强化污水脱氮除磷的方法

2021年3月1日发(作者：中医治疗黄褐斑)
强化污水脱氮除磷的方法

在传统污水生物脱氮除磷工艺中，
反硝化菌和聚磷 菌均为异养茵，
其生长需要足够的碳源
[1].
我国典型城市污水属于低碳源污水
(COD<200 mg
·
L-1
、
COD/TN<5
、
COD/TP<25)
，对保证
城市污水处理厂氮、

磷达标排放是一大瓶颈
[2]
，
因此应投加外部碳源以满足脱氮除磷的需
要
[3,4,5] .
污水处理厂常利用乙酸、

葡萄糖、

甲醇和乙醇作为外加碳源
[6]
、

投加化学
药剂和采用分 段进水方式提高脱氮除磷效果
[7,8]
，但是上述方法将导致污水厂运行成本升
高< br>[9].


城市剩余污泥厌氧发酵产生的挥发性脂肪酸
(VFA)
可用作提高污水营养物去除效果的替
代碳源
[10].
到目前为止人们已经 研究了利用含
VFA
的污泥水解液或污泥发酵液作为外加
碳源强化污水脱氮除磷的效果
[6,11,12,13].
邹胜男等
[14]
利用剩余污泥水解酸化液为 外
加碳源处理低碳氮比污水，在曝气生物滤池
(BAF)
中
NH+4-N和
TN
的去除率分别超过
98%
和
75%.
Gao< br>等
[6]
搭建了一个包含两步污泥碱性发酵和
A2/O
反应器的连续系 统，最终使
TN
和
TP
的去除率分别高达
80.1%
和90.0%.


虽然以上研究均获得了较好的结果，
然而，
这些研究大多是在实验室中进行的，
而一旦
运用到实际工程之中，
其实际效果可能会大 打折扣
.
为了全面评估污泥产酸发酵液对实际污
水的脱氮除磷强化效果，本研究建造 了一个污水处理量为
10 m3
·
d-1
，总体积为
4660 L
的
A2/O
反应器系统，采用污水处理厂的实际污水，通过添加剩余污泥产酸发酵液， 探讨污
泥发酵液作为外加碳源促进污水脱氮除磷的效果和可行性，以期为污水处理厂的节能降耗、

稳定运行和升级改造提供技术支持
. 1
材料与方法
1.1 A2/O
反应器系统



中试装置位于无锡市高新水务公司的新城污水处理厂内
,
工艺流程如图
1
所示
.



1.
发酵液贮存罐
; 2.
缓冲水箱
; 3.
发酵液计量泵
; 4.
进水计量泵
; 5.
搅拌器
; 6.
污泥
回流泵
; 7.
空压机
; 8.
硝化液回流泵
; 9.
沉淀池
; 10.
厌氧
/
缺氧
/
好氧反应器

图
1 A2/O
反
应器系统工艺流程示意



A2/O
反应器系统各池的分布顺序为厌氧池、

缺氧池和好氧池，各反应池有效体积分别
为
900
、
900
和
2800
L
，反应器的总体积为
4660
L.
由时控

开关、

蠕动泵、

电磁阀及附
属电子线路控制运行周期和进水、

搅拌、

曝气、

沉淀及排水等各个操作环节
.
进水、

污
泥回流、

硝化液回流和营养液投加均使用计量泵，以使实验参数控制更加精确
.
采用空气
压缩机供气和搅拌，
空压机连接微孔黏砂块曝气头曝气
.
好氧阶段溶解氧为
1.5-3
mg
·
L-1
左右
.
隔天从沉淀池排放剩余污泥，使污泥停留时间为
20
d
左右
.
1.2
污水进水、

乙酸碳
源和发酵液的性质



污水全部来自新城污水处理厂细格栅出水，
发酵液来自中试污泥发酵罐，
经 过了固液分
离处理
.
发酵污泥取自无锡市太湖新城污水处理厂脱水污泥
. A2/O
工艺的种泥来自新城污
水处理厂缺氧池污泥驯化而成
.
乙酸碳源为工业级液态乙酸，
浓度为
98%.
进水和污泥发酵
液的性质如表
1
所示
.



