摘要:漳州市東區(qū)污水處理廠采用標準AB工藝法,處理能力為10萬m3/d,多年的運行結果顯示,BOD5、CODCr、SS的去除率均達到設計要求,但在進水氮、磷濃度較高的情況下,出水往往不能滿足有關標準對氮、磷指標的嚴格要求。針對本廠工藝特點和運行問題,對改進AB工藝強化其脫氮除磷能力提出幾點建議,以期對該污水處理廠的新建、擴建和改建提供參考。
關鍵詞:AB工藝,脫氮除磷,ADMONT工藝,A2/O工藝
漳州市東區(qū)污水處理廠一期工程建成于1999年,設計處理能力為10萬m3/d,采用標準AB(Adsorption Biodegradation,生物吸附降解)工藝。該工藝是一種新型的兩段法生物處理工藝,A、B兩段串聯(lián)運行。該工藝技術上的突破主要在A段,A段前省去了初沉池,使城市管網中菌群和A段曝氣池污泥成為一個開放式生物系統(tǒng),并在A段內部建立起獨立的污泥回流系統(tǒng),而B段則是普通好氧活性污泥法[1-2]。
與傳統(tǒng)的活性污泥法相比較,AB工藝具有有機物去除效率高、基建造價投資低等優(yōu)點,但AB工藝不具備深度脫氮除磷功能,其出水水質尚達不到防止水體富營養(yǎng)化的要求,這在一定程度上限制了AB工藝的推廣利用[3]。隨著我國《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918-2002)中嚴格限制了排放水中氮、磷的濃度,尤其是磷,該標準的一級A標規(guī)定磷在1.0 mg/L以下,一級B標在1.5 mg/L以下。這就要求必須通過工藝改進以提高該廠氮、磷去除能力。
1工藝概況
漳州市東區(qū)污水處理廠項目系福建省“九五”計劃的重點項目，亦是市委、市政府為民辦實事和九龍江流域綜合治理的主要工程。本項目自立項以來，即分成水處理工程和泥處理工程兩個部分具體實施。水處理工程已于2000 年5 月建成并投入運行，現(xiàn)日均處理污水約6 ～ 7 萬t，每天平均污泥產生量大約60 ～ 70 t ( 含水率80%) 。泥處理部分分成兩期建設，一期已建成運行以帶式壓濾機將污泥脫水處理; 二期投資6700 萬元，建設污泥厭氧消化系統(tǒng)對污泥處置，現(xiàn)該系統(tǒng)目前正在調試階段。
2006 年以后，東區(qū)污水廠針對本廠污泥重金屬沒超標、有機質含量高的特性，制成有機肥在農業(yè)上有利用價值，以污泥為主要成分生產有機肥。這在一定程度上解決了污水廠污泥的出路問題，同時解決了污泥簡單脫水外運填埋對環(huán)境的二次污染產生的問題。到目前累計處理污泥5 萬多噸，實踐證明，從污泥減量化、無害化、資源化的角度，我公司污泥處理和處置工作的方式在目前條件下是較為合理的方式。
漳州市東區(qū)污水處理廠，設計處理水量10 萬m3 /d，其中工業(yè)廢水約占2 /3 左右。原設計沒有脫氮除磷功能，僅考慮在低負荷時具有部分硝化的能力。設計進出水指標如表1。
漳州市東區(qū)污水處理廠工藝流程圖如圖1
漳州市東區(qū)污水處理廠AB 法A 段吸附池是矩形推流式鼓風曝氣池，水力停留時間平均為43 min，中間沉淀池采用2 座輻流式沉淀池，每個沉淀池的池深3 m，池直徑為45 m，污水沉淀時間1. 5 h。B 段曝氣池是矩形推流式鼓風曝氣池，水力停留時間4. 3 h，最終沉淀池采用4 座輻流式沉淀池，池水深4 m，池直徑40 m，污水沉淀時間3 h。
