循环式活性污泥法在污水处理中的应用研究

2019-02-25唐横深圳市深水松岗水务有限公司

节能与环保 2019年1期

文_唐横深圳市深水松岗水务有限公司

1 循环式活性污泥法的基本特点和工作原理

1.1 循环式活性污泥法的基本特点

循环式活性污泥法的工艺实际上是对污染物进行降解处理的一种方法，即经历了好氧、缺氧到厌氧的交替变化，现将其主要特点进行总结如下：

第一，工艺流程简单，便于操作。在应用运行中所需处理的构筑物并不多。第二，优势明显，荷载力强。该处理方法应用中，曝气池具有完全混合式和推流式两大明显优势，且盛水量巨大，当所需处理的水质出现较大波动时，其抗冲击负载能力强。第三，脱氮除磷效果快，抑制不利菌生长效果好。利用调节曝气和间歇时间的方法，为污水在反应池内的反映创造条件，加速好氧和厌氧的交替反应，使脱氮除磷效果提高，从而有效抑制不利菌群的生长。第四，设备耗损严重，成本支出大。在循环式活性污泥处理法应用中，设备的应用并不能保证随时运行，其闲置率非常高，应用中出现耗损也很大，因而需要经常性的进行修理养护，而这部分维修成本是非常高的，在一定程度上削减了企业的经济效益。

1.2 循环式活性污泥法的工作原理

循环式活性污泥法（CAST）是在传统的SBR工艺基础上优化改良而来的一种新型工艺，与传统的SBR工艺不同的是，它新增了生物选择区和污泥回流两道工序，进而使循环式活性污泥法在具体应用中产生了厌氧区、兼氧区和好氧区，并经过与传统的A2/O工艺和SBR工艺等各种优势的结合，是循环式活性污泥法在具体应用中的生物脱氧除磷效果更加突出。该工艺在工作中通过不同微生物在所负荷环境不同的状况下，根据其增殖速度的不同和废水生物脱氮出磷机理，该处理方法的耐冲击负荷能力和脱氮除磷成效都相对提高。循环式活性污泥法的应用中，各厂应结合自身的基本情况和使用需求来自行设定运行周期，通常情况下4h；进水—曝气阶段2h；完成生物降解过程；经过1h沉淀待待处理物处于静止状态后，再将泥水做分离处理，滗水时间为1h。需要注意的是，为了实现污水处理工作的循环连贯生产，通常设置四个池连续工作。具体工艺流程如图1所示。

2 某污水处理厂应用循环式活性污泥法的工程概况

某污水处理厂，其污水处理设计方案是由市设计院设计的，预期处理能力为20万m3/d。整个工程共分为两个阶段，一期工程和二期工程的污水处理能力均设计为10万m3/d，目前均已投入使用。其中二期工程主要负责处理该市的城市生活污水的处理，已于2014年投入使用。现以二期工程的应用情况为例做简单分析：二期工程中的污水处理构筑物共建设了16组循环式活性污泥处理生化反应池，根据处理能力，每个池子的运行周期为4h，包括进水—曝气2h，沉淀1h，滗水1h，该系列操作具有连续性。其冲水比设定为0.33，污泥回流比设定为20%。此方案设计的出水指标，依据的是《污水综合排放标准》（GB18918-2002）一级B标准和该省《地方标准污染物排放限值》一级水质排放标准。

3 循环式活性污泥法在污水处理中的应用效果分析

3.1 DO浓度控制对处理效果的影响

循环式活性污泥法在反应池中的应用可分为三个区域，包括生物选择区、兼氧区和反应区，其各部分功能不同，循环式活性污泥法的应用工艺和传统的A2/O工艺一样，都是分区控制。在具体应用中，三个区域的DO浓度设定是不相同的，应进行梯度设置，依次控制在小于0.3mg/L、0.5mg/L和1.5～2.5mg/L，这样反应池中就可同步实现硝化和反硝化反应、聚磷菌厌氧释放和好氧的吸收，这也是该工艺脱氮除磷效果明显的一个重要原因。

在某工厂中，循环式活性污水法的应用中，其工艺的应用也是4小时一个周期，生物选择区、兼氧区和反应区的DO浓度均采用前述设定标准，其中反应区的DO浓度采取分阶段限制性曝气的控制方法。

