李村河污水处理厂生物除磷脱氮工艺的运行

时间：2007-07-20 来源： 作者：

1　总体工艺流程的确定

　　为了较合理可靠地确定该污水处理厂的处理工艺，青岛市市政工程总公司委托中国市政工程华北设计研究院进行了现场试验。试验内容包括污水处理厂服务区域的污水量调查、主要工业污染源调查、水质特性分析测定和工艺试验。
　　污染源调查表明，工业废水占污水总量的75%左右，以棉纺、造纸、肉类加工和酿造等工业为主。试验期间混合污水的平均浓度为：BOD5＝488 mg/L、COD＝933 mg/L、SS＝558 mg/L、VSS＝367 mg/L、溶解性固体＝1670 mg/L、TN＝87 mg/L、TKN＝82 mg/L、有机氮＝27 mg/L、TP＝6.9 mg/L、Cl-＝650 mg/L。混合原水COD的平均组成为：颗粒性不可生物降解COD约6%，溶解性不可生物降解COD约6%，颗粒性可慢速生物降解COD约68%，溶解性可快速生物降解COD约20%。在总固体组成方面，溶解性固体占75%，悬浮固体占25%；悬浮固体中42%是可沉的，可沉悬浮固体所含的BOD5占总量的30%，所含的COD占总量的35%。
　　工艺试验结果表明，不论采用AB工艺还是采用A/O脱氮工艺，BOD5、COD和SS的去除率都能达到90%以上，但AB工艺按硝化方式运行时出水NO-3-N浓度高达40 mg/L以上，容易造成二沉池浮泥。A/O脱氮工艺的去除率为：BOD约98%、COD约94%、SS约96%、TKN约96%、TN约83%、TP约64%。
　　在当时的出水水质排放要求中，对磷的去除无要求，氨氮是否需要去除尚待有关部门研究确定，因此未进行专门的生物除磷试验。在污水处理厂的初步设计期间，有关部门已经明确出水氨氮的排放标准按25 mg/L执行。考虑到该厂的建设周期较长，建设期间环境部门有可能进一步提出对磷的处理要求，因此在污水处理厂总体工艺流程(见图1)的确定过程中，决定采用生物除磷脱氮工艺，并针对近、远期可能出现的出水水质标准变化，在工艺运行调整的灵活性方面作了专门的考虑。由于进水SS浓度高，工艺流程中设置了初沉池；考虑到污水浓度高，污泥产生量较大，污泥采用厌氧消化处理。

2　工艺的构成与运行原理

　　生物脱氮所需的必备条件为：由自养型专性好氧的硝化菌完成氨氮的好氧硝化，将硝化混合液回流到不含溶解氧的缺氧区，在合适的电子与氢供体(碳能源)存在的情况下，由兼性的反硝化菌群体将硝酸盐(亚硝酸盐)异化还原成氮气，从污水中去除。
　　生物除磷所需的必备条件为：由聚磷菌生物选择器作用的厌氧状态与好氧状态的交替循环；在没有溶解氧与硝酸盐存在的厌氧反应区，存在溶解性快速降解有机物(发酵产物或可发酵有机物)的情况下，聚磷菌通过细胞内的聚磷分解产生能量，用于吸收和存储有机物，同时释放出磷酸盐；在随后的(缺氧区)好氧区，聚磷菌利用存储的有机物进行能量代谢，产生大量能用于胞外磷酸盐的超量吸收，在胞内转变成聚磷；当剩余污泥从流程中排出，并进一步处理和处置时，磷即可从工艺流程中除去；避免硝酸盐进入厌氧区是工艺控制的关键，适宜的进水TKN/COD比值以及稳定可靠的反硝化控制非常重要。

图1　工艺流程框图

　　生物除磷脱氮工艺多种多样，实施方式各异，但都是依据上述运行原理。A/O工艺、A2/O工艺、Bardenpho工艺和UCT工艺(系列)是较为经典的生物除磷脱氮工艺。VIP(Virginia Initiative Plant)工艺类似于UCT工艺，但设计负荷与运行负荷要比UCT工艺高，池型构造方面也有较明显的差异。
　　在李村河污水处理厂工艺确定方面，根据现场试验研究结果，结合国内外已有的生物除磷脱氮工艺成果，最终采用了A/O工艺与VIP工艺相结合的综合处理工艺(见图2)，其工艺组成特点见表1。
　　该组合工艺具有非常强的运行灵活性，通过改变回流点、进水方式和运行参数，可以按A/O、A2/O、VIP等工艺方式运行，以适应不同的水质特性、环境条件和处理要求，适应性强，稳定性好。不但集中了A/O和VIP工艺的优点，而且具有如下特点：

表1　A/O、VIP及其组合工艺的主要特点