葫芦岛高新产业区污水处理厂改良A2/O工艺应用探讨

【摘 要】本文结合葫芦岛高新技术产业区污水处理厂进水氨氮、总氮及总磷较高的特点，讨论了多点进水及增设预缺氧池的改良a2O工艺在本工程中的应用，该改良工艺在国内其它污水处理厂中已有实际运行经验，脱氮除磷效果优于传统的A2O工艺，反应过程原理清楚，切实可行。

【关键字】改良A2O工艺；多点进水；预缺氧池；脱氮除磷

1 前言

水体的富营养化是指富含磷酸盐和某些氮元素的水，在光照和其他环境条件适宜的情况下，使藻类过量生长，藻类生长及死亡后异养微生物大量繁殖，造成水中溶解氧降低以至于耗尽，造成水质破坏和生态环境恶化的现象。其根本原因是由于人类活动造成的N、P元素在水中的富集，因此污水处理中N、P元素的去除显得尤为重要。

A2O同步脱氮除磷工艺是当前污水脱氮除磷采用较多的工艺，其处理效果被业界广泛认可，但传统的A2O工艺主要存在以下矛盾：①在厌氧段聚磷菌和硝态氮对污水中的易生物降解的有机物争夺的矛盾；②生物脱氮的长污泥龄和生物除磷短污泥龄的矛盾。其脱氮除磷的效果很难进一步提高，因此人们对该工艺进行了一系列的革新，其中多点进水和增设预缺氧池的改良工艺越来越被人推崇。

2 工程概况

葫芦岛高新技术产业区污水处理厂总服务面积为18.62平方公里，其中建设用地13.18平方公里，根据其地理位置和用地性质，确定单位建设用地综合用水量指标:0.6万m3/（Km2・d），最高日规划用水量约为8.0万m3/d，污水量按给水量的80%计算，即6.4万m3/d。一期工程为2万吨/天，根据《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）要求，出水水质为一级A标准，要求脱氮、除磷。污水处理厂出水水质：COD≤50mg/L、BOD5≤10 mg/L、SS≤10 mg/L、总氮TN≤15 mg/L、氨氮≤5（8）mg/L、总磷TP≤0.5 mg/L。A2O生化池进出水水质指标见下表（少部分N、P在深度处理阶段去除）：（单位：mg/L）

水质指标 BOD5 CODcr SS NH3-N TN TP

A2O池进水 204.8 308 165 36 51 4

A2O池出水 20.48 58.52 19.8 5.4 15.3 1

通过对A2O池进水水质的分析得出，该水厂进水氨氮、总氮含量偏高，而三级处理处理的主要对象是细小的悬浮物和溶解的胶体，不能对氨氮、总氮进行有效的去除，因此必须在生化处理阶段强化对氨氮、总氮的去除，同时兼顾磷的去除。此外在本工程中由于进水的BOD5/CODcr（进水BOD5:160 mg/L ，CODcr：440 mg/L）值偏低，在厌氧段又存在着聚磷菌与反硝化细菌对碳源争夺的矛盾，所以用水解酸化池替代了传统的初沉池，这样不仅提高了A2O池进水的BOD5/CODcr值，又增加了易生物降解的挥发性脂肪酸VFA所占的比例。主要处理工艺流程如下：

3 传统A2O工艺介绍

传统A2O工艺流程如下图所示，整个过程分为四段，第一段：新鲜污水与外回流污泥直接进入厌氧池，在厌氧池内聚磷菌释磷，同时部分有机物进行氨化，部分硝酸盐进行反硝化；第二段：内回流硝化液进入缺氧池，本段的主要功能是脱氮，在缺氧池内反硝化菌发生反硝化反应；第三段：经过前两个阶段后混合液体进入好氧段，在该阶段主要进行BOD5的去除、硝化反应和聚磷反应；第四段：主要是泥水分离过程，污泥的一部分回流至厌氧段，上清液作为处理水排放。工艺流程图如下：

在传统A2O工艺中聚磷菌、反硝化菌、硝化菌在污泥龄长短、溶解氧浓度、有机碳源需求上存在着矛盾，具体表现在以下几个方面：

3.1 有机碳源利用的矛盾：厌氧段的聚磷菌的释磷需要在严格的厌氧条件下分解和释放贮存在生物体内的聚合磷，生成正酸盐释放到水中，同时消耗污水中的低分子有机物（主要是挥发性脂肪酸VFA），但外回流污泥中的硝酸盐会优先利用污水中的低分子有机物，影响到生物释磷的效果，最后影响到好氧段对磷的吸收。

