Carrousel2000氧化沟工艺脱氮除磷的原理与实践

2010年第3期北京水务·水环境·Carrousel2000氧化沟工艺脱氮除磷的原理与实践郭航军1陈平2（1北京市昌平区水务局1022002北京市昌平污水处理中心102200）摘要北京昌平污水处理厂采用Carrousel2000氧化沟污水处理工艺，根据该厂实际运行效果及进出水水质，结合污水脱氮除磷的原理，对该工艺脱氮除磷的效果进行研究和分析。认为Carrousel2000氧化沟处理工艺有较好的脱氮除磷效果。对小城镇污水处理厂工艺的选取有一定的借鉴意义。关键词Carrousel2000氧化沟工艺脱氮除磷中图分类号X522文献标志码B文章编号1673-4637（2010）03-0028-03收稿日期：2010-01-10作者简介：郭航军（1977—），男，工程师。随着经济社会的快速发展，水环境污染和水体富营养化问题日显突出，且有加剧的趋势。这也使得污水的脱氮除磷技术成为污水处理领域所关注的重点和难点。因此，高效、经济的生物脱氮除磷污水处理工艺也是当前所关注的热点。根据生物脱氮除磷技术原理以及北京昌平污水处理厂Carrousel2000氧化沟工艺近几年运行管理的实践，结合进出水水质情况分析该污水处理厂处理工艺的脱氮除磷的功能和效果。1工艺简介昌平污水处理厂一期设计处理规模为5.4万t/d，采用Carrousel2000氧化沟污水处理工艺。该污水处理工艺不设初沉池和污泥消化池，原水经粗格栅拦截较大的漂浮物后进入水泵房，通过泵提升水位，经细格栅截污和漩流沉砂池除砂后进入选择池、厌氧池，停留约2h后进入氧化沟，污水在氧化沟中平均停留约19h后进入二沉池进行泥水分离。符合排放标准的退水作为环境用水排入河道（或作为再生水厂水源），剩余污泥进入脱水机房后，经浓缩脱水运至污泥处理车间。该工艺主要特点：系统设有单独的选择池、厌氧池，在氧化沟的前端设置了缺氧区（前置反硝化区）。选择池的设置是为了改善后续生物处理污泥的性能，防止和抑制污泥膨胀的发生，厌氧池的设置能有效加强聚磷菌的释磷，为后续聚磷菌更充分地吸收磷做好铺垫，氧化沟内缺氧区的设置实现了反硝化的功能，所以该工艺在去除有机物的同时达到了脱氮除磷的效果。主体工艺流程如图1所示。2氧化沟生物脱氮2.1脱氮效果工艺正常运行时进、出水总氮、氨氮的浓度月均值的变化曲线见图2。污水处理厂的进水TN和NH3-N的平均浓度分别是57mg/L和48mg/L，出水TN和NH3-N的平均浓度分别为17mg/L和4.4mg/L，平均去除率分别为70％和90.8％，由此可以看出污水处理厂实际运行中脱氮的效果较好，出水水质符合排放标准要求。在实际运行中，当污泥浓度在（3000~4000）mg/L之间时，控制合适的泥龄和外部条件，经过工艺调整图1Carrousel2000氧化沟工艺主体示意图出水表面曝气机氧化沟缺氧区进水选择池厌氧池导流墙二沉池DO仪回流污泥出水堰剩余污泥·28·2010年第3期北京水务·水环境·出水总氮；进水总氮；进水氨氮；出水氨氮。�������������������������������������������������������������80706050403020100123456789101112月份浓度/（mg/L）图4DO沿程浓度分布曲线图��������������������������������������4.543.532.521.510.501234监测点位DO浓度/（mg/L）出水的NH3-N浓度最低可达0.3mg/L和TN浓度最低可达10mg/L。2.2脱氮机理分析污水中含氮化合物主要以有机氮和氨态氮的形式存在，氮的去除经过氨化、硝化、反硝化3个阶段。氨化反应系指微生物将有机氮转化为NH3-N的生物过程，一般的异养微生物都能进行高效的氨化作用，在传统活性污泥中伴随BOD5的去除，95％以上的有机氮会被氨化为NH3-N[2]。硝化反应在硝化菌的作用下，氨态氮进一步分解氧化，首先在亚硝化菌的作用下使氨转化为亚硝氮，继之亚硝氮在硝酸菌的作用下，进一步转化为硝酸氮。反硝化反应是指硝酸氮和亚硝酸氮在反硝化菌的作用下，被还原为气态氮的过程。转化途径有2种：一种是同化反硝化，最终形成有机氮化合物，成为菌体的组成部分；另一部分为异化反硝化，最终产物是气态氮[3]。生物脱氮的过程主要是在硝化菌和反硝化菌的作用下完成，所以生物脱氮的影响因素与这2类微生物生长环境条件密切相关。主要的影响因素有C/N、DO、pH值、温度等。污水处理厂日常水质监测数据BOD5/TN的值为4.9，CODCr/TN值为7.9，满足生物脱氮的需求。进水的pH值为7.7，出水的pH值为7.2，碱度能够满足硝化反应的需要，氧化沟起始段的反硝化区发生反硝化反应时能够产生一定的碱度，可以补偿一部分氧化沟发生硝化反应的碱度损