污水處理廠生物脫氮除磷工藝的改良

污水處理廠生物脫氮除磷工藝的改良

0工藝比較及應(yīng)用前景近年來，由于水體富營養(yǎng)化程度高，脫氮和磷泵技術(shù)面臨著緊迫的任務(wù)。在這種情況下，國內(nèi)外開發(fā)了多種脫氮和磷泵技術(shù)，尤其是巴氏脫氮工藝、a.o工藝、a2.o工藝等。尤其是a.o工藝和a2.o工藝。為降低污水處理廠出水的含氮磷量,因此建議對上述工藝加以改良,以提高生物脫氮除磷的效率。(1)對缺氧池和厭氧池采用分點進水方式,使缺氧池中的反硝化和厭氧池的生物除磷效果達到最佳。(2)采用混合液內(nèi)回流形式,提高系統(tǒng)生物脫氮效率。(3)采用污水完全硝化,確保出水水質(zhì)達到氨氮排放指標。根據(jù)以上要求,提出改良倒置A2/O工藝,其流程見圖1。1厭氧池+處理(1)混合液內(nèi)回流混合液內(nèi)回流是為了提高污水反硝化率,以達到提高生物脫氮效率而符合我國污水排放標準的目的。(2)缺氧池與厭氧池的倒置將缺氧池放在厭氧池前面,回流污泥、混合液和部分污水先進入缺氧池,回流污泥和混合液中的硝酸鹽在此進行反硝化,以確保后邊的厭氧池處于絕對厭氧狀態(tài),加強了對磷的去除效率。(3)污水全部硝化由于硝化反應(yīng)主要取決于泥齡,所以要嚴格控制硝化的程度,按完全硝化進行設(shè)計。確保出水水質(zhì)完全達到氨氮出水指標。(4)部分污水(aQ)進入缺氧池,部分污水(bQ)進入?yún)捬醭?分別為反硝化和生物除磷提供碳源,分配系數(shù)a和b根據(jù)水質(zhì)條件計算確定,原則是脫氮除磷效果最佳。2工藝設(shè)計計算該工藝以泥齡θc進行設(shè)計計算。2.1好氧池容積、中水液揮發(fā)性懸浮固體的設(shè)計好氧池容積計算的公式為:Vh=QθcY(S0?Se)Xv(1+Kdθc)(1)Vh=QθcY(S0-Se)Xv(1+Κdθc)(1)式中Vh——好氧池容積m3;Q——設(shè)計流量m3/h;θc——設(shè)計污泥齡d;Y——BOD5污泥產(chǎn)率系數(shù)kg/kg;Se——出水的BOD5mg/L;S0——進水的BOD5mg/L;Kd——衰減系數(shù)d-1;Xv——混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度mg/L。由于Q、Se、S0是設(shè)計初始條件,在設(shè)計前已經(jīng)確定,因此只需計算θc、Kd、Y、Xv即可算出Vh。2.1.1硝化菌生長周期f本工藝要求污水完全硝化,則污泥齡θc根據(jù)硝化的要求確定,因硝化菌是生長緩慢的自養(yǎng)菌,世代周期長,所以好氧池的泥齡必須大于硝化菌的世代周期,其計算公式為:θc=f1μ0(2)θc=f1μ0(2)式中θc——滿足硝化要求的設(shè)計泥齡d;f——修正系數(shù),取值范圍2.0～3.0;μ0——硝化菌比生長速率。硝化菌比生長速率計算公式為:μ0=0.47×1.103(T?15)(3)μ0=0.47×1.103(Τ-15)(3)式中T——設(shè)計污水溫度,應(yīng)按冬季平均水溫考慮,北方通常取10℃,南方可取11～12℃。2.1.2浮固體xv值的確定混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度可按式(4)計算:Xv=f?Xh(4)Xv=f?Xh(4)式中f——系數(shù),取值范圍為0.7～0.8;Xh——混合液懸浮固體濃度mg/L;有初沉池取2.5～3.5mg/L;無初沉池取3.5～4.5mg/L。2.1.3u3000織物上懸浮固體溫度值的計算參照國外計算公式,并結(jié)合我國具體情況,污泥產(chǎn)率系數(shù)可由公式(5)計算:Y=k×0.6(NssS0+1)?0.072×0.6θc×FT1+0.08θc×FT(5)Y=k×0.6(ΝssS0+1)-0.072×0.6θc×FΤ1+0.08θc×FΤ(5)式中K——結(jié)合我國具體情況增加的修正系數(shù),取值范圍為0.8～0.9;Nss——進水懸浮固體濃度mg/L;FT——溫度修正系數(shù)。溫度修正系數(shù)可由公式(6)計算:FT=1.072(T?15)(6)FΤ=1.072(Τ-15)(6)式中T——設(shè)計水溫,與污泥計算取值相同。2.1.4污水溫度的修正衰減系數(shù)Kd在20℃時的通常取0.04～0.075,而Kd應(yīng)按當?shù)囟竞拖募镜奈鬯疁囟燃右孕拚?修正公式為公式(7):KdT=Kd20θ(T?20)T(7)ΚdΤ=Κd20θΤ(Τ-20)(7)式中KdT——T℃時的Kd值d-1;Kd20——20℃時的Kd值d-1;θT——溫度系數(shù),通常取1.02～1.06。