提高Biolak型A2O工艺脱氮除磷的效率

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1、提高Biolak型A20工艺脱氮除磷的效率1引言近年来，氮磷等营养物质的过多排放造成了缓流水体富营养化程度加剧污水处理技术 已从过去的有机污染物去除阶段转入兼顾脫氮除磷深度处理阶段，经济高效的脫氮除磷技术 已成为当前研究开发的重点因此，研究人员不断对传统工艺进行升级改造，出现了一系列 改进工艺，如改良UCT、Dephanox、改良A2O等工艺.Biolak工艺作为一种传统工艺，具有 投资省、运行简便、多级A/O的特点，已广泛应用于我国中小城镇污水的处理，但其脫氮除 磷的效果尚无法达到日趋严格的污水排放标准.Biolak型A2O工艺是在Biolak工艺基础上 提出的一种新型高效节能脫氮除磷的改进

2、工艺，该工艺已在多座城市污水处理厂得到应用基于此，本文对承德市某污水处理厂的Biolak型A2O工艺运行情况进行生产性试验研 究该工艺由在线溶解氧仪监测好氧区中的DO,根据DO的变化来控制风机运行.鉴于溶解氧 对微生物生长影响较大，是影响系统硝化-反硝化效能的重要指标，好氧段曝气量的多少也 影响到厌氧段ORP值从而影响厌氧段的除磷能力，同时，曝气量的大小直接影响污水处理厂 的运行费用和处理效果因此，本文研究了好氧区不同DO对系统脫氮除磷效果的影响，以期 为Biolak工艺的工程改造和运行提供参考依据.2材料及方法2.1污水处理厂工艺简介该污水处理厂设计规模为2.00万m3d-1.工艺流程由预处

3、理段、生物处理段、深度 处理段和污泥处理段组成.污水经粗格栅除去粗大杂物后，经泵房提升进入细格栅间，去除细小杂物之后进入沉 砂池，污水经沉砂池后，进入生化综合池（Biolak型A2O工艺）.处理后的水进入深度处理区 （絮凝反应池+V型滤池），进一步去除水中的悬浮物及总磷，滤池出水继而进入消毒渠，经 消毒后出水达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB189182002） 级A排放标准.剩余 污泥排入贮泥池，经带式压滤脫水后外运工艺流程见图1.i亏混外回淹粗恪*邊水JR站图1 Biolak型A2O工艺流程图工艺设计参数：厌氧池水力停留时间(HRT)2.20 h,缺氧池水力停留时间(HRT)3.50

4、h, Biolak池水力停留时间(HRT)13.0h,系统泥龄15.0 d,污泥浓度3500 mgL-1.试验开 展时间为2013年6月7日一9月16 日.2.2 Biolak型A2/O工艺原理与特点Biolak型A2/O工艺是在传统Biolak池前端增加厌氧池及污泥回流渠，提高了系统除 磷能力曝气池采用悬挂链曝气装置(Biolak曝气器),曝气器的不规则运动造成了曝气池内 曝气区域与不曝气区域间隔存在，通过对曝气池内的溶解氧调控可以造成好氧与缺氧的间隔 交替存在，即形成多级A/0段.2.3水质情况该污水处理厂接纳的污水约70.0%为生活污水，30.0%为工业废水，工业废水以食品加 工废水为主

5、设计进水水质及实际进水水质见表1.2.4分析方法试验中的主要分析项目包括MLSS、DO、0RP、COD、TN、TP、NH3-N、N0-3-N等.其中， DO、ORP采用HACH系列仪器进行在线检测，其余项目测定采用国标方法.表1进出水水质特性mg - L数据类型阶段CODBODsSSNHi-NTNTP设计值进水050.0130150.035.040.03.00出水s50O韵0.0105.00(8.00 15.00.50实际值进水(均值363.0153117.034.538S3.80出水均值;25.544333012.03结果与讨论3.1溶解氧变化对COD去除的影响溶解氧变化对COD去除的影响见

6、图2试验期间DO为0.404.50 mgL-1，进水COD 为 174 657 mg L-1，平均值为 369 mg L-1，出水 COD 在 10.642.3 mg L-1 之 间，平均值为26.4 mgL-1，出水COD值优于城镇污水处理厂污染物排放标准 (GB1891822002)一级A标准规定值，COD的平均去除率达到了 92.0%.由图2可知，试验期 间进水COD波动较大，在174688 mgL-1之间，而系统生化段出水COD均能低于50.0 mgL-1，处理效果较好，说明系统具有一定的抗冲击负荷能力试验初期低DO条件下(6 月7日一7月3日，DO0.80mgL-1),系统COD的去

