為充分發(fā)揮A2/O工藝中生物除磷的功能,提高生物脫氮除磷系統(tǒng)的除磷效率,以減少化學除磷的藥劑投加量來達到降低藥劑成本和藥劑對系統(tǒng)的干擾影響。
對a污水廠(處理規(guī)模為12.5×104m3/d)、b污水廠(處理規(guī)模為10×104m3/d)、c污水廠(處理規(guī)模為25×104m3/d)等三座采用A2/O處理工藝的污水處理廠的生物除磷效果進行分析,對比了三座污水處理廠的生物池設計、實際進水濃度、工藝參數(shù)選擇等因素與二沉池出水總磷濃度的關系,經(jīng)過試驗調(diào)試和分析探索,確定在泥齡一定的條件下厭氧池池容(水力停留時間)、實際進水COD(BOD5)濃度、進水碳源的分配、污泥濃度(MLSS)、溶解氧等參數(shù)是提高A2/O工藝生物除磷效率的關鍵控制參數(shù)。
01 基本情況
1、實際進、出水水質(zhì)
各污水廠服務范圍采用的都是合流制排水體制,各污水廠實際進水水質(zhì)(2011年均值)如表1所示。
從表1可以看出,a污水處理廠進水COD(BOD5)濃度最高,然后依次是b污水處理廠、c污水處理廠。各污水廠生物除磷效率如下:a污水廠的進水TP為3.0mg/L、出水TP為0.75mg/L,去除率為75%;b污水廠的進水TP為2.1mg/L、出水TP為1.31mg/L,去除率為37.6%;c污水廠的進水TP為3.8mg/L、出水TP為1.38mg/L,去除率為63.7%。可以看出,各污水廠生物除磷效率以a污水廠最高,然后依次為c污水廠、b污水廠。
2、工藝流程
a污水廠、c污水廠、b污水廠的工藝流程基本相同,見圖1。
從圖1可知,雖然三個污水廠采用的都是A2/O工藝,但是各有微小的工藝配置調(diào)整。a污水廠所有的原水都由選擇池一個點進入,污泥分別回流到選擇池和厭氧池,比例為1∶2。b污水廠原水分別進入選擇池、厭氧池和缺氧池,比例為3∶8∶4;污泥分別回流到選擇池和缺氧池,比例為2∶1。c污水廠所有的原水都由厭氧池一個點進入,污泥分別回流到厭氧池和缺氧池,比例為1∶1。
3、厭氧池主要設計及運行參數(shù)
a污水廠每條生產(chǎn)線規(guī)模為6.25×104m3/d,b污水廠、c污水廠每條生產(chǎn)線的規(guī)模都是5.0×104m3/d。表2為各污水廠每條生產(chǎn)線厭氧池的一些設計及運行參數(shù)。
02 提高生物除磷系統(tǒng)效率的運行調(diào)試
a污水廠自2009年底投入運行以來,出水TP值一直穩(wěn)定達標排放,但b污水廠、c污水廠二期自投入運行以來,生物除磷效率相對低下,加藥前出水TP值不能達標。
為此,b污水廠、c污水廠不得不增加化學除磷系統(tǒng)以降低TP濃度來滿足達標排放的要求。但是,增加化學除磷系統(tǒng)后,帶來增加藥耗和脫水污泥量的問題,相應增加了污水廠的運行和處置成本。與此同時,含有化學藥劑的污泥經(jīng)過回流進入系統(tǒng),一定程度上影響了系統(tǒng)污泥的活性和對污染物的去除率。由此可見,在滿足達標排放的前提下,為減少藥耗和降低成本,并維持系統(tǒng)的正常運行,b污水廠、c污水廠存在調(diào)整生物系統(tǒng)運行參數(shù)以提高生物除磷效率的需求。
1、泥齡(SRT)的選擇
在提高生物系統(tǒng)除磷效率的運行調(diào)試方面,首先想到縮短泥齡,進行低泥齡選擇。對除磷來說,SRT最好低于6d;對除磷和脫氮結合考慮,SRT可控制在8~15d。但當SRT縮短到7d左右并運行1個月后,生物除磷效率卻沒有明顯改觀。可知,在本地域原水水質(zhì)(典型的南方較低濃度污水)條件下的A2/O處理工藝中,泥齡對生物除磷效果影響不明顯。
2、溶解氧控制
在厭氧狀態(tài)下,聚磷菌每多釋放1mg磷,進入好氧狀態(tài)后就多吸收2.0~2.4mg磷。厭氧池應控制DO值在0.2mg/L以下,如果存在DO,則聚磷菌將首先利用DO吸收磷或進行好氧代謝,這樣就會大大影響其在好氧段吸磷。好氧段DO值應保持在2.0mg/L以上,聚磷菌只有在絕對好氧的條件下才能大量吸磷。
