劉保偉

(四川建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院設(shè)備工程系,四川德陽(yáng)618000)

AOA/接觸氧化處理城市污水研究

劉保偉

(四川建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院設(shè)備工程系,四川德陽(yáng)618000)

研究了AOA/生物接觸氧化法組合工藝處理城市生活污水的效果。試驗(yàn)結(jié)果表明:建立在傳統(tǒng)絮凝吸附強(qiáng)化一級(jí)處理基礎(chǔ)上的AOA是一項(xiàng)穩(wěn)定可靠的,具有同步除磷脫氮功能的工藝。后接生物接觸氧化使AOA的處理效果得到完善和提高。

AOA;生物接觸氧化;城市生活污水

強(qiáng)化一級(jí)處理[1]對(duì)SS、COD、TN等均有一定處理效果,將生物膜串聯(lián)在生物絮凝吸附強(qiáng)化一級(jí)處理之后聯(lián)合處理城市污水利用也已成為強(qiáng)化一級(jí)處理的熱點(diǎn)方向。圍繞傳統(tǒng)除磷機(jī)理與生物絮凝吸附技術(shù),本試驗(yàn)在生物絮凝吸附強(qiáng)化一級(jí)處理中添加厭氧池,稱(chēng)之為AOA工藝,后接生物接觸氧化池對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)充,形成“AOA-生物接觸氧化池系統(tǒng)”,基于分段處理的基本原理,充分利用高負(fù)荷段的生物絮凝吸附和低負(fù)荷的生物膜過(guò)濾而形成一種高效、低耗的新型一體化處理工藝。

1 工藝流程與裝置

AOA-生物接觸氧化組合工藝流程見(jiàn)圖1,裝置結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。

圖1 工藝流程

2 試驗(yàn)安排

2.1 試驗(yàn)水質(zhì)

該試驗(yàn)進(jìn)水為重慶某大學(xué)宿舍區(qū)的生活排水管道出水,其水質(zhì)情況見(jiàn)表1。試驗(yàn)最終出水按城鎮(zhèn)污水處理廠出水指標(biāo)最高允許排放濃度(GB18918 -2002)中的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的B標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行考核。

2.2 試驗(yàn)安排

AOA正常運(yùn)行過(guò)程中,Q=1.0～2.0 m3/d,再生池DO=2 mg/L,絮凝吸附池中通過(guò)攪拌器及進(jìn)水?dāng)y帶氧氣,攪拌器攪拌強(qiáng)度為60 r/min,DO控制

圖2 裝置結(jié)構(gòu)圖

在0.2 mg/L左右,厭氧池也通過(guò)水下推動(dòng)器混合均勻,DO保持0 mg/L左右,污泥回流比為100%,生物接觸氧化池的氣水比為5:1。污泥齡維持在8d左右。接觸氧化池每15天做一次反沖洗,根據(jù)不同工況,絮凝吸附池污泥濃度在600～1500 mg/L。

影響試驗(yàn)效果的參數(shù)較多,本試驗(yàn)在生物絮凝吸附/生物接觸氧化處理城市污水研究[2]的基礎(chǔ)上選擇吸附池HRT、吸附池污泥負(fù)荷F/M作為試驗(yàn)參數(shù),吸附池 HRT分別取水平為0.75、1.0、1.5 h,吸附池F/M分別取水平1.8 kgCOD/(kgMLSS· d)、2.8kgCOD/(kgMLSS·d)、3.8kgCOD/ (kgMLSS·d)。通過(guò)調(diào)節(jié)進(jìn)水及添加葡萄糖控制參數(shù),具體工況參數(shù)如表2所示。每個(gè)工況運(yùn)行一周左右。

表1 試驗(yàn)期間進(jìn)水水質(zhì)情況 mg/L

表2 不同工況參數(shù)

3 裝置對(duì)污染物的去除效果分析

3.1 裝置對(duì)SS的去除效果分析(見(jiàn)圖3)

