AOA/接触氧化处理城市污水研究

刘保伟

(四川建筑职业技术学院设备工程系,四川德阳618000)

AOA/接触氧化处理城市污水研究

刘保伟

(四川建筑职业技术学院设备工程系,四川德阳618000)

研究了AOA/生物接触氧化法组合工艺处理城市生活污水的效果。试验结果表明:建立在传统絮凝吸附强化一级处理基础上的AOA是一项稳定可靠的,具有同步除磷脱氮功能的工艺。后接生物接触氧化使AOA的处理效果得到完善和提高。

AOA;生物接触氧化;城市生活污水

强化一级处理[1]对SS、COD、TN等均有一定处理效果,将生物膜串联在生物絮凝吸附强化一级处理之后联合处理城市污水利用也已成为强化一级处理的热点方向。围绕传统除磷机理与生物絮凝吸附技术,本试验在生物絮凝吸附强化一级处理中添加厌氧池,称之为AOA工艺,后接生物接触氧化池对其进行补充,形成“AOA-生物接触氧化池系统”,基于分段处理的基本原理,充分利用高负荷段的生物絮凝吸附和低负荷的生物膜过滤而形成一种高效、低耗的新型一体化处理工艺。

1 工艺流程与装置

AOA-生物接触氧化组合工艺流程见图1,装置结构见图2。

图1 工艺流程

2 试验安排

2.1 试验水质

该试验进水为重庆某大学宿舍区的生活排水管道出水,其水质情况见表1。试验最终出水按城镇污水处理厂出水指标最高允许排放浓度(GB18918 -2002)中的一级标准的B标准进行考核。

2.2 试验安排

AOA正常运行过程中,Q=1.0～2.0 m3/d,再生池DO=2 mg/L,絮凝吸附池中通过搅拌器及进水携带氧气,搅拌器搅拌强度为60 r/min,DO控制

图2 装置结构图

在0.2 mg/L左右,厌氧池也通过水下推动器混合均匀,DO保持0 mg/L左右,污泥回流比为100%,生物接触氧化池的气水比为5:1。污泥龄维持在8d左右。接触氧化池每15天做一次反冲洗,根据不同工况,絮凝吸附池污泥浓度在600～1500 mg/L。

影响试验效果的参数较多,本试验在生物絮凝吸附/生物接触氧化处理城市污水研究[2]的基础上选择吸附池HRT、吸附池污泥负荷F/M作为试验参数,吸附池 HRT分别取水平为0.75、1.0、1.5 h,吸附池F/M分别取水平1.8 kgCOD/(kgMLSS· d)、2.8kgCOD/(kgMLSS·d)、3.8kgCOD/ (kgMLSS·d)。通过调节进水及添加葡萄糖控制参数,具体工况参数如表2所示。每个工况运行一周左右。

表1 试验期间进水水质情况 mg/L

表2 不同工况参数

3 装置对污染物的去除效果分析

3.1 装置对SS的去除效果分析(见图3)

对于SS,AOA出水平均去除率为73.98%,总去除率平均为86.44%,呈稳定状态,出水基本满足GB18918-2002一级B标准中关于SS的规定。但B段去除率与反冲洗关系密切,工况2结束后反冲洗,致使工况3处理率快速下降,直到工况4接触氧化池中的生物膜进一步成熟,处理效果达到最佳,工况4之后反冲洗对处理效果略有影响,工况6时由于生物膜已饱和,生物膜内部大量非活性细小悬浮物分散在水中,处理效果变差,经过反冲洗,工况7效果回升。以上试验结果说明若之前B段处理效果好,则反冲洗会一定程度地减低处理率;若之前B段处理效果较差,反冲洗有利于清理B段生物构成,去除其中拦截的大量悬浮物质,提高去除率[3]。

3.2 装置对COD的去除效果分析(见图4)

