城市污水生物除磷脱氮工艺方案的选择_郑兴灿

·城市给排水·城市污水生物除磷脱氮工艺方案的选择郑兴灿提要介绍了城市污水生物除磷脱氮工艺方案选择的主要影响因素、可供选择的主要工艺类型及特点,并针对我国的污水排放标准和污水水质特点,提出了进一步改进城市污水生物除磷脱氮工艺的方法。关键词除磷脱氮回流污泥水质特性排放标准污水处理工艺方案的优化选择是确保处理厂运行性能、降低费用的关键,通常需要根据确定的标准和一般原则,从整体优化的观念出发,结合设计规模、污水水质特性以及当地的实际条件和要求,选择切实可行的处理工艺方案,经全面技术经济比较后优选出最佳的总体工艺方案和实施方式。所要遵循的一般原则包括:处理效果稳定可靠、工艺控制调节灵活、工程实施切实可行、运行维护管理方便、投资运行费用节省及整体工艺协调优化。下面针对国家《污水综合排放标准》(GB8978-1996),就污水生物除磷脱氮工艺方案的选择进行探讨。1水质水量特性的确定是方案选择的重要前提对于污水处理工艺方案及其设计参数的确定,进水水质水量特性和出水水质标准的确定是关键环节之一,进行必要的水质水量特性分析测定和动态工艺试验研究是国际通行的做法,有些发达国家甚至开展连续多年的全面水质水量特性测定和中试研究。对于污水生物除磷脱氮工艺来说,由于生物除磷效果的好坏主要取决于厌氧池进水的快速生物降解有机物与TP的有效比值,而该有效比值取决于厌氧池进流(进水及回流污泥)的快速生物降解有机物浓度、磷浓度、硝酸盐浓度和溶解氧浓度,水质特性分析的重要性和必要性更为明显。在我国,水质水量特性的确定是当前污水处理工程设计中存在的薄弱环节,因而经常造成设计值与实际运行值的明显差异。由于体制和资金来源等方面的问题,在污水处理工艺方案的确定过程中虽然不太可能开展大规模的前期试验研究,但进行水质特性分析与短期动态工艺试验的条件还是具备的,不应该忽视。2水质特性与处理要求对工艺方案选择的影响我国城市污水水质浓度的大致类别与处理厂出水水质标准如表1所示。表1城市污水典型水质浓度和处理出水水质标准项目COD/mg/LBOD5/mg/LSS/mg/LTN/mg/LNH3-N/mg/LTP/mg/L高浓度污水10004006001005012中等浓度污水45020025040256低浓度污水25012015025154超低浓度污水1506010015102二级排放标准≤120≤30≤30≤25≤1.0一级排放标准≤60≤20≤20≤15≤0.5对于中等以上浓度污水,达到一级排放标准所需的处理功能为:生物除磷+化学除磷+硝化/反硝化;达到二级排放标准所需的处理功能为:生物(或化学)除磷+硝化/反硝化。对于低浓度污水,单独生物除磷效果较差,所需的处理功能为:生物除磷+化学除磷,一般不需要硝化处理。对于除磷功能需求不大的水质情况,也建议按生物除磷方式设计,这时厌氧池可以起到选择器的作用,有效控制污泥膨胀,改进污泥沉降性能。对于大部分城市污水,就满足排放标准来说,所需要的处理程度为具有除磷和部分硝化功能的城市污水二级处理。由于硝化作用主要受硝化菌比增长速率、泥龄和温度的影响,活性污泥中的硝化分成不硝化、部分硝化和完全硝化三种情况,其中部分硝化属于不可控制的高度不稳定过程,因此活性污泥系统中硝化作用只能按完全硝化或不硝化这两种方式给水排水Vol.26No.520001DOI:10.13789/j.cnki.wwe1964.2000.05.001设计,不能按部分硝化的方式设计。当处理系统按硝化设计时,硝酸盐的控制是工艺设计的关键。从生物除磷及降低能耗角度考虑,处理系统都必须具备反硝化能力,但反硝化程度应根据具体情况确定。出水总氮和总磷有要求时,根据要求综合考虑反硝化程度。出水总氮无要求但出水总磷控制较严时,可根据除磷要求考虑反硝化程度,主要目的是消除回流污泥硝酸盐对生物除磷的不利影响。污水除磷包括生物除磷和化学除磷,生物除磷出水浓度可以达到1mg/L,化学除磷出水浓度可以达到0.5mg/L。对于二级排放标准,可以采用生物除磷为主,必要时增加化学除磷;对于一级排放标准,可以采用生物除磷与化学除磷相结合的方式,以降低化学药剂的消耗量。此外,为了保证除磷效果,污水处理厂总体工艺流程中的机械(一级)预处理工段(包括粗格栅、进水泵房、细格栅、沉砂池和初沉池等)一般不采用曝气沉砂池,不设初沉池。3典型生物除磷脱氮工艺及其特点虽然生物除磷脱氮工艺的类型和实施方式多种多样,各具特点,其适用范围和应用的边界条件也存在差异,实际应用中需要因地制宜,灵活掌握,但基本原理是一样的。污水生物脱氮的基本原理是在好氧条件下通过硝化反应先将氨氮氧化为硝酸盐,再通过缺氧条件下(溶解氧不存在或浓度很低)的反硝化反应将硝酸盐氧化还原成气态氮从水中去除。在污水生物除磷工艺中,通过厌氧段和好氧段的交替操作,利用活性污泥的