對(duì)于SS,AOA出水平均去除率為73.98%,總?cè)コ势骄鶠?6.44%,呈穩(wěn)定狀態(tài),出水基本滿足GB18918-2002一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于SS的規(guī)定。但B段去除率與反沖洗關(guān)系密切,工況2結(jié)束后反沖洗,致使工況3處理率快速下降,直到工況4接觸氧化池中的生物膜進(jìn)一步成熟,處理效果達(dá)到最佳,工況4之后反沖洗對(duì)處理效果略有影響,工況6時(shí)由于生物膜已飽和,生物膜內(nèi)部大量非活性細(xì)小懸浮物分散在水中,處理效果變差,經(jīng)過(guò)反沖洗,工況7效果回升。以上試驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明若之前B段處理效果好,則反沖洗會(huì)一定程度地減低處理率;若之前B段處理效果較差,反沖洗有利于清理B段生物構(gòu)成,去除其中攔截的大量懸浮物質(zhì),提高去除率[3]。

3.2 裝置對(duì)COD的去除效果分析(見(jiàn)圖4)

圖3 不同工況下SS的處理效果

對(duì)于COD,AOA出水平均去除率為68.07%,總?cè)コ势骄鶠?3.63%。當(dāng)吸附池 F/M=2.8 kgCOD/(kgMLSS·d)時(shí),AOA對(duì)COD的去除率各工況普遍較高,介于70%～76%之間。說(shuō)明裝置具備一定的抗沖擊負(fù)荷能力。系統(tǒng)中COD的去除主要依靠AOA的污泥絮凝吸附及生物新陳代謝。

圖4 不同工況下有機(jī)物的處理效果

圖5 不同工況下NH+4-N去除率

在試驗(yàn)開(kāi)始階段,吸附池F/M=1.8 kgCOD/ (kgMLSS·d)時(shí),AOA出水COD隨進(jìn)水濃度波動(dòng)較大,B段出水相對(duì)比較穩(wěn)定;隨著吸附池HRT的增大,AOA去除率呈上升趨勢(shì),但B段去除率呈下降趨勢(shì),綜合而言總?cè)コ食氏陆第厔?shì),后期略回升。試驗(yàn)中期吸附池F/M=2.8 kgCOD/(kgMLSS ·d)時(shí),進(jìn)水波動(dòng)大,但AOA、B段出水均較穩(wěn)定, AOA對(duì)COD的去除率普遍較高,為70%～76%,說(shuō)明裝置穩(wěn)定程度有一定的提高;隨著吸附池HRT的增大,AOA去除率呈下降趨勢(shì),B段去除率呈上升趨勢(shì),而總?cè)コ瘦^平穩(wěn)。在試驗(yàn)后期吸附池F/ M=3.8 kgCOD/(kgMLSS·d)時(shí),進(jìn)水COD較穩(wěn)定,隨著吸附池 HRT的增大,AOA去除率呈上升趨勢(shì),B段去除率呈下降趨勢(shì),總?cè)コ瘦^平穩(wěn)。說(shuō)明系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行后,在COD處理方面,AOA與B段是互補(bǔ)的,有利于系統(tǒng)有機(jī)污染物的穩(wěn)定去除,裝置已經(jīng)具備一定的抗沖擊負(fù)荷的能力。

3.3 裝置對(duì)NH+4-N的去除效果分析(見(jiàn)圖5)

AOA對(duì)NH+4-N平均去除率為26.28%,總?cè)コ势骄鶠?3.73%。吸附池F/M=3.8 kgCOD/ (kgMLSS·d)、吸附池 HRT=1.5h時(shí),AOA對(duì)N H+4-N的去除率最高,達(dá)到39.42%;系統(tǒng)NH+4-N平均去除率最高發(fā)生在吸附池F/M=2.8 kgCOD/ (kgMLSS·d)、吸附池 HRT=1.5h,為72.65%。系統(tǒng)中NH+4-N的去除主要依靠在AOA及B段好氧環(huán)境下的充分硝化。