為控制進入?yún)捬醭氐腄O濃度,要求b、c污水廠好氧池前段及中段保持DO值在2.0mg/L以上,尾段DO值降至1.0mg/L左右,以避免系統(tǒng)通過回流污泥把過多的硝酸鹽帶入?yún)捬醵危绊懗仔Ч?#65377;經(jīng)過1個月的運行,雖然b、c污水廠二沉池出水TP值略有下降,但仍在1.3mg/L以上。因此,雖然溶解氧、硝酸鹽對厭氧段釋磷有一定的影響,但對總體除磷效果的影響不是決定性的。
3、污泥濃度(MLSS)
通過對三座污水廠污泥濃度進行比較,得知a污水廠最高(3000mg/L),然后依次為c污水廠(2500mg/L)、b污水廠(2000mg/L),而生物除磷效率也依次為a污水廠(75%)、c污水廠(63.7%)、b污水廠(37.6%)。由此可見,為維持一定的生物除磷效率,污泥濃度至少應保持在2500mg/L以上,以增大曝氣池內(nèi)的微生物量,從而去吸收更多的磷。但由于受曝氣系統(tǒng)的影響,b污水廠污泥濃度難以長時間維持在2500mg/L以上,因此污泥濃度成為了制約b污水廠生物除磷效果的因素之一。
4、碳源
除磷效率難于進一步提高,是因為微生物對磷的吸收(或是過量吸收)也是有一定限度的,特別是當進水BOD值不高或廢水中含磷量較高時,即P/BOD值高時,由于污泥的產(chǎn)量低,將更是如此。從a、c、b三個污水廠的進水濃度和生物除磷效果可知,進水濃度最高的a污水廠,由于碳源較為豐富,生物除磷效果最好。
在碳源一定的情況下,再次對碳源進行二次分配,向厭氧池進行傾斜,分配盡量多的碳源給生物除磷。從圖1可以看出,a、c污水廠原水只有一個進水點進入生物池,則原水也100%進入?yún)捬醭,而b污水廠有三個進水點,可分配進入選擇池、厭氧池和缺氧池的原水,但是管徑(流量)設計比例為3∶8∶4,即最多53%的原水進入?yún)捬醭?#65377;從運行效果看,在南方污水廠總體碳源不足的情況下,厭氧池分配到盡量多碳源的系統(tǒng)則生物除磷效果較優(yōu)。
5、厭氧池容積(水力停留時間)
c污水處理廠、a污水處理廠、b污水處理廠的厭氧池容積分別為3520.3、4783.2、3125.5m3,厭氧池水力停留時間分別為1.67、2.85、0.82h(見表2)。與影響生物除磷的各項參數(shù)進行比較后,發(fā)現(xiàn)只有這兩項指標差異最大,但卻又無法進行調(diào)試。
在b、c污水廠經(jīng)過反復對其他諸如污泥濃度、污泥齡、溶解氧、污泥回流量及比例分配、碳源比例分配等進行調(diào)試后,雖然二沉池出水TP值略有下降,但濃度仍在1.3mg/L以上。c污水廠雖生物除磷率已達到63.7%,但由于進水TP濃度相對最高,所以二沉池出水TP值略有下降,但濃度仍達到1.38mg/L。b污水廠由于受曝氣系統(tǒng)的影響,污泥濃度難以長時間維持在2500mg/L以上,加上厭氧池的停留時間過短,只有0.82h,僅僅是a污水廠的28.7%、c污水廠的49.1%,釋磷非常不充分,造成生物除磷率只有37.6%。因此,可以認為在所有的影響因素中水力停留時間最為關鍵。
03 結論
①在污泥齡一定的條件下厭氧池池容(水力停留時間)、實際進水COD(BOD5)濃度、進水碳源的分配、污泥濃度(MLSS)、溶解氧等參數(shù)是提高A2/O處理工藝生物除磷效果的關鍵控制參數(shù),而在所有的影響因素中,水力停留時間又最為關鍵。因此,在側(cè)重生物除磷的系統(tǒng)設計中,根據(jù)《室外排水設計規(guī)范》中“厭氧池水力停留時間宜為1~2h”條文,建議取上限值,甚至可延長至2.5h。
②為維持一定的生物除磷效率,污泥濃度至少應該保持在2500mg/L以上,以增大曝氣池內(nèi)的微生物量,去吸收更多的磷。
③好氧池前段及中段溶解氧值應保持在2.0mg/L以上,尾段溶解氧值應降至1.0mg/L左右,以避免系統(tǒng)通過回流污泥把過多的硝酸鹽帶入?yún)捬醵螐亩绊懗仔Ч?#65377;同時,厭氧池應控制DO值在0.2mg/L以下。
④碳源越豐富,生物除磷效果越好。
⑤在典型的南方較低濃度污水水質(zhì)條件下的A2/O處理工藝中,泥齡對生物除磷效果的影響不明顯。