分段进水A2/O工艺处理城市污水效能分析

刘明超 刘克达 窦荣舟

(天津市市政工程设计研究院，天津 300051)



分段进水A2/O工艺处理城市污水效能分析

刘明超 刘克达 窦荣舟

(天津市市政工程设计研究院，天津 300051)

以牡丹江污水处理工程为例，针对A2/O生物处理工艺同步脱氮除磷效果差这一现象，提出一种分段进水的A2/O改良工艺，在厌氧区前设置预缺氧段，10%的原水进入该处理区，剩下的原水按不同的比例，分别进入厌氧和缺氧生物处理区，试验结果表明，3∶2进水比例的脱氮除磷效果最好。

分段进水，污水处理，脱氮除磷，污染物

随着工业的发展以及人们生活水平的提高，排入水体的总氮含量增长，使得我国城市污水形成了明显的低C/N水质[1]。对于低C/N水质，学术界基本达成共识，认为[2，3]当原水中BOD/TN<4时就认定为低C/N水质。

由于低碳氮比水质的普遍性，在碳源受限的前提下，传统工艺中同步脱氮除磷的效率不高，在许多工程项目中，投加乙酸钠等碳源来弥补原水中碳源的不足，但是往往会带来大量能耗和药耗，提高水厂的运营成本，因此寻找能够最大程度激发处理系统碳源的利用率成为污水研究的热点。第一个方向是对传统工艺的改良，马秀兰[4]利用生物强化法，在原有SBR基础上，提高了活性污泥自身的碳源利用率，总氮总磷的去除率显著提高；第二个方向是利用水厂中大量的剩余污泥，进行厌氧发酵，利用发酵后上清液中的VFA，作为生物系统的碳源补充，曹艳晓[5]曾通过这一方法考察A2/O工艺的运行结果，试验表明总氮去除率有所提升；第三个是运用新工艺和新理论，如以短程硝化反硝化为处理机理的OLAND工艺[6]。本实验针对牡丹江城市污水处理厂的进水，该水厂的处理工艺为传统A2/O工艺，提出一种分段进水的A2/O改良工艺，在厌氧区前设置预缺氧段，10%的原水进入该处理区，剩余原水按比例进入厌氧段和缺氧段，充分利用碳源，以期达到最佳处理效果。

1 材料及方法

1.1 试验装置

分段进水改良A2/O工艺的工艺流程如图1所示。试验装置的主体由焊接钢板制成，设计处理能力为0.5 m3/h，总停留时间为9.5 h，前置预缺氧区为0.5 h，厌氧池、缺氧池以及好氧池分别为1.5 h，2.5 h，5 h，前置预缺氧进水为10%，好氧曝气采用盘式曝气器，溶解氧控制在2.5 mg/L左右，厌氧段在0.2 mg/L以下，缺氧段则维持在0.2 mg/L～0.5 mg/L之间。每个处理单元中部和底部均设置采样口，考察分段进水比为3∶1,3∶2,1∶1,1∶2条件下对各项污染物指标的去除效果，确定最佳分段进水比例。

1.2 分析方法

水样中污染物的分析指标及其相应的检测方法，详见表1，检测方法均采用国家环保局在2002年发布的《水和废水检测分析方法(第4版)》[7]一书。

表1 试验分析方法

2 结果与讨论

2.1 分段进水比例为3∶1时污染物去除分析

实验装置启动后，在进水比例3∶1的条件下进行试验，其他实验参数如上面所述均处在固定值，在装置运行稳定的情况下，选取连续10 d的出水数据进行分析，实验结果如图2所示。

数据显示，COD的去除效率在82.2%～84.4%波动，COD平均出水浓度为34.27 mg/L；NH3-N的去除效率在80.3%～81.9%波动，NH3-N平均出水浓度为4.37 mg/L；TN的去除效率在67.2%～68.8%波动，TN平均出水浓度为8.75 mg/L；TP的去除效率在92.5%～93.7%波动，TP平均出水浓度为0.28 mg/L。曲线中，去除率的突降是由于污染物的进水浓度突然升高，系统内的活性污泥需要一段时间适应，但总体的去除率趋于稳定。

2.2 分段进水比例为3∶2时污染物去除分析

更换进水比例，在进水比例3∶2的条件下进行试验，其他实验参数如上面所述均处在固定值，在装置运行稳定的情况下，选取连续10 d的出水数据进行分析，实验结果如图3所示。

数据显示，COD的去除效率在81.9%～83.6%波动，COD平均出水浓度为36.94 mg/L；NH3-N的去除效率在80.1%～81.5%波动，NH3-N平均出水浓度为4.58 mg/L；TN的去除效率在69.4%～70.6%波动，TN平均出水浓度为8.87 mg/L；TP的去除效率在91.1%～92.4%波动，TP平均出水浓度为0.33 mg/L。曲线中，去除率的突降是由于污染物的进水浓度突然升高，系统内的活性污泥需要一段时间适应，但总体的去除率趋于稳定。

2.3 分段进水比例为1∶1时污染物去除分析

更换进水比例，在进水比例1∶1的条件下进行试验，其他实验参数如上面所述均处在固定值，在装置运行稳定的情况下，选取连续10 d的出水数据进行分析，实验结果如图4所示。