在試驗(yàn)開(kāi)始階段,吸附池F/M=1.8 kgCOD/ (kgMLSS·d)時(shí),AOA出水NH+4-N隨進(jìn)水濃度波動(dòng)較大,而B(niǎo)段出水相對(duì)比較穩(wěn)定,HRT增大, AOA去除率變化較小,而B(niǎo)段及系統(tǒng)去除率均先減小后增大;試驗(yàn)中期吸附池F/M=2.8 kgCOD/ (kgMLSS·d)時(shí),進(jìn)水波動(dòng)大,但隨著吸附池 HRT的增大,AOA、B段處理效果明顯優(yōu)化,裝置穩(wěn)定程度有一定的提高。試驗(yàn)后期吸附池F/M=3.8 kg-COD/(kgMLSS·d)時(shí),進(jìn)水NH+4-N較穩(wěn)定,隨著吸附池HRT的增大,AOA和總?cè)コ示噬仙厔?shì),B段去除率略下降繼而上升?？傮w而言,吸附池F/M一定時(shí),吸附池 HRT從0.75 h延長(zhǎng)到1.0 h的去除率較從1.0 h到1.5 h的去除率上升幅度小,甚至出現(xiàn)并未上升反而減小的現(xiàn)象,說(shuō)明吸附池HRT大于1.0 h時(shí),系統(tǒng)脫氨潛力較大。其中工況9,即吸附池F/M=3.8 kgCOD/(kgMLSS·d)、吸附池HRT=1.5 h時(shí),AOA去除率達(dá)到最大;工況6,即吸附池F/M=2.8 kgCOD/(kgMLSS·d)、吸附池HRT=1.5 h時(shí),裝置總?cè)コ蔬_(dá)到最大。

3.4 裝置對(duì)TN的去除效果(見(jiàn)圖6)

試驗(yàn)期間原水 TN一般為70.54～80.85 mg/ L,平均74.06 mg/L,AOA出水 TN 47.31～60.04 mg/L,平均54.37 mg/L,平均去除率為26.36%,B段出水19.35～49.31 mg/L,平均41.24mg/L,平均去除率為24.85%,總?cè)コ势骄鶠?4.16%。系統(tǒng)中TN的去除主要依靠AOA好氧缺氧的硝化反硝化及B段的接觸氧化池作用[4]。

圖6 不同工況下TN去除率

對(duì)于TN,當(dāng)吸附池F/M=1.8～2.8 kgCOD/ (kgMLSS·d)時(shí),AOA處理率的最大峰值出現(xiàn)在吸附池HRT=1.0 h處,當(dāng)吸附池F/M=3.8 kg-COD/(kgMLSS·d)時(shí),隨著吸附池 HRT的增大, AOA去除率呈增大趨勢(shì)。吸附池 F/M=2.8 kg-COD/(kgMLSS·d)時(shí),AOA系統(tǒng)對(duì)TN的去除率總體最高,為24%～36%。當(dāng)吸附池 F/M=3.8 kgCOD/(kgMLSS·d)時(shí),隨著 HRT增大,TN去除率增大幅度大,在18%～40%之間。

3.5 裝置對(duì)磷的去除效果(見(jiàn)圖7-8)

試驗(yàn)期間原水 TP一般在5.16～6.75 mg/L,平均6.18 mg/L,AOA出水 TP 3.51～4.71 mg/ L,平均4.12 mg/L,平均去除率為32.83%,B段出水2.98～3.98 mg/L,平均3.44 mg/L,平均去除率為16.23%,總?cè)コ势骄鶠?3.83%。

圖7 不同工況下TP去除率

圖8 不同工況下PO3-4-P去除率

試驗(yàn)期間原水 PO3-4-P在4.46～5.97 mg/L,平均5.31 mg/L,AOA出水TP3.08～4.42 mg/L,平均3.75 mg/L,平均去除率為29.25%,B段出水3.06～4.36 mg/L,平均3.68 mg/L,平均去除率為1.74%,總?cè)コ势骄鶠?0.50%。系統(tǒng)中PO3-4-P的去除主要依靠A段厭氧、好氧環(huán)境的變換,并及時(shí)排泥。

