摘要:随着污水处理除氮脱磷要求的不断提高,污水处理工艺及其运行日益复杂化,污水处理的投资及其运行费用也随之越来越高,因此如何在满足处理要求的前提下,简化工艺流程,减少工程投资和运行费用,是世界各国所面临的一个共同课题。下面简要介绍临沂污水处理厂采用中国矿大的"分点进水厌氧——多级缺氧好氧活性污泥法工艺"进行除磷脱氮工艺改造的成功经验。

关键词:污水处理,脱氮除磷,分点进水

除磷脱氮是当今水污染控制领域研究的热点和难点之一,大量的研究已经证明,污水中的氮和磷是导致受纳水体富营养化的主要原因之一。常规的污水处理技术主要以去除有机物BOD和悬浮物SS为目的,没有考虑对氮、磷等无机营养物质的去除,所以在污水处理中仅有10%～20%氮、磷被去除,而大部分氮、磷仍存在处理水中,使大量的氮、磷排入水体造成污染。氮、磷的污染对我国水体环境造成了严重危害。根据生物脱氮除磷原理,针对常规污水生物脱氮除磷工艺技术存在的问题,本文将介绍临沂首创水务有限公司在污水除磷脱氮新技术方面的成果。

临沂首创水务有限公司一期10万吨/日的工程于2002年10月份投产运行,采用氧化沟池形,鼓风曝气好氧工艺。设计进水水质CODCr:400mg/L,BOD5:200mg/L,SS:250mg/L,NH3-N:30mg/L;出水水质BOD5:30mg/L,SS:30mg/L,CODcr:100mg/L,NH3-N:25mg/L,没有除磷脱氮功能。在实际运行中,当进水水质较稳定时,出水效果较好,但是由于污水厂上游工矿企业较多,排放的污水性质不稳定,并且含有许多有毒有害化学物质,进水总磷总氮严重超标,往往会破坏生化池的生物系统,甚至造成微生物死亡,致使出水水质有时不能达标。近年来国家对污水厂出水水质提出了更高要求,要求出水水质达国家一级B 标准,而污水厂没有除磷脱氮功能,不能解决尾水排放造成水体富营养化的问题。所以污水厂工艺改造已迫在眉睫。一期改造工程原计划在原有生物池上增加厌氧池、缺氧池,形成A2/O 工艺, 虽然这种工艺除磷脱氮效果较明显, 但是施工时间长,而且施工期间需要停产,这显然不符合环保规范。最终公司采用了中国矿大的“分点进水厌氧——多级缺氧好氧活性污泥法工艺”,该工艺是中国矿业大学环境与测绘学院张雁秋教授等研究人员近年来根据中国国情开发的一种高效脱碳、脱氮工艺, 具有总停留时间短, 运行费用较低的显著优点。分点进水是本工艺的核心过程。

1 生物除磷脱氮原理

各种除磷脱氮工艺一般都是除碳、除氮、除磷三种流程的有机组合, A / O 工艺、A2/O 工艺、各种氧化沟工艺、S B R 工艺这些从活性污泥法派生出来的工艺都可以实现除碳、除氮、除磷三种流程的组合, 都是比较实用的除磷脱氮工艺。脱氮首先利用设施内的好氧段,由亚硝化细菌和硝化细菌的硝化作用, 将N H 3- N 转化为N O 3- N ,再利用缺氧段经反硝化细菌将N O 3- N 还原成氮气, 从而达到脱氮的目的。生物除磷则是利用某些微生物(如聚磷菌PAOs)在厌氧时释放磷,并吸收低级脂肪酸等易降解的有机物,在好氧段,超量吸收磷,并通过剩余污泥的排放,将磷除去。

“分点进水厌氧——多级缺氧好氧活性污泥法工艺” 则是利用污泥处于缺氧- 好氧的反复交替的环境中,从而达到除磷脱氮的目的。

2 改造方案

2.1 改造原则

根据污水厂已有条件,改造方案需满足以下5 个方面的要求: 脱碳(BOD5、COD)、除磷、脱氮效率都较高;满足满负荷处理10 万吨/日污水;投资少,施工容易;占地面积较小,充分利用现有场地,尽量利用前期工程处理设施;操作管理较为方便, 运行费用增加不多。

2.2 改造方案

改造原有的一座初沉池为反硝化池, 改原有的曝气生物池为多级缺氧好氧池。由初沉池到生物池的进水由一个点改为分四个点进入,由一次配水改为四次配水,由一级完全混合改为四级完全混合串联进行。四个点依次进水量分别为10%,15%,13%,12% 。原工艺流程及改造工艺流程分别表示如图1 、图2、图3 。
 

局部改造内容如下:

2.2.1 初沉池配水井

增加污泥回流进口.在原初沉池配水井适当位置引入污泥回流管(DN900)两条,通过配水井将回流污泥均匀布置到原初沉池中。增加到曝气池的配水管路出口。在污水进入配水井之前,通过增加闸板和管路,将一部分水通过分流的形式直接引入到脱氮池(DN600)和曝气池中(DN600)。

2.2.2 初沉池改造

工艺改造后, 原初沉池的功能发生了变化, 成为厌氧池, 池内活性污泥浓度为12000mg/L 左右,为了达到一个较好的反应流态,对原初沉池的进水口和刮泥板进行改造。

初沉池变为厌氧池后,原进水点偏高,不适合泥水混合过程,通过在原进水口处增加罩管,减少进水面积(可适当增加流速),同时降低进水点高度,在刮泥板行走和进水(泥水混合物)冲击的共同作用下,得到一个较好的反应流态。
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2.2.3 曝气池改造

原有曝气池为四池串联工艺,只有脱碳功能,没有脱氮的功能,工艺改造后使其成为既脱碳又脱氮(硝化)的曝气池。由于原有的配水方式和出水发生了变化,因此作如下改造:曝气池隔墙上开孔,铺设布水管道;增加曝气池出水堰高度具体参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。

2.2.4 污泥回流泵房

工艺改造后回流泵房内两小室水位提高,为防止返流和两室之间串流,在原开口处增加闸门, 提高出水水位。

2.3 工艺流程说明

污泥回流至厌氧池之前,污泥回流比根据运行调试控制在30~60%之间;厌氧池配水量为总进水量的50% 左右,其余部分分为四次配入后续多级缺氧好氧池中;多级缺氧好氧池由一次配水改为四次配水,由一级完全混合改为四级完全混合串联运行,改造前后进水方法见下图:大量剩余污泥由二沉池排出,少量污泥由厌氧池排出; 污泥在多级缺氧好氧池处于缺氧- 好氧的反复交替反应中。

2.4 工艺改造特点

回流污泥与部分进入厌氧池(原初沉池)中废水的有机物在厌氧池内进行反应,促进厌氧释磷,有机物提供必要碳源,同时降低后续曝气池有机负荷,并节省一定曝气动力;在反硝化池内进行部分反硝化,部分硝态氮与有机物这两种污染物在反硝化菌的作用下相互作用,同时降低后续曝气有机负荷并节省一定曝气动力;多极缺氧好氧反应池整个系统污泥浓度高,污泥总量大,污泥龄长,慢速生长的硝化菌从而避免被系统稀释出去,系统内有足够的硝化菌生物量,因此硝化作用明显;由于系统内生物总量比其他常规工艺要高得多,因此活性污泥系统稳定性明显增强,抗受冲击负荷的能力明显提高。