多段多級AO除磷脫氮工藝匯報

1、多階段AO磷去除脫氮技術研究studyonaerobicmultilevelanoxic-oxicnitridogenandphosphorusremovalprocess，發(fā)表人：馬炳勇，主要內容簡介， AMAO脫磷過程的發(fā)展背景AMAO脫磷過程和基本原理AMAO脫磷過程的主要特征AMAO脫磷過程設計參數(shù)AMAO脫磷過程的應用實例的結語，前言該技術由中國市政工程西北設計研究院有限公司研制，采用分階段進水技術將原污水分配給生物池，使其成為交替的多階段缺氧/好氧環(huán)境，加強了生物脫氮除磷效果。 在生物池前端設置厭氧區(qū)，創(chuàng)造良好的厭氧磷釋放環(huán)境，有效地保證了去除污水中的總磷。 1.AMAO脫磷技術的

2、發(fā)展背景，國內外廣泛采用的污水脫磷技術效果較好，但為了達到較高的脫磷效果，必須同時進行污泥回流和硝化液內回流，多需要補充碳源和堿度，技術流程長，占地面積大這些缺點制約了目前采用的污水除磷脫氮處理工藝的廣泛應用。 國內外技術試驗研究和工程應用結果表明，階段性浸水的AO工藝具有除磷脫氮效率高、節(jié)省基礎設施投資和運行費用、運行管理方便等優(yōu)點。 適用于各種規(guī)模的污水廠改造和新工廠建設，是一項很有前途的污水處理新技術。市政西北院近年來在AMAO技術的研究和開發(fā)上取得了很多成果，2009年8月向國家知識產(chǎn)權局申請了多段多級AO除磷脫氮工藝發(fā)明專利和實用新型專利，2010年5月26日獲得了實用新型專利證書(

3、專利號： ZL 2 0169187.2 )。 近年來，我院天津分院對云南曲靖市、山東濰坊市、安徽阜陽市、天津寧河縣等城市污水處理廠的新建和改造項目采用了AMAO技術，取得了良好的效果。 2.AMAO除磷脫氮工藝和基本原理、AMAO除磷脫氮工藝流程圖、工藝流程、AMAO工藝采用階段性供水技術將原污水分配到生物池，使其成為交替的多階段氧好氧環(huán)境，增強了生物脫氮除磷效果。 在生物池前端設置厭氧區(qū)，創(chuàng)造良好的厭氧磷釋放環(huán)境，有效地保證了去除污水中的總磷。(1)、硝化菌和聚磷菌存在于基質競爭與泥齡矛盾的污水除磷脫氮過程中，存在生物脫氮與生物除磷過程的水力停留時間與污泥齡矛盾。 在碳源上，硝化菌的增殖與聚

4、磷菌的增殖明顯競爭。 工藝的基本原理是，(2)，培養(yǎng)弱菌群硝化菌和聚磷菌成為優(yōu)勢菌群，通過活性污泥法提高磷脫氮效率的本質是通過一系列工程技術方法，將弱菌群和聚磷菌培養(yǎng)成優(yōu)勢菌群。 在硝化脫氮過程中，硝化菌比脫碳菌弱。 在厭氧區(qū)多混有聚磷菌和反硝化菌，這兩者中，聚磷菌為弱勢群體。 為了提高生物除磷脫氮效果，應提高硝化菌和聚磷菌在活性污泥系統(tǒng)中的比例，改變弱者菌群的現(xiàn)狀。(3)、高污泥濃度、低BOD5和NH4 -N濃度，可使硝化菌和聚磷菌成為優(yōu)勢菌群，實驗數(shù)據(jù)顯示，生物反應池中污泥濃度MLSS超過5000mg/L，硝化菌和聚磷菌的比增殖速度加快，這兩種菌群在活性污泥總量中的比例同時，生物反應槽中B

5、OD5及NH4 -N濃度低，硝化菌與聚磷菌的比增殖速度就加快，這兩種菌群在活性污泥總量中的比例增大，提高硝化速度和厭氧磷釋放速度，提高脫氮除磷效果。(4)、AMAO工藝，生物池內的污泥濃度高，BOD5和NH4 -N濃度低，能提高除磷脫氮效果，AMAO除磷脫氮工藝在生物池內形成高污泥濃度梯度，不增加生物池流出MLSS質量濃度時，生物池內的平均污泥濃度。 另外，污水分多段浸入水中，使生物池各段處于低營養(yǎng)狀態(tài)，生物池各段的BOD5、NH4 -N處于低濃度狀態(tài)。 因此，AMAO脫磷工藝中硝化菌和聚磷菌增殖速度快，在活性污泥總量中的比例增大，脫磷效果提高。(5)， AMAO工藝有利于生物池各級好氧區(qū)的硝