同时在该段大量易降解的低分子有机物被消耗后，到缺氧段反硝化细菌是异养型兼性细菌，以硝酸盐（NO3--N）为电子受体，以有机物（有机碳）为电子供体，又会造成碳源不足而影响反硝化效果。

3.2 污泥龄长短的矛盾：生物脱氮首先要在好氧段进行硝化反应，然后硝化液回流至缺氧段进行反硝化反应，整个过程氨氮转化成亚硝态氮和硝态氮最后转化成氮气，使氨氮得以去除，需要较长的污泥龄，一般约为11―23天。而生物除磷需要大量的排除富磷污泥，需要短污泥龄，一般约为3.5―7天。为达到同时脱氮除磷，设计污泥龄必须满足两者要求，存在着污泥龄长短上的矛盾。

3.3 为保证脱氮效果需要大量的消化液回流：生物脱氮的效率一般取决于硝化液回流（内回流）的比例（污泥外回流反硝化反应也会去除一部分硝态氮），即使大量的内回流比例，脱氮效率一般情况下也不会超过85%，此时的内回流比例约为300―400%，这样会产生较高的内回流费用,主要是内回流水泵的电费。

4 改良A2O工艺流程及特点

为了克服传统A2O工艺的缺陷，提高脱氮除磷效果，人们提出了多种改良工艺，如Bardenpho工艺、Phoredox工艺、UCT及改良UCT工艺、取消混合液回流的A2O工艺、多点进水倒置A2O工艺、A+A2O工艺等。近年来多点进水和增设预缺氧池的改良A2O工艺使用越来越多，且效果显著。工艺流程如下：

改良后的A2O工艺主要有两个特点：① 进水分成两部分第一部分约10%流量进入预缺氧池，第二部分约90%流量进入厌氧池；②在厌氧池前设置预缺氧池，污泥外回流先进入预缺氧池后再进入厌氧池。

工艺原理：外回流污泥进入预缺氧池后，反硝化细菌利用预缺氧区进水中的碳源进行反硝化反应，停留时间约为20-30min，去除了污泥回流中的硝态氮，消除了硝态氮在厌氧段与聚磷菌对有机碳源的争夺，提高厌氧段的释磷效果，为好氧段吸磷提供了良好条件，同时也提高的氮的去除率。在实际运行过程中该工艺比较容易实现，只需要在厌氧段前分出一格作为回流污泥的反硝化池即可，也可以通过闸门对预缺氧段和厌氧段进水量进行调节，工艺原理清楚，运行控制方便。该工艺在国内最早是由中国市政工程华北设计研究院提出，并在国内多个污水处理厂进行了实践，结果证实工艺运行稳定，污水处理厂出水水质良好，达到了预期的设计效果。

5 A2O生化反应池设计

葫芦岛高新技术产业区污水处理厂进水水质氨氮、总氮较高，针对这种情况，本工程采用了多点进水和增设预缺氧池的A2O工艺，确保了脱氮除磷的效果。工艺布置图如下：

在本工程中，多点进水和增设预缺氧池的改良A2O工艺克服了传统A2O工艺中的一个主要矛盾，即在厌氧池内聚磷菌和反硝化细菌对碳源争夺的矛盾。通过进水的闸门，很好的控制了进入预缺氧区和厌氧区的新鲜污水的比例，能够使与进入预缺氧区的新鲜污水和外回流污泥充分反应，污泥中的硝酸盐反硝化彻底，把对厌氧区聚磷菌释磷反应的影响降到了最低。同时较大比例的新鲜污水提供了足够的易生物降解的有机碳源，保证了聚磷菌释磷反应碳源充足。

此外本工程中反应池的类型采用了兼有推流式反应池和完全混合式反应池优点的循环混合式反应池，克服了传统推流式工艺沿池长方向有机污染物负荷不均衡、耗氧速率不均衡、对进水水质、水量变化的适应性较差、耐冲击负荷差的缺点；克服了完全混合式工艺中阶段运行，需要较高的自动控制依赖的缺点；该池型沿池长方向有机污染物浓度和耗氧速率沿池长方向亦逐渐降低