（1）进水—曝气前30s，DO浓度不大于0.5mg/L，有效实现了污水和活性污泥的充分拌和和吸附，反应效果良好。

（2）进水—曝气后30s，DO浓度在0.5～1.0mg/L之间，碳化反应程度加剧，混合物中的BOD5降解速度提升，该阶段主要进行硝化反应。

（3）硝化反应1h内，DO浓度在1.0～2.0mg/L之间，这一阶段的反应时间应保持，一方面能确保碳化反应和硝化反应更充分；另一方面也能有效降低聚磷菌的外部释放。分阶段曝气控制的实施，能更好地促进脱氮反应的完成。

3.2 污泥浓度与脱氮除磷效果的关系

进水污泥符合（F/M）是污水处理厂设计和运行的重要指标。当F/M设计值加大时，NH3-N的去除效果会大大下降；当F/M值减小时，相应的NH3-N去除能力会明显提高。这主要是由于当F/M值增加时，碳化反应时间也会随之提高，而硝化反应时间则相对变少，而其反应时间对脱氮效果是造不成直接影响的。

在某污水处理厂中，F/M值设定为0.06kg BOD5/（kgMLSS·d），因为它的进水浓度相对较高，且内含的微生物环境复杂，因此，COD设计为250～400mg/L，NH3-N和TP的值设计为25～40mg/L和4～8mg/L，且由于其地理位置的特殊性，在污水处理过程中还会受到海水涨潮的影响。这就要求在进水处理中必须严格控制好MLSS量，以提升循环式活性污泥法的处理能力和抗冲击力。当MLSS量不同时，其对污水厂的水处理能力就会产生直接影响。现通过三种差异化设定来进行具体的应用效果分析：

（1）当污泥浓度在2500～3500mg/L，MLVSS/MLSS比值设定在40%左右时。因MLSS值的设定偏低，因此不利于出水NH3-N的有效去除，而要使NH3-N符合出水标准，如曝气时长不能延长时，则应加大DO浓度，一般设定在2.5～4.0mg/L之间即可。反之如曝气量大的过大，也会造成剪切力增强，如不及时进行处理极易使污水中的微生物絮体结构被损坏，对循环式活性污泥法应用的工艺效果产生一定的不利影响，特别是在硝化和反硝化反应过程中，DO浓度直接影响着NH3-N和HTP的去除率。

（2）当污泥浓度在4000～5500mg/L，MLVSS/MLSS比值设定在45%左右时。因MLSS设定值有所提升，因而污水中的微生物数量也会随之变多，相对第一种设定则更容易分解出水出达标的NH3-N，且在实际应用中发现，这种设定DO浓度控制的成本并不高，通常在1.0～1.2mg/L之间。更为重要的是，MLSS值的增加，使系统抗异常水样和海水冲击力都有了相应提高，大大增加了体系的稳定性。而DO浓度对TP的去除率也达到了很好的效果。

（3）当污泥浓度在6000～8000mg/L，MLVSS/MLSS比值设定在50%左右时。我们都知道DO的浓度低时更有利于提升污泥体系的稳固性，同时体系内的微生物絮体和结构都相对增加并趋于稳定，有利于硝化和反硝化反应及聚磷菌的繁殖。因此，DO值设定最好不大于1.0mg/L。经应用分析得出，装置在低DO浓度、高污染浓度下生产，出水NH3-N和TP两项指标都远超设定标准，取得较好的应用成效，观察可见，这种设定下的出水更清澈，抗冲击力也大大提升，特别对恶劣进水条件的污水处理效果更好，较为适用该厂的污水处理应用。而在这种设定模式中，污泥浓度加大，F/M负荷能力下降，工艺难度提升，尤其在DO浓度控制方面更显困难，极易使活性污泥中产生营养不均衡、内含微生物解体、活性污泥老化等问题，反应到我们的肉眼上，就能看到池面泥絮漂浮，在滗水中也会有一些会流出来，这样在检测中出水SS值就会高于设定标准，并会在一定程度上给出水NH3-N和磷指标造成影响；而DO浓度下降时，则活性污泥中会出现缺氧状况，我们能看到污泥变黑，污泥活性也会随之受到影响，并严重影响出水指标。由此可知，循环式活性污泥法在高污泥浓度下英语时，更应控制好DO的浓度及其平稳性，这些问题仍有待我们做进一步的实验研究。