6、化液直接進入下一個脫氮區(qū)提高脫磷效果，AMAO脫磷工藝采用分階段供水，因此生物池各級好氧區(qū)進行硝化菌的硝化反應和聚磷菌的生物吸磷反應，產(chǎn)生的硝化液直接進入下一個脫氮區(qū)進行脫氮， 無需設置硝化液內回流設施，脫氮區(qū)可將污水中的有機物作為碳源，一般能達到比低碳源高的脫氮率，3. AMAO除磷脫氮工藝的主要特征、生物池內平均污泥濃度高的AMAO除磷脫氮工藝、回流污泥均進入生物池前端厭氧區(qū)污水多級進入生物池厭氧區(qū)和缺氧區(qū)，生物池內由高污泥濃度形成低污泥濃度梯度，不增加生物池流出MLSS的質量濃度，生物池內的平均污泥濃度增加，最終沉淀池的水力負荷和固體負荷不變。 加快聚磷菌和硝化菌的增殖速度，增大其在活性

7、污泥總量中的比例，提高除磷脫氮效果，提高出水水質。 通過AMAO工藝生物池生物量材料平衡的計算，可以得到下式：(3-1)、(3-2)，式中： n -供水級數(shù)i每供水流量的分配比例(%) r污泥回流比xr回流污泥濃度(mg/L) xi各生物池的污泥濃度(mg 在通常的活性污泥生物池中的生物量平衡的計算中，可以得到以下的式：(3-3)、式中： x-通?；钚晕勰喾ㄉ锍刂械奈勰酀舛?，假設多級AO生物池中的各級池容量相等，則式中： x平均-生物池平均污泥濃度(mg/L )、原污水濃度300mg/L 回流污泥濃度9000mg/L多級多級AO生物池段數(shù)為4，各段的流量分配比都為25%，回流比分別為50%、

8、60%、70%、80%、90%、100%時，根據(jù)式(3-4)各級污泥濃度值可如下表所示計算。 表中四級污泥濃度值與通常的活性污泥法生物池的污泥濃度相等，明顯多級AO生物池內的平均污泥濃度比通常的活性污泥法生物池的污泥濃度高得多，兩者的比率約為1.251.39。生物池各級有機物分布均勻，處于低碳源狀態(tài)，污水多級進入生物池厭氧區(qū)和缺氧區(qū)，生物池各級有機物分布均勻，BOD5和NH4 -N負荷均衡，這種狀態(tài)加快了硝化菌和聚磷菌的增殖速度，處于生長優(yōu)勢，這兩種菌群在活性污泥總量中的比例增大另外，BOD5和NH4 -N負載均衡，可以在一定程度上減小氧氣供給速度和好氧速度之差，減少能源消耗量。 各級缺氧區(qū)只

9、加入了一部分原水，反硝化菌優(yōu)先利用原污水中容易分解的有機物進行反硝化反應，減少好氧區(qū)異養(yǎng)菌引起的有機物競爭，可最大限度地利用原污水中的碳源進行反硝化，特別適合處理碳源不足的城市污水生物。脫氮效率高，多段多段的AO磷脫氮工藝中，氮的去除包括通過硝化脫氮反應去除的氮和通過剩馀污泥的排出去除的氮兩部分，通過材料平衡可以得到下式：(3-5)式中： q-生物池總流量Qs 剩馀污泥排放量(m3/d) n 硝化脫氮除氮率(%) Cn1生物池總氮的質量濃度(g/m3) Xr 剩馀污泥的質量濃度(g/m3) A 剩馀污泥中的氮含量(gn/gss )， 脫氮材料平衡圖假設生物池內各段好氧區(qū)進行了完全硝化反應，各段

10、缺氧區(qū)進行了完全反硝化反應，生物池出來的氮材料的平衡可以得到下式：(3-6)，式中： r -污泥回流比n生物池最后一段的入水流量分配比率(% )， 通過剩馀污泥的排出除去的氮，通過材料的平衡能夠得到下式：(3-7)式中：s-剩馀污泥排出氮除去率(% )式(3-6)、(3-7)代入(3-5)，則在生物池的各段的供水流量分配比率相同、(3-8) 由式(3-8)和(3-9)可知，多級多級AO磷脫氮工藝通過硝化脫氮反應被除去的脫氮率生物池的入水段數(shù)與污泥回流比呈正相關，生物池的最終段的入水流量分配比率呈負相關，最終段的入水量比率越少，理論上脫氮率越高。 四段多段AO脫磷工藝的理論脫氮率達到85.3%。

11、 為了達到相同的脫氮率，通常的單級AO工藝除了70%的污泥回流外，還需要至少300%的混合液回流。 由此可見，AMAO工藝在脫氮方面具有明顯的優(yōu)勢。 好氧區(qū)硝化液直接進入缺氧區(qū)，生物池各級好氧區(qū)硝化液直接進入下一級缺氧區(qū)，無需設置硝化液內回流設施，只有50%-70%的污泥回流。 傳統(tǒng)IR工藝除了需要50%-100%的污泥回流外，還需要200%-300%的硝化液內回流，從而簡化了工藝，節(jié)省了動力費用，回流系統(tǒng)的能耗減少了約70%。 當生物池容積小，兩者泥齡保持相同時，兩個工藝所需的生物池容積比較如下：忽略原污水中的SS濃度，污水分4段進入生物池，回流污泥比為50%，各段的流量分配比均為25%，回