2 工程運行狀況
近年來，漳州市東區(qū)污水處理廠處理水量及COD 削減量逐年遞增，處理水量從2006 年的2345 萬t 增加至2009 年的2602萬t，增長率達11%，其中2009 年日均處理量7. 12 萬t，全年新增處理量627 萬t，全年COD 減排量5600 t，出水水質穩(wěn)定達標。但是進水氮、磷指標依然較高，出水氮、磷指標特別是氨氮和總氮去除率較低。2011 年1 月至2011 年12 月實際進、出水水質月均值見表2。
3 工程改造的目標
環(huán)評驗收后，經技術改造漳州市東區(qū)污水處理廠要求執(zhí)行國家《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》( GB 18918 － 2002)一級B 標準，即BOD5 ≤20 mg /L，CODCr ≤60 mg /L，SS≤20 mg /L ，NH3 － N≤8 mg /L，TP≤1. 5 mg /L，TN≤20 mg /L。工程改造的目標是，該廠改造后處理工藝具有脫氮除磷功能，同時改造工程能最大限度地利用現(xiàn)有設施，盡可能減少改造的工程量。
4 工藝改造方案
強化城市污水脫氮除磷效果的途徑較多． 一般可分為3類，即優(yōu)化傳統(tǒng)脫氮除磷工藝、強化運行參數(shù)控制和采用新工藝。對于本改造工程，因B 段曝氣池的水力停留時間只有4. 3 h，若最終沉淀池的功能不變，則不可能將B 段改造成上述的脫氮除磷工藝。因而，在不對A 段、B 段做較大改變的前題下，可以考慮以下幾種方案。
4. 1 ADMONT 工藝
ADMONT 工藝稱為混合回流兩階段活性污泥法，該工藝流程圖如圖2 所示。
工藝通過圖2 中的循環(huán)Ⅰ，將具有反硝化菌和吸附碳源的A 段活性污泥送至B 段，使B 段內豐富的硝化液脫氮，通過循環(huán)Ⅱ將B 段含有硝化菌的活性污泥回流至A 段，使A 段曝氣池中存在的氨氮被硝化，從而實現(xiàn)了A 段、B 段的同時脫氮功能，降低了單位污水所需的池容。其次，ADMONT 工藝根據(jù)生物除磷的基本原理，通過循環(huán)II 實現(xiàn)了活性污泥在處理系統(tǒng)中交替歷經厭氧( 或缺氧) 和好氧過程，從而利用了系統(tǒng)中聚磷菌在厭氧條件下釋磷、在好氧條件下過量攝磷的除磷功能，使系統(tǒng)的除磷效果大大提高。
4. 2 A2 /O 工藝及其改良型工藝
A2 /O 工藝是在20 世紀7O 年代． 由美國的一些專家在厭氧，好氧法脫氮工藝的基礎上開發(fā)的污水處理工藝［4］。為了達到脫氮除磷的目的，傳統(tǒng)的A2 /O 工藝及倒置的A2 /O 工藝、改良的A2 /O 工藝都可以結合該污水處理廠的實際情況予以考慮，長期運行中，傳統(tǒng)的A2 /O 由于回流污泥將硝酸鹽帶入?yún)捬醭囟绊懥藚捬踽屃�，從而出現(xiàn)如反硝化菌和聚磷菌對碳源的競爭，硝化菌、反硝化菌及聚磷菌這3 類微生物的污泥齡不同等弊端［5］。使除磷效率降低。
倒置A2 /O 工藝和改良的A2 /O 工藝都是為克服傳統(tǒng)A2 /O工藝的弊端而開發(fā)的改良型工藝。同濟大學高廷耀課題組進行了系統(tǒng)的試驗和理論研究。由張波首先提出了缺氧區(qū)/厭氧區(qū)/好氧區(qū)形式布置倒置A2 /O 工藝［6 － 7］，其工藝流程如圖3 所示。
