污泥减量HA-A/A-MCO工艺的除磷特性★

左 宁 白 雪

(1.重庆交通大学西南水运工程科学研究所，重庆 400012； 2.华润置地(重庆)有限公司，重庆 400014)

污泥减量HA-A/A-MCO工艺的除磷特性★

左 宁1白 雪2

(1.重庆交通大学西南水运工程科学研究所，重庆 400012； 2.华润置地(重庆)有限公司，重庆 400014)

针对国内外开发的大多数污泥减量技术都存在着脱氮除磷效率低下的难题，研发了一种具有提高除磷脱氮效能的污泥减量新工艺——HA-A/A-MCO工艺，采用水解酸化污水与释磷污泥的混合液刺激磷的厌氧释放并辅以外排富磷污水进行化学固定的方式除磷，通过试验研究，得出了一些有价值的结论。

低污泥产率，厌氧释磷，富磷污水

目前，国内外基于不同原理开发的污泥减量技术都存在或多或少的缺陷[1,2]，其中最显著的问题就是脱氮除磷效率低下，特别是磷。随着当前富营养化问题的日趋严峻，氮和磷的去除问题就必然成为了污水处理过程中的关键任务，在保证污水处理效率、特别是氮磷脱除效果的前提下进行污泥的减量化是污泥减量技术亟须解决的难题。

磷是有限的且无法再生的资源，如何使之可持续的利用也是一个亟待解决的难题[3,4]。从排放的污水中流失掉的磷不仅会浪费磷资源，还会加快水体的富营养化。因此，降低污水中磷的排放量就变得尤为重要。

针对污泥减量技术中氮、磷去除能力低和城市污水中磷亟待减少排放这两个问题，作者通过排除厌氧富磷污水实现磷的化学去除，研发了一种能够增强氮磷去除效率的污泥减量工艺——HA-A/A-MCO，通过研究发现此工艺具有较低的污泥产率。本论文是考察该工艺在低污泥产率条件下的除磷特性。

1 试验工艺和方法

1.1 除磷脱氮HA-A/A-MCO污泥减量工艺

HA-A/A-MCO工艺流程见图1。

该系统由水解酸化池、厌氧释磷池、缺氧池、多级串联接触曝气池、二沉池、侧流沉淀池和化学除磷池组成，装置由PVC材料制成，水解酸化池有效容积50 L，HRT=2.5 h；厌氧池、缺氧池有效容积均为30 L，HRT=1.5 h；多级串联接触曝气池分成三个区：第一个区为细菌培养区，其有效容积为15 L，HRT=0.5 h～0.75 h；第二个区为原生动物生长区，其有效容积为30 L，HRT=1.5 h；第三个区是后生动物生长区，其有效容积为40 L，HRT=2 h；多级串联接触曝气池在池底通过空气压缩机充氧进行微孔曝气，在第二区和第三区装填有组合式生物填料，填充比为35%。侧流沉淀池主要用于为化学除磷提供必需的厌氧释磷液，HRT=1 h；二沉池为辐流式，HRT=1 h。

原污水和少部分厌氧释磷污泥通过回流泵泵回水解酸化池，实现挥发性脂肪酸的分解和污泥的减量化。水解后含高浓度挥发性脂肪酸的上清液和脱氮后的反硝化液一并进入厌氧池，在挥发性脂肪酸的作用下，实现聚磷菌高效释磷，并得到高浓度的磷释放液。根据厌氧磷释放液中磷的浓度，将进水量约为13%的释磷液导进化学除磷池完成磷的化学去除，形成的化学污泥进行回收磷。完成磷释放后的混合液和回流污泥、好氧硝化液一并进入缺氧池实现反硝化脱氮，去氮后的混合液和除磷液一起导入多级串联接触曝气池，实现脱碳、氮的氨化和硝化及好氧吸磷，在此池内可以通过改变水力停留时间、溶解氧浓度、有机物浓度和填料的填充比来提高较高等级微生物的生长密度，并延长食物链，利用微生物的捕食作用实现污泥量的减少，经过多级串联接触曝气池处理后的混合液最后通过二沉池沉淀排放出水。

HA-A/A-MCO系统进水流量20 L/h；多级串联接触曝气池三个区的溶解氧浓度分别为0.5 mg/L～1.0 mg/L,1.0 mg/L～1.5 mg/L和1.0 mg/L～1.5 mg/L；反硝化脱氮液回流比、硝化液回流比、厌氧释磷污泥回流比和污泥回流比分别为0%,150%,2%和40%。

