周 伟，陈 轩，周 娟，3，邓春英，周少奇
(1贵州科学院，贵州 贵阳 550001；
2广西壮族自治区环境保护科学研究院，广西 南宁 530000；
3贵州大学资源与环境工程学院，贵州 贵阳 550025)
伴随着城镇规模及规格不断提升，居民生活及工业用水量也随着增加，污水中的成分更加复杂，目前对城镇污水厂的污水处理要求不断提升。往往城镇污水的源头为工业企业、居民楼、公共设施等，不确定因素多且处理过程较为复杂，一般情况下较乡镇污水厂污染物占比不同，其成分中的氮磷含量占比往往较高，因此处理时集中研究高效的脱氮除磷方法[1-3]如：使用倒置的流程工艺，改变流程中的进水点，改变厌氧段到好氧段的顺序，使用分点进水技术等，在一定程度上解决了A/A/O (Anaeroxic-Anoxic-Oxic)法污泥回流中硝酸盐对厌氧放磷产生的影响，由此产生了一系列的新型工艺，如改良A/A/O工艺、倒置A/A/O工艺、MUCT工艺等[3-5]。在这些改进型工艺中，改良型A/A/O工艺较上述新型工艺，工艺过程中的水力停留时间短，处理工艺简单易懂，污水处理厂操作员操作简单方便，各种不同的污水生物菌群都能繁殖扩增，较原始A/A/O工艺其脱氮除磷效果大为增加。
1.1 改良的A/A/O工艺流程
传统的A/A/O工艺缺点集中在以下四个方面：
(1)首先是传统污水处理工艺中，污水最开始进入厌氧区，这样不利于污泥回流中的硝酸盐成分进行相应的反应，会导致整个系统工艺的磷的去除效果偏低；
(2)传统工艺中的污水经过厌氧区后就会进入缺氧区，由于缺氧区域水体中碳源的分布聚集性较强，而水中的反硝化细菌利用碳且需要均匀的碳源分布，所以氮的去除会受到较大的影响；
(3)常规工艺中污泥的利用率较低，整体分析，传统工艺中的少部分剩余污泥参与了整个内循环反应过程的放磷、吸磷过程，污泥直接由缺氧区到达好氧区，这不利于整套工艺中磷的去除。
(4)在传统脱氮除磷工艺中，系统脱氮除磷存在一种不可协调的矛盾状态，在高污泥负荷状态下才能达到生物除磷的效果，而生物脱氮则需要低污泥负荷，在传统的A/A/O工艺中能够同时具备这两个条件且达到最佳处理状态基本不太可控，所以优先保证生物脱氮，其次是生物除磷的效果。
为了解决常规A/A/O工艺的缺陷，改良A/A/O工艺改良的部分在于污水首先进入新增的前置调节池再进入传统工艺中的厌氧池部分，再依次经过缺氧池和好氧池组件，在好氧池组件中主要发生硝化反应，经过一系列反应后的污水处理后再入二沉池，而不同于传统工艺污泥的回流工艺，二沉池中的部分污泥回流到新增的调节池中，污泥中的微生物可以有效地去除回流硝态氮，在一定程度上去除了硝态氮在厌氧池中的不良反应，确保了厌氧区处理效果的稳定。具体改良工艺流程如图1。
图1 改良的A/A/O工艺流程图Fig.1 Process flow chart of the modified A/A/O technology
1.2 水质检测方法
本研究的指标COD、NH4-N、TP、TN、SS的测定方法如表1。
表1 监测指标的检测方法Tab.1 Detection method of the indicators
2.1 对COD的去除效果
如图2改良型A/A/O工艺中，污水经过预反硝化阶段和厌氧阶段，污水中的COD的去除效果较为明显。在预缺氧阶段中发生反硝化反应，在缺氧池中反硝化菌能够利用污水中的有机物作为电子供体，以去除污水中的有机碳源，从而达到去除磷的效果。在厌氧阶段，污水中易降解的有机物被聚磷菌合成为PHB贮存于体内[6-7]。在兼氧阶段与预缺氧阶段的反应相一致，同样都是发生反硝化反应。在好氧阶段，好氧菌吸收氧气，将污水中的有机物转化为二氧化碳和水[8]。在系统正常运行条件下，进行连续监测，进水COD为80～280 mg/L，出水COD≤80 mg/L，去除率≥85.7%，试验数据表明改良A/A/O工艺的COD去除效果较好且稳定。
图2 COD的去除效果图Fig.2 COD removal effect
2.2 对氨氮的去除效果
