多段A_O工艺流量及体积分配方法与优化控制策略_王伟

第53卷第2期2009年2月北京工业大学学报JOURNALOFBEIJINGUNIVERSITYOFTECHNOL(兀YVol.35No.2Feb.2009多段A/0工艺流量及体积分配方法与优化控制策略王伟,王淑莹,孙亚男,郭瑾(北京工业大学北京市水质科学与水环境恢复重点实验室,北京100124)摘要:分段进水州O生物脱氮工艺中,为充分利用污水中的碳源及系统各段的硝化容量,且有效地应对进水扰动,需进行合理的进水流量分配和缺氧/好氧体积分配。针对分段进水习0工艺的结构和运行特点,对分段进水工艺系统的流量分配方法和体积分配方法进行理论分析,并对实际运行优化方法进行讨论.对于系统的流量分配,提出以进水p()C/p(N)作为控制参数,并分别对碳源充足、碳源恰好合适和碳源不足3种情况进行讨论,同时给出每种情况下的运行优化方法;对于体积分配,分析缺氧/好氧体积比对系统硝化容量及其对进水中COD利用程度的影响,并对不同负荷下缺氧/好氧体积优化进行了分析.关健词:污水;脱氮;优化;分段进水;州O;流量分配;缺氧/好氧体积中图分类号:703.x文献标识码:A文章编号:0254一0037(2009)02一0240一06连续流分段进水可O是一种高效的污水生物脱氮工艺.同传统前置反硝化工艺相比,该工艺无需设置硝化液内回流设施,节省内循环所需能量;且各缺氧区进水,可充分利用原水中有机碳源进行反硝化,节省药剂费用;此外,现有的单纯去除有机物的污水厂易于改造成分段进水生物脱氮工艺「`一3〕.但是,由于该工艺结构相对复杂,进水流量分配和缺氧/好氧体积分配是最重要且难于优化的运行参数,大大限制了分段进水A/O工艺的处理效果和实际应用.对于分段进水习O工艺,合适的流量分配能充分利用原水中碳源进行反硝化,使得出水p(TN)最小;合适的缺氧/好氧体积比可以增强系统应对进水扰动的能力,并节省运行费用.流量分配和体积分配均与系统进水水质有关,因此,针对不同水质,寻求合适的流量分配和体积分配方法将具有重要意义.本文针对不同水质,对分段进水刀O工艺流量分配和缺氧/好氧体积分配方法进行讨论,并给出相应的系统运行优化方法,以期为分段进水A/O工艺的设计和应用提供参考.1连续流分段进水A/0工艺系统以四段式为例说明分段进水A/O工艺系统工作原理,如图1所示,每段包括1个缺氧区和1个好氧区,污泥回流到系统首端,不设硝化液内回流设施.原水分别由各段缺氧区进入反应系统.A;主要对回流污泥中的硝酸盐氮进行反硝化,Ql为反硝化提供碳源,混合污水进入01进行硝化反应,将Ql中氨氮转化成硝酸盐氮,硝化混合液再进入到戊进行反硝化反应,Q:为反硝化提供碳源,以此类推,最后一段好氧区氏主要将Q;中的氨氮转化成硝酸盐氮并氧化去除剩余COD.Q,一QZQ3〔了门01仁勺l_l二,l_}〔,飞4AlA202A303A4A`为第i段缺氧区;O:为第i段好氧区;Q,为第i段进水量.1=l,2,3,4图1分段进水习0工艺结构示意图Fig.1Sehematicdiagramofstep一feedA/Oporees分段进水A/O工艺中,缺氧/好氧顺序排列,各段缺氧区进水为上一段硝化产生的硝酸盐氮提供反硝化碳源,无需设置硝化液内回流设施.污水分散进入各段,总的稀释作用被推迟,系统各段悬浮固体质量收稿日期:207一06一18.基金项目:北京市科技计划资助项目(印705060一500000);北京市科委科技创新平台资助项目(Px破008一014204_050843).作者简介:王伟(1979一).女.黑龙江鸡西人.博士生.第2期王伟,等:多段习O工艺流量及体积分配方法与优化控制策略浓度p(MLS)S呈梯度分布.因此,系统各段硝化、反硝化容量呈梯度分布.硝化和反硝化过程是分段进水习0工艺运行控制的核心.硝化反应由好氧区p(DO)、好氧体积大小和污泥龄(SRT)决定;反硝化反应除需要缺氧条件,还需要充足的碳源为反硝化提供电子供体,而各缺氧区进水恰好为反硝化提供碳源,因此进水流量分配是重要的控制参数.2进水流量分配方法与系统运行优化进水流量分配是分段进水A/O工艺硝化和反硝化的重要控制参数.对流量分配进行理论分析时,首先假设系统非满负荷运行,即硝化、反硝化容量充足.一定进水流量分配下,若各段硝化均能完成,总氮(TN)去除率的决定因素是进水碳/氮比(p()C/p(N”.因此,流量分配应以进水p(C)/p(N)作为控制参数,根据不同进水p()C/p(N)确定各段进水流量.为便于讨论,假设进水夕(COD)/p(TKN)=。时(TKN为总凯氏氮),原水中所含的碳源恰好可以将等量污水硝化产生的硝酸盐氮完全反硝化去除.对于不同的污水水质,。值不同,应由试验确定.设实际污水的p(c0D)/尸(TKN)=b,进水p(COD)=。.2.1原水碳