1.2 水质与测试方法

实验用水为重庆大学校园生活污水兑加一定量自来水、再添加部分奶粉、葡萄糖、淀粉、KH2PO4、无水Na2CO3和NH4Cl制成，实验用水水质与测试方法详见表1。

表1 实验水质指标与测试方法

2 试验结果

2.1 挥发性脂肪酸(VFA)转化情况

图2给出了HA-A/A-MCO工艺在水解酸化池有厌氧释磷污泥回流和没有释磷污泥回流两种工况下，每个反应段的VFA变化。

从图2中结果可以看出，原废水经过水解酸化池转化后，挥发性脂肪酸由58 mg/L增加到了114 mg/L。在经历后续的厌氧过程后仅剩余22 mg/L，即在厌氧过程中消耗掉92 mg/L。将原废水流量2%的厌氧释磷污泥回流至水解酸化池与原废水进行混合酸化处理，水解酸化产生275 mg/L的挥发性脂肪酸经过厌氧过程后剩余44 mg/L，即厌氧过程中消耗掉231 mg/L。再经过缺氧过程后，反应系统内几乎没有挥发性脂肪酸剩余。

2.2 侧流除磷HA-A/A-MCO系统磷的去除效果

本研究通过每隔一天测试一次反应器进水、水解池、侧流沉淀池上清液、缺氧池和多级串联曝气池三个区内的磷浓度，对比了在水解池有厌氧释磷污泥回流和没有释磷污泥回流两种工况下该工艺的除磷效率，结果如图3所示。

从图3结果可知，在水解池有厌氧释磷污泥回流(回流比2%)的情况下，当进水中总磷(TP)浓度在7 mg/L～13 mg/L范围时，经水解处理污水和释磷后的上清液中磷的总浓度为11 mg/L～19 mg/L。厌氧释磷的浓度高达51 mg/L～64 mg/L，平均浓度为58 mg/L。从该系统的运行方式可以看出，需要将一小部分厌氧释磷液经侧流沉淀池导入化学除磷池以实现化学除磷，这是造成缺氧池中TP浓度(均值47 mg/L)比厌氧池低的主要原由。经历缺氧反应的混合液和化学除磷清液一并混合进入多级串联接触曝气池的三个区，进行磷的好氧吸收。好氧1区中吸磷量较少，只有缺氧池出水TP量的大约10%，可能是因为细菌培养区的运行条件不利于聚磷菌的增长繁殖。好氧2区和好氧3区的吸磷量大幅提高，其中好氧2区出水TP浓度约11.6 mg/L～15 mg/L，好氧3区(也就是反应系统处理出水)出水中TP浓度约0.34 mg/L～0.58 mg/L，平均浓度约0.43 mg/L，能够达到GB 18918-2002城镇污水处理厂污染物排放标准中一级A标准要求。由此表明，在多级串联曝气池的原生动物生长区和后生动物生长区存在着一定量的聚磷菌，并且高等级微生物不会吞噬聚磷菌，也不会影响系统的除磷效率。

3 结语

HA-A/A-MCO污泥减量工艺运行结果表明，在回流比为2%的厌氧释磷污泥与原污水一并水解的情况下，处理产生的挥发性脂肪酸能导致磷的释放量达到58 mg/L，当侧流除磷液为原污水量13%、化学除磷池出水磷浓度约为5 mg/L时，反应装置的出水TP≈0.44 mg/L，能够达到GB 18918-2002城镇污水处理厂污染物排放标准中的一级A标准要求。

[1] 左 宁，吉芳英，黄力彦.污泥减量工艺:HA-A/A-MCO的好氧脱氮机制分析[J].中国给水排水，2010，26(5)：16-20.

[2] 王 琳，王宝贞.污泥减量技术的新进展[J].污染防治技术,2000,13(1):48-50.

[3] Yuansong wei,Renze T.Van Houten.Minimization of excess sludge production for biological wastewater treatment[J].Water research,2004,7(2003):4453-4467.

[4] 刘颐华.我国与世界磷资源及开发利用现状[J].磷肥与复肥,2005,20(1):1-10.

[5] 刘颐华.我国与世界磷资源及开发利用现状(续)[J].磷肥与复肥，2005，20(6)：9-12.

Characteristics of phosphorus removal about sludge reduction HA-A/A-MCO process★

ZUO Ning1BAI Xue2

(1.SouthwestWaterwayEngineeringScienceInstitute,ChongqingJiaotongUniversity,Chongqing400012,China;2.HuarunLand(Chongqing)LimitedCompany,Chongqing400014,China)

According to the problems of domestic and foreign development of majority of sludge reduction technologies faced lower nitrogen and phosphorus removal efficiency, this paper researched and development of a sludge reduction new technology of HA-A/A-MCO process with an improved phosphorus removal sludge reduction technology, using the mixed liquor of hydrolysis acidification sewage and phosphorus release sludge stimulated the anaerobic phosphorus release with excretion phosphorus waste water to chemical fix way to phosphorus removal, through the experimental research, obtained some valuable conclusions.

lower sludge yield, anaerobic phosphorus release, phosphorus waste water

1009-6825(2014)35-0143-02

2014-10-09

左 宁(1980- )，女，副研究员; 白 雪(1984- )，女，助理工程师

X703.1

A

★：重庆市教委科学技术研究项目(项目编号：KJ130420)；重庆市基础与前沿研究计划项目(项目编号：cstc2013jcyjA20013)