12、流污泥濃度為9000mg/l，最終段的生物池為式式中： xn末段生物池的MLSS質量濃度、mg/l xr回流污泥質量濃度、mg/l； 同樣，對生物池各級得到了混合液濃度方程式：(3-11 )、式中： xi 級生物池的MLSS質量濃度、流入mg/lmqm級生物池的污水量，m3/d根據(jù)(3-10 )、(3-11 )式計算的數(shù)值如下表所示，通常的磷脫氮工藝、節(jié)約工程投資降低運行成本。 如上所述，AMAO工藝與通常的工藝相比，在生物池出水MLSS濃度相同的情況下，AMAO工藝的生物池的平均MLSS濃度高，必要的生物池容積減少25%左右。 生物池各級好氧區(qū)的硝化液直接進入下一級缺氧區(qū)，無需設置硝化液內回

13、流設施。 不僅省去了內部回流泵，節(jié)省了動力費，而且AMAO工藝還能節(jié)省工程投資，約減少70%的運行費。減少堿度物質投入量，AMAO工藝交替地進行硝化脫氮，因此硝化過程中消耗的堿度在脫氮過程中可以得到一定程度的補償，在生物處理系統(tǒng)中堿度沒有大的變化，PH值幾乎維持在7-8之間，一般不需要補充堿度、減少污泥膨脹，污水處理廠運行中通常發(fā)生的污泥膨脹大部分是絲狀菌污泥膨脹。AMAO工藝交替存在缺氧好氧環(huán)境，其生態(tài)環(huán)境有利于菌膠菌的生長，應用生物競爭機制抑制絲狀菌的過度生長和繁殖，將絲狀菌控制在合理范圍內，減少絲狀菌污泥膨脹的發(fā)生。有利于實現(xiàn)短程硝化脫氮和同步硝化脫氮，AMAO工藝因為生物池內硝化脫氮交

14、替進行，PH值一般能維持在高值(7.4-8.3)。 高PH值提高了亞硝酸鹽的蓄積率，有助于實現(xiàn)短程硝化脫氮。 另外，AMAO工藝在同一時間內在多個區(qū)域同時發(fā)生硝化和脫氮反應，這非常接近同步硝化脫氮，其特點與同步硝化脫氮幾乎相似。 污水廠升級很簡單，采用普通的生物處理技術需要增加生物池的容積，新征土地，而采用AMAO技術一般不需要增加生物池的容積，將污水分多級放入生物池，使一部分生物池變成缺氧區(qū)，使生物池多污水這樣，污水廠升級改造比較簡單，可以大幅度減少升級改造投資，升級改造后，運行成本也可以降低?？箾_擊負荷能力強，如前所述，AMAO脫磷工藝生物池各級污染物分布均勻處于低濃度狀態(tài)，同時在高污泥濃

15、度下運行，因此，能夠提高生物池對水質水量變化的適應沖擊負荷能力，處理效果穩(wěn)定。4、AMAO脫磷工藝設計參數(shù)，生物池級數(shù)生物池級數(shù)對污水處理系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性、脫氮效率有著非常重要的作用。 生物池段數(shù)越多，生物池混合液越有完全混合的傾向，與以往的生物處理工藝相比，在相同的生物池容積和二沉池固體負荷下，AMAO工藝的處理水量逐漸增加，而段數(shù)超過5，該工藝的性能優(yōu)勢就不明顯。 綜合考慮處理效果、經(jīng)濟合理性和操作管理，在工程設計和應用中最好是3-5級。我院2009-2010年新建、改造的污水處理廠，如云南曲靖污水處理廠、阜陽市頤東污水處理廠、天津寧河現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)區(qū)污水處理廠、山東濰坊市污水處理廠、山東濰坊市

16、高新區(qū)污水處理廠等采用四級AMAO技術。 對處理規(guī)模較小的山東文登市葛家町的污水處理廠，采用三級AMAO技術。 美國Archie Elledge和紐約Tallman島污水處理廠采用四級AMAO技術，加拿大Lethbridge污水處理廠采用五級AMAO技術，日本琵琶湖流域東北部凈化中心和美國Vancouver westside污水處理廠采用三級ama .生物池各級入水量的比例，生物池各級入水量的分配比例應當考慮到各級缺氧區(qū)的入水量能夠為完全脫氮前級好氧區(qū)的硝酸鹽提供必要的碳源。 一級入水量應滿足磷釋放反應和反流污泥中硝酸鹽脫氮所需的碳源，最后一級入水量應盡可能小，達到出水總氮的標準。 根據(jù)入水水質、出水水質、水溫及入水量進行流量分配，但一般可以采用等負荷流量分配法和流量分配系數(shù)法，也可以根據(jù)實驗和參考類似工程進行流量分配。等負荷流量分配法假定AMAO工藝生物池以四級供水四級AO串聯(lián)連接，其水量平衡如下圖所示的r -污泥回流比(回流污泥量/生物池總入水量) r1、r2、r3、r4 第1、2、3、