数据显示，COD的去除效率在81.6%～83.1%波动，COD平均出水浓度为34.05 mg/L；NH3-N的去除效率在80.4%～81.6%波动，NH3-N平均出水浓度为4.08 mg/L；TN的去除效率在71.0%～71.8%波动，TN平均出水浓度为7.91 mg/L；TP的去除效率在89.2%～89.8%波动，TP平均出水浓度为0.42 mg/L，出水浓度偏高。曲线中，去除率的突降是由于污染物的进水浓度突然升高，系统内的活性污泥需要一段时间适应，但总体的去除率趋于稳定。

2.4 分段进水比例为1∶2时污染物去除分析

更换进水比例，在进水比例1∶2的条件下进行试验，其他实验参数如上面所述均处在固定值，在装置运行稳定的情况下，选取连续10 d的出水数据进行分析，实验结果如图5所示。

数据显示，COD的去除效率在81.6%～83.2%波动，COD平均出水浓度为36.41 mg/L；NH3-N的去除效率在80.1%～81.0%波动，NH3-N平均出水浓度为4.49 mg/L；TN的去除效率在72.0%～73.1%波动，TN平均出水浓度为7.89 mg/L；TP的去除效率在86.1%～86.9%波动，TP平均出水浓度为0.53 mg/L，出水浓度偏高，已经高于国家一级A排放标准0.5 mg/L的限值。曲线中，去除率的突降是由于污染物的进水浓度突然升高，系统内的活性污泥需要一段时间适应，但总体的去除率趋于稳定。

2.5 不同分段进水比的污染物去除分析

如图6所示，COD的去除率的变化率不大，基本维持稳定，说明厌氧段和缺氧段的进水比，对整个系统的COD去除影响不大，只是起到了合理分配碳源的作用，厌氧区和缺氧区的COD去除率和污泥回流比有关。氨氮的去除率差异性也不明显，氨氮的去

除主要在好氧段，在好氧区参数固定的前提下变化不大。总氮的去除率呈正相关关系，缺氧区进水比例增大，总氮的去除率增大，表明缺氧区可供利用的碳源增加，提高了系统的反硝化能力。总磷的去除率呈负相关关系，缺氧区进水比例增大，总磷的去除率减小，表明厌氧区可供利用的碳源减少，厌氧区内的聚磷菌的释磷能力降低。

3 结论及建议

1)分段进水改良A2/O工艺的最佳进水分配比为3∶2，此时COD、氨氮、总氮、总磷的去除率相应达到了82.93%，81.03%，69.92%，91.70%，出水水质均达到了GB 18918—2002城镇污水处理厂污染物排放标准的一级A排放标准。

2)本工艺通过合理分配进水碳源，有效地缓解了硝化细菌与聚磷菌对碳源竞争的矛盾，适用于碳源不足的水质条件下的工艺选择。

3)鉴于低碳比城市生活污水的推广，以及低温情况下的应用，可以考虑在缺氧区和好氧区投加填料，提高系统的生物量，提高整个系统的处理效能。

[1] 龚灵潇.缺氧/好氧生物膜工艺处理低碳氮比生活污水的脱氮特性[D].北京：北京工业大学,2013.

[2] 陈杰云，张 智，李 勇，等.处理低碳源污水的倒置A2/O工艺强化脱氮调控[J].中国给水排水，2010，26(19)：32-36.

[3] 刘红梅.UCT工艺处理低碳氮比城市污水的实验研究[D].吉林：吉林大学硕士学位论文,2010.

[4] 马秀兰.SBR法生物强化处理低温低C/N污水的研究[D].吉林：吉林大学博士学位论文,2010.

[5] 曹艳晓.剩余污泥作为低碳氮比生活污水补充碳源的脱氮试验研究[D].重庆:重庆大学博士学位论文,2010.

[6] Laanbroek H.J.Competition for limiting amounts of oxygen between Nitrosomon-as europaea and Nitrobacteria Winogradskyi grown in continuous cultured[J].Arch Microbiology,1993(159):453-459.

[7] 魏复盛.水和废水监测分析方法[M].第4版.北京：中国环境科学出版社，2002.

Analysis of step-feeding A2/O technology in processing city sewage energy efficiency

Liu Mingchao Liu Keda Dou Rongzhou

(TianjinAcademyofMunicipalEngineeringDesign,Tianjin300051,China)

Taking Mudan River sewage treatment engineering as an example, in light of poor synchronous denitrification and phosphorus removal effect of A2/O biological processing technology, the paper puts forward step-feeding A2/O technology, sets hypoxic preconditioning section in anaerobic zone, 10% of raw water flows into the set region, and the rest raw water respectively flow into anaerobic and hypoxic biology processing zones according to different ratios. The experimental results show that: the denitrification and phosphorus removal effect is the best according to the water flowing ratio of 3∶2.

step-feeding process, sewage treatment, denitrification and phosphorus removal, pollutant

1009-6825(2016)11-0134-02

2016-01-23

刘明超(1987- )，男，硕士，助理工程师

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