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3.2低C/N比问题及其技术措施
根据住建部“全国城镇污水处理信息系统”数据显示,我国大部分城镇都面临着C/N比偏低的现象,多数城市污水中C/N比在3~4之间。在采用A2/O工艺处理低C/N值污水时,一般脱氮除磷效率不高,因此较难达到一级A标准。目前常用的解决措施主要从外加碳源和内碳源两方面着手。
①投加碳源:这是一种能够快速有效提高C/N值的最简单办法。为反硝化过程提供足够的碳源(如甲醇、葡萄糖、乙酸钠等)能够有效地提高脱氮效率,但长期投入显然增加污水处理成本。
②投加垃圾渗滤液:陈杰明等人对重庆市某大型污水厂投加垃圾渗滤液补充碳源方法进行了研究,当垃圾滤液的投配率为0.1%时,活性污泥不会受到垃圾滤液的毒性干扰,同时可为系统增加约15%的碳源,一方面可以解决垃圾滤料的排放问题,另一方面投入成本低,是一种较经济实用的借鉴。
③增设单元:池年平等人通过在传统A2/O工艺前端增设预缺氧池形成A-A2/O(缺氧—厌氧—缺氧—好氧)工艺得出相较于A2/O工艺脱氮除磷效果有显著的提升;A-A2/O工艺脱氮主要在预缺氧池和缺氧池完成,且两者脱氮量相当,厌氧池则可专注于除磷,是一种克服低C/N比的有效方法。例如,东莞市华骏污水处理厂(5万吨/日)采用A-A2/O工艺,将来自二沉池的回流污泥和10%左右的进水进入反硝化池,消除硝态氮对厌氧池释放磷的不利影响,强化了除磷脱氮效果,出水基本达到一级A标准限值。
④工艺优化:将传统A2/O工艺中厌氧池与缺氧池顺序调换可形成倒置A2/O工艺,通过对倒置A2/O研究,黄理辉、张杰等人发现缺氧段之前能够优先得到碳源,单位容积反硝化能力增强,反硝化效果能够得到有效地保证;同时,回流污泥经过完整的吸磷和释磷过程,除磷效果也较好。广东省佛山市某污水处理厂(20万吨/日)和宁夏石嘴山市第一污水处理厂(6万吨/日)等均采用倒置A2/O工艺对原有工艺进行升级改造和调试,保证了厌氧池的厌氧状态,强化了脱氮除磷效果,确保了出水满足国标一级A排放标准。
⑤分段进水:通过分段进水的形式可有效强化系统对原水中碳源的利用,提高对污染物的去除能力。青岛城阳污水处理厂(5万吨/日)通过分段进水的方式提高系统对原水中碳源的利用率,强化了脱氮除磷能力,并成为中国环保产业协会评出的城市污水处理达一级A标准的示范工程。改良后的生物池出水水质达到一级A 标准基础上,每天可节省电耗约672 kW˙h。
3.3低温问题及其解决措施
目前,低温低碳是我国大部分污水处理厂面临的最棘手的问题。温度对微生物细胞的繁殖、生物种群的组成、活性污泥的絮凝性能、曝气池对氧的利用效率以及水的粘度等都有较大的影响。低温显著降低硝化菌和反硝化菌的活性,严重影响脱氮除磷效果。
针对低温问题,倒置A2/O工艺也可作为缓解手段之一。张智等人]对重庆市鸡冠石污水处理厂的倒置A2/O工艺在低温脱氮除磷效果不稳定的问题进行了研究,表明低温条件下将污泥浓度提高到5500~6000mg/L、好氧池DO控制在1.2mg/L左右时,出水能够达到国标一级A标准。
A2/O-BAF是目前克服低碳氮比下的低温问题最常用工艺之一。通过后置BAF工艺,王建华等人得出A2/O-BAF工艺在低温条件下脱氮除磷能够同时取得良好的效果,不仅出水达到国家一级A标准,而且A2/O段活性污泥的平均SVI 为85.4mL/g,具有良好的沉降性。萧县城北污水处理厂(5万吨/日)于2015年采用水解酸化-A2/O-BAF工艺处理市政污水,强化了脱氮除磷效果,出水满足国标一级A排放标准。
4针对地表水IV类回用要求的A2/O工艺的典型问题及主要技术措施
4.1基于地表水IV类回用要求的A2/O工艺面临的挑战
为实现水体污染物减排目标、提高水资源循环利用率、改善河湖水环境质量及恢复水体功能,我国部分典型缺水城市(如北京市)已率先在国标基础上进一步提高对污水排放标准,将排放标准提升至北京市地方标准DB 11/809-2012(接近地表水IV类)。该标准在COD、TN、氨氮和TP等指标更加严格,这对于大部分现有污水处理厂来说,仅通过简单的工艺调整很难达到排放要求。
4.2对于地表水IV类及以上回用要求的A2/O工艺采取的主要措施
一般来说,将污水通过A2/O工艺处理至地表水IV类回用要求时,不仅要具有较高的脱氮除磷水平,还要求具有很高的有机污染物去除性能。在进水满足要求基础上,可采取的总体策略是:一方面,采用现有的二级强化,特别是新型生化强化工艺,尽可能提高二级处理段的脱氮除磷能力;另一方面,需引入深度处理工艺,尤其是以膜技术及其组合工艺为代表的深度回用水处理工艺,可将二级处理出水处理至地表水IV类或以上水质。
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