2.2u30001+r+r-adrxh的制備工藝缺氧池容積可由公式(8)計算:Vq=1000NT(1+r+R?a)DNR×Xh(1+r+R)(8)Vq=1000ΝΤ(1+r+R-a)DΝR×Xh(1+r+R)(8)式中Vq——缺氧池容積m3;NT——需要去除的硝酸鹽氮量kg/d;DNR——反硝化速率kg/kg·d;Xq——混合液懸浮固體濃度mg/L;r——混合液內(nèi)回流比,取值范圍200%～400%;R——污泥回流比,取值范圍50%～100%;a——進水分配系數(shù)。2.2.1進水總氮量dNT可由公式(9)計算NT=N0?Nw?Ne(9)ΝΤ=Ν0-Νw-Νe(9)式中N0——進水總氮量kg/d;Nw——隨剩余污泥排放而去除的氮量kg/d;Ne——隨處理水排放挾走的氮量kg/d。2.2.2抗硝化率dnr的確定反硝化速率與溫度有關(guān),水溫越高,反硝化速率越大,其值可由圖2查出。2.3厭氧池停留時間厭氧池容積按水力停留時間計算,其值可按公式(10)計算Vy=Q?t(10)Vy=Q?t(10)式中Vy——厭氧池容積m3;t——水力停留時間h。根據(jù)大量實踐,厭氧池實際停留時間≮0.75h。隨著時間的延長,費用增加過多,對聚磷菌的生長過程也不利,所以水力停留時間不宜超過2h。2.4增加氧除磷設(shè)施缺氧池和厭氧池容積之和不宜超過好氧池,當計算結(jié)果超過時,應(yīng)減少缺氧池的容積,帶來的對除磷的不利影響根據(jù)具體情況解決,達不到出水要求時可增加化學(xué)除磷設(shè)施。3進水總氮濃度計算改良倒置A2/O脫氮工藝物料平衡見圖3。根據(jù)物料平衡可以得出:進水總氮量=反硝化氮量+微生物同化作用消耗氮量+出水氮量Q?TN=(r+R)?Q?SNOX+0.05Q?(S0?Se)+Q?SNOX(11)Q?ΤΝ=(r+R)?Q?SΝΟX+0.05Q?(S0-Se)+Q?SΝΟX(11)經(jīng)整理得出:SNOX=TN?0.05(S0?Se)1+r+R(12)SΝΟX=ΤΝ-0.05(S0-Se)1+r+R(12)式中SNOx——出水硝酸鹽濃度mg/L;TN——進水總氮濃度mg/L。則該工藝脫氮效率為:f=1?SNOXTN(13)f=1-SΝΟXΤΝ(13)把(12)式代入(13)式,經(jīng)整理得:f=r+R1+r+R+0.05(S0?Se)(1+r+R)TN(14)f=r+R1+r+R+0.05(S0-Se)(1+r+R)ΤΝ(14)式中f——工藝脫氮效率。由(14)式可知,改良倒置A2/O生物脫氮系統(tǒng)的脫氮效率f與總回流比r+R有關(guān)?？偦亓鞅萺+R越大,脫氮效率越高。以一般城市污水水質(zhì)為例,即R=100%,r=300%,S0=200mg/L,Se=20mg/L,TN=40mg/L時,脫氮效率f=84.5%。如果考慮在二沉池發(fā)生反硝化也可去除一定量的NO-3-N,則系統(tǒng)的脫氮率比理論計算值略高一些。4缺氧池3-總量入氧生物處理的優(yōu)化根據(jù)國內(nèi)外污水生物脫氮的理論與實踐,為了實現(xiàn)缺氧池理想的反硝化,進入缺氧池的BOD5總量與進入缺氧池的NO-3-N,總量比值≮3,即:進入缺氧池的BOD5總量進入缺氧池NO3?N總量=Q?a?S0Q(r+R)SNOX≥3(15)進入缺氧池的BΟD5總量進入缺氧池ΝΟ3-Ν總量=Q?a?S0Q(r+R)SΝΟX≥3(15)經(jīng)整理得:a≥3(R+r)SNOXS0(16)a≥3(R+r)SΝΟXS0(16)式中a——進水分配系數(shù)。同時為了實現(xiàn)有效除磷,進入?yún)捬醭氐腂OD5總量與要求去除磷的總量比值≮20,即:進入?yún)捬醭氐腂OD5總量要求去除的磷總量=Q?b?S0Q(TP?Pc)≥20(17)進入?yún)捬醭氐腂ΟD5總量要求去除的磷總量=Q?b?S0Q(ΤΡ-Ρc)≥20(17)經(jīng)整理得:b≥20×TP?PcS0(18)b≥20×ΤΡ-ΡcS0(18)式中b——進水分配系數(shù);TP——進水總磷濃度mg/L;Pc——出水磷濃度mg/L;再由a+b=1,即可確定進水最佳分配系數(shù)a和b。5調(diào)節(jié)進水水配比(1)為了提高生物脫氮除磷效率,采用改良倒置A2/O工藝是適宜的。該工藝在達到較高脫氮效果的基礎(chǔ)上,還實現(xiàn)了最佳除磷效果。(2)改良倒置A2/O工藝的技術(shù)關(guān)鍵之一是合理確定進水分配系數(shù)a和b。a和b并非固定值,而是根據(jù)進水水質(zhì)和出水水質(zhì)確定的,如果a過小,則C/N過低,影響反硝化效率