7、除率为93.4%，略高于试验期间COD 平均去除率.低溶解氧污泥微膨胀理论认为，低DO条件下对COD的去除率略高的原因是在低DO下系统内繁殖的丝状菌具有较强的降解低浓度底物能力（郭建华等，2008）.试验结果表 明，DO的变化对COD的处理效果影响不大.-X-进水COD 一。一出水COD-*-COD去除率一DO6-11 6-29 7-16 838-209-7 9-24日期（月日）00058765432100000000000000诲篋来CIOO图2溶解氧对COD去除的影响Q/MJS温度一-氨氮负荷氨氮去除率-10.020TTauoN.tHN(L“E)/0CI108 6 4 2 o-X-进水NH

8、；N -o-出水NH；N NH；-N 去除率 一DO2220込0.0180.0160.0140.0120.0100.0080.0060.004挣逢科W騷% %1801700.002日期（月-日）50%图3溶解氧（a）和温度（b）对氨氮去除的影响3.2溶解氧变化对氨氮去除的影响试验期间不同DO下，进、出水氨氮情况和去除效果如图3a所示.6月29日一9月4日 （DO的变化范围为0.803.50mgL-1）,系统水温为22.031.0 C,氨氮去除率为93.3%, 出水氨氮为2.17 mg L-1.当DO值在0.80 mg LT以下时（6月729日），氨氮的去 除率略有下降，为90.4%，出水氨氮为

9、2.90 mgL-1.过低的DO抑制了硝化菌的活性，硝 化效率有小幅下降，但氨氮去除率降低的较少，对出水氨氮基本无影响.Hanaki等研究发现, 在低DO条件下尽管有机物氧化菌对硝化菌有抑制作用，但由于氨氧化菌的繁殖速率提高了 近1倍，可补偿DO降低所造成的活性下降，故系统的硝化效率仍然较高如图3b所示，9 月516日，系统DO为3.504.50 mgL-1，生化段水温下降至21.518.2 C,氨氮的进水负荷也随之降低，氨氮的去除率并为因为负荷的下降而增加，反而，氨氮去除率平均为 91.4%,较上一工况氨氮去除率有所下降.说明硝化作用受系统温度的影响要高于进水负荷的 影响，低温条件不利于消化

10、反应进行，这也证实了我国北方污水处理厂冬季氨氮去除效果变 差的原因试验表明，系统DO的变化对本工艺氨氮的去除率影响不大，氨氮的平均去除率为 92.4%，生化段出水氨氮均值为2.40 mg LT.3.3溶解氧变化对TN去除的影响不同DO条件下总氮去除情况如图4所示，试验期间进水总氮在36.0 mgL-1左右. 由图可知，DO对出水总氮影响较大，当DO过低时(0.400.80 mgL-1)，硝化菌活性受 到抑制，好氧区硝化不完全，氨氮去除率下降为90.4%，此时TN去除率为61.4%;当DO上升 至0.801.50mgL-1时，氨氮去除率上升至92.8%,同时，TN去除率达到试验期间最高 值(69

11、.5%),脱氮效果最佳，总氮去除率稳定，出水总氮(15.0mgL-1，达到城镇污水 处理厂污染物排放标准(GB1891822002) 级A标准对TN的要求.D0控制在0.80 1.50 mgL-1时系统具有较高TN去除率主要归因于工艺本身的优势特点和微环境理论.Biolak 工艺曝气区悬浮式移动曝气器的不规则运动，造成了曝气池内曝气区域与不曝气区域间隔存 在，通过对曝气池内溶解氧的调控可以造成好氧与缺氧的间隔交替存在，即形成多级A/0 段在低溶解氧的状态下有利于增强不曝气区的缺氧程度，真正意义上形成多级A/O段.另 外，由于氧扩散限制及外部DO大量消耗使微生物絮体内产生了缺氧区，从而形成有利于

12、实 现好氧硝化段同时硝化反硝化(SND)的微环境随着DO值增加，污泥絮体内部DO浓度增大， 絮体内部缺氧区消失，使反硝化过程受到抑制，TN去除率逐渐下降当DO升至3.50 4.50 mgL-1时，TN去除率仅为47.3%.Oh的研究表明，好氧区过度曝气导致硝化回流液携带 过高DO至缺氧区，是引起缺氧区反硝化效果下降的主要原因.10070%80()()40-20%10%20060%50% 40%也30% g05-25 6-11 6-29 7-168-38-20 9-79-24日期（月-日）-X-进水TN-o-出水TN-*-TN去除率 一DO80%10图4溶解氧对总氮去除的影响3.5系统氮物料平衡