图3 不同工况下SS的处理效果

对于COD,AOA出水平均去除率为68.07%,总去除率平均为83.63%。当吸附池 F/M=2.8 kgCOD/(kgMLSS·d)时,AOA对COD的去除率各工况普遍较高,介于70%～76%之间。说明装置具备一定的抗冲击负荷能力。系统中COD的去除主要依靠AOA的污泥絮凝吸附及生物新陈代谢。

图4 不同工况下有机物的处理效果

图5 不同工况下NH+4-N去除率

在试验开始阶段,吸附池F/M=1.8 kgCOD/ (kgMLSS·d)时,AOA出水COD随进水浓度波动较大,B段出水相对比较稳定;随着吸附池HRT的增大,AOA去除率呈上升趋势,但B段去除率呈下降趋势,综合而言总去除率呈下降趋势,后期略回升。试验中期吸附池F/M=2.8 kgCOD/(kgMLSS ·d)时,进水波动大,但AOA、B段出水均较稳定, AOA对COD的去除率普遍较高,为70%～76%,说明装置稳定程度有一定的提高;随着吸附池HRT的增大,AOA去除率呈下降趋势,B段去除率呈上升趋势,而总去除率较平稳。在试验后期吸附池F/ M=3.8 kgCOD/(kgMLSS·d)时,进水COD较稳定,随着吸附池 HRT的增大,AOA去除率呈上升趋势,B段去除率呈下降趋势,总去除率较平稳。说明系统平稳运行后,在COD处理方面,AOA与B段是互补的,有利于系统有机污染物的稳定去除,装置已经具备一定的抗冲击负荷的能力。

3.3 装置对NH+4-N的去除效果分析(见图5)

AOA对NH+4-N平均去除率为26.28%,总去除率平均为43.73%。吸附池F/M=3.8 kgCOD/ (kgMLSS·d)、吸附池 HRT=1.5h时,AOA对N H+4-N的去除率最高,达到39.42%;系统NH+4-N平均去除率最高发生在吸附池F/M=2.8 kgCOD/ (kgMLSS·d)、吸附池 HRT=1.5h,为72.65%。系统中NH+4-N的去除主要依靠在AOA及B段好氧环境下的充分硝化。

在试验开始阶段,吸附池F/M=1.8 kgCOD/ (kgMLSS·d)时,AOA出水NH+4-N随进水浓度波动较大,而B段出水相对比较稳定,HRT增大, AOA去除率变化较小,而B段及系统去除率均先减小后增大;试验中期吸附池F/M=2.8 kgCOD/ (kgMLSS·d)时,进水波动大,但随着吸附池 HRT的增大,AOA、B段处理效果明显优化,装置稳定程度有一定的提高。试验后期吸附池F/M=3.8 kg-COD/(kgMLSS·d)时,进水NH+4-N较稳定,随着吸附池HRT的增大,AOA和总去除率均呈上升趋势,B段去除率略下降继而上升。总体而言,吸附池F/M一定时,吸附池 HRT从0.75 h延长到1.0 h的去除率较从1.0 h到1.5 h的去除率上升幅度小,甚至出现并未上升反而减小的现象,说明吸附池HRT大于1.0 h时,系统脱氨潜力较大。其中工况9,即吸附池F/M=3.8 kgCOD/(kgMLSS·d)、吸附池HRT=1.5 h时,AOA去除率达到最大;工况6,即吸附池F/M=2.8 kgCOD/(kgMLSS·d)、吸附池HRT=1.5 h时,装置总去除率达到最大。

3.4 装置对TN的去除效果(见图6)

试验期间原水 TN一般为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,平均去除率为26.36%,B段出水19.35～49.31 mg/L,平均41.24mg/L,平均去除率为24.85%,总去除率平均为44.16%。系统中TN的去除主要依靠AOA好氧缺氧的硝化反硝化及B段的接触氧化池作用[4]。

