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多段A/O 工艺系统设计

2015-07-20王洪辉谢毅

资源节约与环保 2015年8期
关键词:混合液碳源硝化

王洪辉 谢毅

(中国市政工程中南设计研究总院有限公司 湖北武汉 430010)

随着污水厂出水执行一级A标准成为普遍现象,采用传统脱氮工艺解决我国北方地区的高氮污水,已很难保证出水达标。为了高效脱氮,多段A/O工艺应运而生。

1 工艺流程

图1 工艺流程图

多点进水多段A/O工艺,由数段包括1个缺氧区和1个好氧区的A/O工艺组合而成。污泥回流到系统首端,有了实现同步生物除磷,可在系统前端设置厌氧区,组成具有生物除磷功能的多段A/O工艺。原污水进过合理的分配后,多点进入各缺氧区,从而实现有机污染物和氨氮的串联去除和硝态氮的并联去除。混合液回流的设置与否,可以根据水质的实际情况自由选择。工艺流程如图1所示。

多段A/O工艺脱氮效率高的主要原因是该工艺引入了先进的后置反硝化(O/A)理论和多点进水手段,在实现后置反硝化的同时不存在外碳源穿透的隐患。

在不设混合液回流情况下,理论上出水总氮只与分配至第n段缺氧池的原污水中氨氮含量有关。因此,系统脱氮保证率高、可控性强。系统脱氮效率可按下式计算:

式中:a——原污水氨氮含量;

b——原污水总氮含量;

c——原污水BOD5含量;

r——污泥回流比。

在不设混合液回流的情况下,Qn原污水碳源可以完全用于系统除磷,可以有效提高系统的生物除磷效果。如果原污水中氮含量过高,可以开启混合液回流,进一步提高总氮的除去率,有效利用原水碳源脱氮,但除磷效果有所牺牲。有内回流时脱氮效率如下式:

式中:R——混合液回流比。

2 系统工艺设计

该工艺理论运算较复杂,设计的主要内容有系统分段数、进水流量分配、池容分配以及混合液回流比等四个方面的内容。

2.1 分段数选择

理论上该工艺分段数越多脱氮效率越高。但是分段数过多会带来运营管理、曝气量控制、缺氧好氧界线越不明等一系列问题,反而会影响硝化和反硝化效果,得不偿失。

我国北方城市污水的含氮量较高,但根据笔者的了解进水总氮含量一般不会超过100mg/L。在考虑不设置内回流、进水流量平均分配的最不利情况下,选择4段即可保证水质达标,因此工程多选择3~4段作为系统的分段数。

有时为了减小系统的分段数,简化系统,可以采用开启内回流的方式,同样可以保证出水达标。

2.2 进水流量分配

2.2.1 在不设置内回流的情况下

对于Qn的流量分配主要目标为控制总氮,其值可按下式计算:

式中:Y——出水控制总氮值。

对于Q1~Qn-1流量配主要目标为控制各段污水中的碳氮比,合理利用系统碳源利,保证外加碳源量最省。根据室外排水规范,当c/b=4时,可以认为碳源充足。则:

同时,根据水量平衡有:

联合式(3)、(4)、(5)即可得出进入各缺氧池的流量分配。

2.2.2 在设置内回流的情况下

Qn的流量分配可按下式计算:

2.3 缺氧及好氧池容积分配

2.3.1 各段污泥浓度分布

各段污泥浓度计算如下:

式中:M0——回流污泥浓度;

Mi——第i段污泥浓度;

Mn——第n段污泥浓度。

2.3.2 好氧池容积设计

好氧池容积分配主要是为了保证硝化反应充分进行,因此各好氧池容积应按照各段进水中氨氮负荷和污泥浓度,按照《城市污水生物脱氮除磷处理设计规程》进行计算。

2.3.3 缺氧池容积设计

缺氧池容积分配主要是为了保证反硝化反应充分进行,因此各缺氧池容积应按照各段硝态氮负荷和污泥浓度,按照《城市污水生物脱氮除磷处理设计规程》进行计算。

2.4 内回流比

一般情况下,混合液内回流比可控制100%以内,节约能耗的同时可以有效保证脱氮效率。

3 结语

3.1 工艺优势

脱氮效率高,就我国阶段的高氮生活污水实际情况和排放标准,通过优化设计,基该工艺本可以保证氮指标达标排放。

3.2 系统优化

可通过混合液内回流的开启与否,实现系统强化脱氮和强化除磷的选择。可优化配置原污水中有限的碳源,减少外碳源投加量。

3.3 系统配备

为了保证明确的缺氧和好氧环境,该工艺一般需配套精确曝气控制系统;为了有效的调节进水流量、外加碳源、各段池容,便于系统适应水质水量的变化,保证各种情况下的水质达标,系统应设置较完善的水质在线监测仪表。

[1]王伟,等.多段A/0工艺流量及体积分配方法与优化控制策略.北京工业大学学报,2009.2.

[2]高俊发,等.分段进水多级A/O生物脱氮工艺设计研究.环境工程,2007,12.

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