當(dāng)吸附池 F/M=1.8 kgCOD/(kgMLSS·d)時(shí),隨著吸附池HRT增大,AOA中TP去除率逐漸增大,B段去除率呈下降趨勢(shì),系統(tǒng)在吸附池HRT=1.0 h時(shí)隱約出現(xiàn)一個(gè)最小峰值;當(dāng)吸附池F/M=2.8～3.8 kgCOD/(kgMLSS·d)之間時(shí), AOA對(duì)TP的去除率在HRT為1.0 h時(shí)出現(xiàn)較大峰值,同時(shí)B段出現(xiàn)較小峰值。AOA中PO3-4-P的去除規(guī)律基本與TP類(lèi)似,說(shuō)明AOA去除的TP中大部分為PO3-4-P。AOA對(duì)溶解性磷的去除率都低于對(duì)TP的去除率,這說(shuō)明污水中的一部分顆粒性磷通過(guò)污泥的絮凝吸附和沉淀作用被去除[4]。

試驗(yàn)中B段PO3-4-P的去除量較少甚至出現(xiàn)增多,說(shuō)明B段對(duì) PO3-4-P去除效果可以忽略。但B段中TP去除率與PO3-4-P的去除率相差較大,這說(shuō)明B段中主要通過(guò)過(guò)濾去除顆粒性磷,處理的關(guān)鍵在于過(guò)濾的效果。因此接觸氧化池填料層的反沖洗對(duì)B段TP去除影響較大,若長(zhǎng)時(shí)間不進(jìn)行反沖洗,生物膜老化,大量渣滓及絮狀物攜帶顆粒性磷進(jìn)入出水,使得處理效果變差,反沖洗清洗濾料,有利于顆粒磷的攔截去除。

4 結(jié)論

4.1 建立在傳統(tǒng)絮凝吸附強(qiáng)化一級(jí)處理基礎(chǔ)上的AOA是一項(xiàng)穩(wěn)定可靠的,具有同步除磷脫氮功能的工藝,后接接觸氧化使AOA的處理效果得到完善和提高;

4.2 Q=1～2 m3/d,再生池DO=2 mg/L,厭氧池DO=0 mg/L,絮凝吸附池DO=0.2 mg/L,SRT= 8 d時(shí),SS出水基本滿足 GB18918-2002一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn);AOA對(duì)COD平均去除率為68.07%,總?cè)コ势骄鶠?3.63%,具備一定的抗沖擊負(fù)荷的能力;吸附池F/M=2.8 kgCOD/(kgMLSS·d)、吸附池HRT= 1.0 h時(shí),AOA對(duì)TN、TP的去除率均較高,分別達(dá)到36.26%、43.80%,系統(tǒng)總?cè)コ史謩e達(dá)到45.24%、50.68%,處理效果穩(wěn)定可靠。

[1] 蔣展鵬,尤作亮,師紹琪.城市污水強(qiáng)化一級(jí)處理新工藝——活化污泥法[J].中國(guó)給水排水,1999,15(12):1-5.

[2] 張金梅,王 濤,等.生物絮凝吸附/生物接觸氧化組合工藝處理城市污水試驗(yàn)研究[J].重慶建筑大學(xué)學(xué)報(bào),2007,29(6): 101-104.

[3] 張 智,邱 維,張國(guó)慶.城市污水強(qiáng)化一級(jí)處理技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)[J].重慶環(huán)境科學(xué),2001,23(1):46-49.

[4] 謝有奎,顏 強(qiáng).污泥負(fù)荷對(duì)污水生物去除氮、磷和有機(jī)物的影響[J].重慶建筑大學(xué)學(xué)報(bào),2004,26(3):63-65.

Study on Combined Technics of AOA/Bio-contact Oxidation for Municipal Wastewater

LIU Bao-wei

(Equipment Engineering Department,Sichuan College of Architectural Technology,Deyang 618000,China)

The municipal wastewater's treatment effect of the combined process of AOA and bio-contact oxidation was studied in this paper.The results showed that AOA based on the traditional enhanced primary treatment was a stable and reliable technology with simultaneous functional of N,P's removal.The treatment effect of AOA was improved by following the bio-contact oxidation treatment.

AOA;bio-contact oxidation;municipal wastewater

X703.1

A

1674-2842(2010)01-0029-04

2009-05-18

劉保偉(1978-),男,在職碩士生,助教,主要從事給水排水和空調(diào)方面的研究。