表
1
进水和发酵液性质



1.3 A2/O
反应器运行参数



中试处理系统的设计流量为
10
m3
·
d-1
，测试了 不同进水流量和污泥发酵液投加量条
件下的处理效果
.
乙酸和污泥发酵液均添加到
A2/O
系统的缺氧池
.
整个实验周期 分
5
个阶
段，阶段Ⅰ为未添加碳源的正常运行阶段，作为系统运行的对照阶段，阶段Ⅱ
-
Ⅳ为添加乙
酸作碳源的运行阶段，
阶段Ⅴ为添加实际污泥产酸发酵液的运行 阶段，
其中各阶段的碳源增
量
(
以
COD
计
)均基于进水
COD
浓度，每个阶段的运行参数如表
2
所示
.



表
2 A2/O
中试处理系统
5
个阶段的运行参数



1.4
测试方法



MLSS:
重量法
[15]
，
氨氮
:
纳氏试剂分光光度法
[15]
，
TN:
过硫酸钾消解法
[15]
，
TP:
钼
锑抗分光光度法
[15]
，
VFA:
气相色谱法
[15]
，
COD/SCOD:
快速消解分光光度法，
DO:
在线
溶氧仪，
pH: pH
测定仪
(Mettler Toledo). 2
结果与讨论
2.1
各阶段氨氮和总氮的去除



图
2
为中试反应器对氨氮和总氮的去除情况
.



图
2 A2/O
中试系统各阶段沿程氨氮和总氮浓度变化



由图
2
可知，在阶段Ⅰ的对照阶段，除了第
6 d
出水氨氮为
5.78 mg
·
L-1
外，其余
均能达到污水一级
A
的
5 mg
·
L-1
的排放标准，但是出水总氮高于
15 mg
·
L-1
的排放标
准
.
说明系统硝化效果正常，
但反硝化效果较差
.
考虑到总氮去除效果不佳及进入冬季气温
下降，在阶段Ⅱ，污水流量从
10000 L
·
d-1
调整为
5000 L
·
d-1
，同时添 加乙酸作外加
碳源，使进水
COD
提高
25
mg
·
L-1.
从氨氮进水浓度来看，由于进水波动，氨氮浓度大幅
升高，但是出水氨氮仍然维持较低水平，
低于排放标准，
说明系统硝化效果较好
.
出水总氮
虽有所改善，但是仍然稍高于排放标准
.
在阶段Ⅲ，进一步增加乙酸添加量，
COD
提升
50
mg
·
L-1
，
流量维持不变
.
从出水氨氮和总氮情况看，
二者均低于国家排放标准
.
这说明由
于 乙酸碳源量的增加，
促进了系统的反硝化效果，
使出水总氮达标
.
由于系统脱氮效果较好，
在阶段Ⅳ，将进水流量从
5000 L
·
d-1
提升至
7500 L
·
d-1
，乙酸添加量维持不变
.
出水
监测结果表明，由于负荷的增加，第
46 d
氨氮和总氮出水浓度均有所增加，但是在第
47 d
很快恢复正常
.
总体上出水氨氮和总氮分别在
5 mg
·
L-1
和
15 mg
·
L-1
以下，说明系统
运行稳定
.


在阶段Ⅴ，外加碳源由乙酸转换为污泥发酵液，因发酵液中含有较高的氨氮
(965.5
mg
·
L-1)
和总磷
(161.0 mg
·
L-1)
，使其负荷也随之增加
.
由于发酵液直接进入缺氧池，
因此缺氧池氨氮和总氮浓度明显上升，氨氮从
2.67 mg
·
L-1
上升到
14.39 mg
·
L-1
，总
氮从
7.99
mg
·
L-1
上升到
17.30
mg
·
L-1.
在
53-55
d
，系统处于适应期，出水氨氮较之
前大幅增加，< br>分别为
6.77
、
4.81
和
7.72
mg < br>·
L-1
，
总氮也略有升高，
分别为
11.69
、< br> 15.23
和
11.02 mg
·
L-1.
然而经过短暂的适应期，系统出水氨氮和总氮迅速恢复正常
.
这一结
果表明 ，污泥产酸发酵液作为外加碳源能够很好的促进
A2/O
系统的反硝化效果，提高出水
水质
.
这是因为污泥发酵液中的碳源以
VFA
为主，
非常容易被微 生物利用
[16].
另外，
虽然
发酵液的添加会带来部分氨氮进入系统，< br>但是并不会对污水脱氮效果造成影响
.
2.2
各阶段
总磷的去除



A2/O
系统各运行阶段总磷去除情况如图
3
所示
.