量减少,因此通过排泥而去除的磷量随之减少.另外,过长泥龄使有机物氧化完全,导致厌氧区内聚磷菌PHB储备不够,进而聚磷菌进入好氧区后摄磷能力不强.国外一些污水厂的运行数据表明,泥龄对BOD/ΔP值的确有影响(表3).b.硝酸盐的影响.硝酸盐对厌氧段不利,硝酸盐的存在抑制聚磷菌厌氧放磷.A2/O工艺中回流污泥不可避免的要带入NOx-N,这个问题表现尤为突出.目前对各种除磷脱氮工艺的改良也都是基于消除或者减小以上两方面的影响而进行的.2.3除磷剂的稳定性工艺本身对水质变化的适应性和对出水水质的稳定性是很重要的.A2/O工艺在管理水平较高的情况下较稳定,但是进水量波动对除磷影响大,因为进水量的波动破坏厌氧和缺氧段聚磷菌释放和吸收条件,工艺中脱氮与除磷之间存在固有的矛盾,但加强运行管理,两个指标兼顾还是有可能的.CAST系统能很好的缓冲进水水质水量的波动,其稳定性强.MSBR工艺中各格互联、交错操作,运行复杂,当进水水质变化时,难于建立合适的数学模型,利用传统控制理论进行有效的控制.OCO工艺运行较为稳定,无需很高的C/P,P的去除率就可达95%.卡鲁塞尔氧化沟工艺除磷脱氮稳定性好,但是由于表曝机数量少,很可能造成污泥沉淀.4适用工艺分析a.脱氮除磷工艺各有利弊,在选择工艺时要充分考虑工艺的脱氮除磷能力,工艺运行的稳定性以及当地管理水平.b.A2/O工艺应用早,积累的运行管理经验丰富,工艺相当成熟,技术风险性小.因该工艺是从普通活性污泥法基础上发展起来的,故其适用于老污水厂的改造.对于新建污水厂,需要充分考虑其不利因素,可以通过改良,在一定程度上使其运行效果