图6 不同工况下TN去除率

对于TN,当吸附池F/M=1.8～2.8 kgCOD/ (kgMLSS·d)时,AOA处理率的最大峰值出现在吸附池HRT=1.0 h处,当吸附池F/M=3.8 kg-COD/(kgMLSS·d)时,随着吸附池 HRT的增大, AOA去除率呈增大趋势。吸附池 F/M=2.8 kg-COD/(kgMLSS·d)时,AOA系统对TN的去除率总体最高,为24%～36%。当吸附池 F/M=3.8 kgCOD/(kgMLSS·d)时,随着 HRT增大,TN去除率增大幅度大,在18%～40%之间。

3.5 装置对磷的去除效果(见图7-8)

试验期间原水 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,平均去除率为32.83%,B段出水2.98～3.98 mg/L,平均3.44 mg/L,平均去除率为16.23%,总去除率平均为43.83%。

图7 不同工况下TP去除率

图8 不同工况下PO3-4-P去除率

试验期间原水 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,平均去除率为29.25%,B段出水3.06～4.36 mg/L,平均3.68 mg/L,平均去除率为1.74%,总去除率平均为30.50%。系统中PO3-4-P的去除主要依靠A段厌氧、好氧环境的变换,并及时排泥。

当吸附池 F/M=1.8 kgCOD/(kgMLSS·d)时,随着吸附池HRT增大,AOA中TP去除率逐渐增大,B段去除率呈下降趋势,系统在吸附池HRT=1.0 h时隐约出现一个最小峰值;当吸附池F/M=2.8～3.8 kgCOD/(kgMLSS·d)之间时, AOA对TP的去除率在HRT为1.0 h时出现较大峰值,同时B段出现较小峰值。AOA中PO3-4-P的去除规律基本与TP类似,说明AOA去除的TP中大部分为PO3-4-P。AOA对溶解性磷的去除率都低于对TP的去除率,这说明污水中的一部分颗粒性磷通过污泥的絮凝吸附和沉淀作用被去除[4]。

试验中B段PO3-4-P的去除量较少甚至出现增多,说明B段对 PO3-4-P去除效果可以忽略。但B段中TP去除率与PO3-4-P的去除率相差较大,这说明B段中主要通过过滤去除颗粒性磷,处理的关键在于过滤的效果。因此接触氧化池填料层的反冲洗对B段TP去除影响较大,若长时间不进行反冲洗,生物膜老化,大量渣滓及絮状物携带颗粒性磷进入出水,使得处理效果变差,反冲洗清洗滤料,有利于颗粒磷的拦截去除。

4 结论

4.1 建立在传统絮凝吸附强化一级处理基础上的AOA是一项稳定可靠的,具有同步除磷脱氮功能的工艺,后接接触氧化使AOA的处理效果得到完善和提高;

4.2 Q=1～2 m3/d,再生池DO=2 mg/L,厌氧池DO=0 mg/L,絮凝吸附池DO=0.2 mg/L,SRT= 8 d时,SS出水基本满足 GB18918-2002一级B标准;AOA对COD平均去除率为68.07%,总去除率平均为83.63%,具备一定的抗冲击负荷的能力;吸附池F/M=2.8 kgCOD/(kgMLSS·d)、吸附池HRT= 1.0 h时,AOA对TN、TP的去除率均较高,分别达到36.26%、43.80%,系统总去除率分别达到45.24%、50.68%,处理效果稳定可靠。

[1] 蒋展鹏,尤作亮,师绍琪.城市污水强化一级处理新工艺——活化污泥法[J].中国给水排水,1999,15(12):1-5.

[2] 张金梅,王 涛,等.生物絮凝吸附/生物接触氧化组合工艺处理城市污水试验研究[J].重庆建筑大学学报,2007,29(6): 101-104.

[3] 张 智,邱 维,张国庆.城市污水强化一级处理技术及发展趋势[J].重庆环境科学,2001,23(1):46-49.

[4] 谢有奎,颜 强.污泥负荷对污水生物去除氮、磷和有机物的影响[J].重庆建筑大学学报,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

刘保伟(1978-),男,在职硕士生,助教,主要从事给水排水和空调方面的研究。