如图3，污水的进水氨氮浓度在14～26 mg/L内波动，随着夏季温度的逐渐提升，系统中的进水的氨氮浓度普遍偏低，氨氮随气温的升高逐渐被反应从而转化为氨气而消散，污水中的氨氮浓度与其他季节相比其浓度含量较低。通过改良A/A/O工艺后，污水的出水氨氮浓度能稳定的控制在4 mg/L以下，改良工艺在启动前其出水氨氮的浓度普遍不稳定且波动范围较大，在改良工艺稳定运行一段时间后，其出水水质的氨氮值逐渐趋于稳定。这表明改良A/A/O工艺中的硝化菌种大量繁殖，在一定程度上增强了其抗冲击负荷的能力，保证了出水氨氮浓度的稳定性。
图3 氨氮的去除效果图Fig.3 Ammonia nitrogen removal effect
2.3 对总氮的去除效果
由图4，改良工艺的TN的去除效率为57.1%以上，原因是改良工艺在运行初期时，好氧区没有通入足够的曝气量，导致好氧池中的溶解氧的含量急剧降低，从而使得污水中的有机物降解不及时，不利于氨氮的去除以及硝化反应的发生，导致氨氮的去除效果不明显。污水通过缺氧池进行相应的反应，达到去除氮的效果，缺氧段的反硝化处理效果的好坏与回流混合液中所产生的碳源量有关，而碳源含量的多少与污水进水BOD的浓度和污水进入厌氧池中的NOX-N的含量有关，即污水进水BOD值越高，反硝化效果越好，从而更有利于改良工艺中的氮的去除。
图4 总氮去除效果图Fig.4 Total nitrogen removal effect
2.4 对总磷的去除效果
由图5可知，改良工艺的TP的平均去除率为80%以上，WANG等[5]阐述了生物除磷的影响条件，改良工艺在预缺氧段发生反硝化反应，在一定程度上有利于降低污水中硝酸盐的浓度，进而更有利于厌氧释磷的发生。改良工艺在稳定状态下，进行连续监测，发现进水TP为1～2.5 mg/L，出水TP≤0.4 mg/L，去除率≥87.5%，表明了改良工艺总磷的去除效果较好。
图5 总磷的去除效果图Fig.5 Total phosphorus removal effect
2.5 对悬浮固体(SS)的去除效果图
在运行的过程中，采用周进周出矩形沉淀池以及砂滤池的强化SS去除效果，在系统正常运行条件下，进行连续监测，由图6可知，进水SS为50～140 mg/L，出水的SS≤20 mg/L，去除率≥94.4%，使得SS的去除效果明显且运行稳定。
图6 SS的去除效果图Fig.6 SS removal effect
通过结合专利技术在维持COD、BOD5去除率基础上，对改良A/A/O工艺进行优化设计，研究提高改良A/A/O工艺脱氮除磷效果，通过改良传统工艺来研究城镇污水厂脱氮除磷效率提升的工艺，最终得出了出水水质稳定且达标的方法。通过对改良A/A/O工艺进行调试研究，主要结论为：
(1)改良A/A/O工艺能较好地在城镇污水厂中运行稳定，对SS、COD、NH4-N、TN、TP具有较好的去除率，且波动范围小，对污水的抗冲击性能较传统A/A/O工艺强。
(2)进水水质指标SS为50～140 mg/L、COD为80～280 mg/L、NH4-N为14～26 mg/L、TN为20～50 mg/L、TP为1～2.5 mg/L时，通过优化调试，出水水质指标SS≤20 mg/L、COD≤80 mg/L、NH4-N≤4 mg/L、TN≤10 mg/L、TP≤0.4 mg/L，可稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)的一级A标准。
猜你喜欢 效果图硝化氨氮 悬浮物对水质氨氮测定的影响化工管理(2022年14期)2022-12-02氨氮降解菌株的筛选及降解性能研究生物技术进展(2022年5期)2022-10-11缓释碳源促进生物反硝化脱氮技术研究进展环境工程技术学报(2022年3期)2022-06-05苏楠作品大众文艺(2021年15期)2021-08-25氨氮废水治理技术探讨与展望研究中国金属通报(2020年8期)2020-12-31低温高铁锰氨地下水净化工艺中氨氮去除途径哈尔滨工业大学学报(2020年6期)2020-06-11《客厅效果图》流行色(2020年2期)2020-04-28效果图1流行色(2019年11期)2020-01-09效果图2流行色(2019年11期)2020-01-09浅谈污水中脱氮的途径科学与财富(2016年7期)2016-03-25