13、分析根据葛士建等建立的物料衡算方程，在不同溶解氧条件下对系统进行氮平衡分析(图5, 包括缺氧区脱氮、同化作用脱氮、好氧区脱氮、出水总氮、其他未计算的氮由图可知，低 DO(DO为1.00 mg L-1时最佳)运行条件下系统曝气区存在明显的同步硝化反硝化现象， 好氧脱氮占总氮的20.0%左右当DO过高时，破坏了 Biolak好氧段的多级A/O系统，同时 破坏了污泥絮体内部的微缺氧环境，系统好氧段脱氮率低于5.0%.当系统溶解氧维持在1.00 mgL-1时，系统内23.7%的氮通过好氧段的多级A/O反硝化脱氮去除.BUS出水总氮 tan好氧除氮遂同化除氮90%80%70%60%$50%40%30%2

14、0%10%0：；：迦其他0.531.003.004.40DO/(mg*L_,)图5系统在不同溶解氧条件下氮分布情况3.6溶解氧变化对TP去除的影响图6为DO对生化段出水TP、总出水TP的影响.当曝气段DO过低时(1.00 mgL-1), TP去除率为66.5%，聚磷菌的吸磷作用不明显王晓莲等的研究表明，在低缺氧状态下聚磷 菌比吸磷速率仅为好氧状态下的60.0%.随着DO增加至3.00 mgL-1时,TP去除率为65.3%. 好氧段过度曝气导致回流液中含氧量过高，破坏前段的厌氧环境，导致释磷不充分从而影响 好氧段聚磷菌的除磷效果另外，回流液中硝酸盐氮含量随着DO的增加而增加，导致厌氧区 的硝酸盐

15、氮浓度过高当厌氧区硝酸盐氮含量过高时，反硝化菌与聚磷菌竞争易降解的低分 子脂肪酸，而反硝化菌的竞争能力远远大于聚磷菌，厌氧状态下优先进行反硝化，从而破坏 了磷的释放.当D03.00 mg L-1时，试验测得厌氧区的硝酸盐氮大于1.50 mg LT, 影响生化段出水TP的去除.Henze等研究发现，当厌氧区硝酸盐氮浓度小于1.00 mgL-1 时，聚磷菌的释磷反应较为明显;当硝酸盐氮浓度大于1.50 mg L-1时，聚磷菌的释磷反 应明显减弱;当硝酸盐氮浓度大于2.00 mgL-1时，聚磷菌的释磷反应基本没有发生.DO 在1.003.00 mgL-1范围内波动时，生化段出水TP去除率较高(74.

16、0%).由于Biolak 工艺曝气段经过多级A/O段，聚磷菌的比吸磷速率较低，且多级A/O属于低污泥负荷范畴， 排泥量较传统工艺小，磷的去除将受影响，仅仅通过生化除磷出水难以达标因此，需增加 深度处理段(如增设滤池)，通过化学除磷，使出水TP迤也di% % % o o O6 4 2 0- - - -图6溶解氧对总磷去除的影响4结论1) 通过对Biolak型A20工程进行为期4个月的调试运行,考察了 DO变化对系统脱氮除 磷的影响，结果发现，DO在0.4004.50mgL-1变化时，Biolak型A2O工艺对生活污水 具有良好的脱碳效果，COD平均去除率为93.O%;DO变化对氨氮去除率的影响较

17、小，氨氮去 除率可达到90.0%以上.COD及氨氮的出水水质完全达到城镇污水处理厂污染物排放标准 (GB1891822002) 级 A 标准.2) DO为0.801.50mgL-1时，TN去除率达到试验期间最高值(69.5%)，此时脱氮效 果最佳，TN去除率稳定，出水TN15 mgL-1.随着DO的增加，TN去除率逐渐下降，当 DO升至3.504.50 mgL-1时，TN去除率仅为47.3%.低溶氧条件有利于Biolak型A2O 工艺好氧区多级A/O的形成系统氮物料平衡分析结果表明，当DO为1.00 mg L-1时， 系统23.7%的氮通过好氧段多级A/O反硝化脱氮去除.DO升高不利于Biolak型A2O工艺好氧 段反硝化脱氮.3) DO在1.003.00 mgL-1范围内波动时，生化段出水TP去除率较高，为74.0%.4) DO控制在1.001.50mgL-1之间时，系统脱氮除磷效果最佳此时，TN、TP的去 除率分别为68.9%、73.7%，出水TN、TP分别为12.2、0.95 mgL-1.