4. 3 SBR 工藝優(yōu)化
SBR 工藝是通過程序化控制充水、反應、沉淀、排水排泥和閑置5 個階段來實現(xiàn)對廢水的生化處理由于SBR 法是在一個反應器中完成脫氮和除磷不同過程的，因此，為獲得理想的脫氮除磷效果。必須對運行階段進行合理的控制。為了保證除磷要求。讓磷在厭氧階段充分釋放，進水期宜采用限量曝氣一攪拌的方式。好氧階段除進行有機物的降解，還需保證硝化和攝磷的溶解氧條件． 并需有足夠的運行時間。為保證良好的脫氮效果。宜增加一道停曝攪拌過程． 在此階段進行反硝化反應［8］。
5 討論及結論
對于傳統(tǒng)A2 /O 工藝，計算得到的缺氧池的停留時間需要2 h 左右，厭氧池需要1 h 左右。而該污水處理廠AB 法的A 段吸附池和中間沉淀池的停留時間總和為2. 3 h，B 段曝氣池的為4. 3 h。如果將AB 法的A 段的吸附池和中間沉淀池改為厭氧池和缺氧池，而B 段的曝氣池和最終沉淀池分別作為好氧池和二次沉淀池，那么，雖然好氧池的容積基本上滿足要求。但吸附池和中間沉淀池的容積總和卻不能滿足厭氧池和缺氧池的總容積要求。而倒置A2 /O 工藝和改良A2 /O 工藝同樣存在池容不足的問題，所以，從生化池的停留時問這一設計參數(shù)來看，若要改造成上述三種脫氮除磷工藝需要擴大池容，改造的工程量和費用較大。
而將B 段的曝氣池改為間歇曝氣( 青島海泊河污水處理廠對B 段嵌入SBR ( 歇式曝氣池) ) ，形成缺氧/厭氧/好氧的生物脫氮除磷環(huán)境，而A 段的功能不變。由于有機物在A 段被吸附去除，那么B 段脫氮除磷所需的碳源不足，影響了脫氮除磷的效果。但當從系統(tǒng)外補充碳源后，間歇曝氣以強化AB 法脫氮除磷功能是可行的，但該研究尚處于小試階段，而且B 段的水力停留時間較長，需要8 h�？梢姡朔桨笇τ谠撐鬯畯SAB 法工程的改造是不可取的。具體參見http://wlmqsb.com更多相關技術文檔。
ADMONT 工藝中的兩個循環(huán)所輸送的污泥量僅占進水量的3%左右，與A 段和B 段的污泥回流量相比是很小的，其對A段中短世代期、高吸附絮凝性生物相的影響是很小的。雖然對上述循環(huán)所形成的混合微生物組成、性質及其在處理過程中的作用還缺乏深入的微生物學的研究，但從有關的研究及實際的運行結果來看，該工藝可同時實現(xiàn)脫氮除磷功能，其已在奧地利ADMONT/HALL 污水廠成功地投入運行。ADMONT 工藝在流程上與AB 法相似，僅增加了兩個循環(huán)，正是這兩個循環(huán)，使工藝具有了脫氮除磷功能，適合于AB 法工藝的改造，而且改造十分方便。只要在原AB 工藝上多設兩套污泥輸送管道，而不必增加污泥泵的容量，即可將AB 工藝改造成ADMONT 工藝。ADMONT 工藝可作為漳州東區(qū)污水廠一期工程AB 法工藝改造的選擇方案，該方案改造的工程量小，對于原有的構筑物不需作任何改動，也就是池容和生化池的設計參數(shù)都不變，只需在A、B 段的污泥回流管道上各接出一段，分別伸至B、A段的生化池即可。
綜合所述，本人認為ADMONT 工藝最適合此次的工藝改造。ADMONT 工藝在流程上與AB 法相似，僅增加了兩個循環(huán)，正是這兩個循環(huán)，使工藝具有了脫氮除磷功能，適合于AB 法工藝的改造，而且該方案改造的工程量小，對于原有的構筑物不需作任何改動，改造十分方便。(漳州市供排水管理處)
