摘要：對(duì)某污水處理廠在目前運(yùn)行過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析，找出引起這些問題的原因。根據(jù)分析的結(jié)果進(jìn)行了改造方案的比選、小試模型的設(shè)計(jì)、小試試驗(yàn)。通過對(duì)小試試驗(yàn)中關(guān)鍵參數(shù)的控制，找出了在較優(yōu)的工況條件下，A2/O工藝有效的解決了該廠大部分出水水質(zhì)不能穩(wěn)定達(dá)到GB18918-2002國(guó)標(biāo)中一級(jí)B排放標(biāo)準(zhǔn)要求的問題。
　　關(guān)鍵詞：小試試驗(yàn)，硝化，反硝化，工況
　　
　　2003年7月1日，由國(guó)家環(huán)保總局和國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局聯(lián)合頒布的《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB18918-2002）》（以下簡(jiǎn)稱02標(biāo)準(zhǔn)）正式實(shí)施。新標(biāo)準(zhǔn)對(duì)城鎮(zhèn)污水處理廠的出水排放在88標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上提出了更高的要求。這使得國(guó)內(nèi)大部分按照88標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)建造的污水處理廠的出水不能滿足新標(biāo)準(zhǔn)的要求，于是就涉及到了老廠改造的問題。本文結(jié)合了某污水處理廠的現(xiàn)狀問題，探討了其一期工程的改造思路，希望能對(duì)國(guó)內(nèi)其他老廠的改造問題提供借鑒作用。
　　1 某污水廠運(yùn)行現(xiàn)狀及問題
　　某污水處理廠一期工程采用挪威HCR（高效生化反應(yīng)塔）二級(jí)處理工藝，設(shè)計(jì)規(guī)模12萬(wàn)m3/d，于2000年10月竣工驗(yàn)收并正式投產(chǎn)，已經(jīng)正常運(yùn)行，目前平均日處理污水量8萬(wàn)m3/d。
　　1.1工藝流程
　　某污水處理廠HCR工藝流程見圖1.1
　　
　　圖1.1現(xiàn)狀工藝流程圖
　　
　　1.2主要問題及原因分析
　　（1）HCR反應(yīng)塔對(duì)CODcr平均去除率低，在采取脫氣池出水加藥的措施后，出水的CODcr在70~100mg/L之間，不能滿足02標(biāo)準(zhǔn)的要求。通過對(duì)進(jìn)水水質(zhì)及HCR反應(yīng)塔的運(yùn)行情況的分析，發(fā)現(xiàn)這一問題的原因只要有：進(jìn)水中BOD5較低，BOD5/CODcr=0.27<0.30，進(jìn)水的可生化性較差，生化系統(tǒng)缺乏水解設(shè)施；反應(yīng)塔設(shè)計(jì)平均水力停留時(shí)間只有0.8h，降低了難降解的大分子有機(jī)物的去除能力；初沉池對(duì)BOD5有30％的去除率，使得原水中BOD5進(jìn)一步降低，限制了微生物的增值。
　　（2）原設(shè)計(jì)中沒有去除總氮脫氮的功能區(qū)，導(dǎo)致了出水TN的去除率很低，不能達(dá)到02標(biāo)準(zhǔn)的要求。TP的出水情況較好，主要是通過投加聚合氯化鋁、經(jīng)沉淀池排泥帶走TP，但在改變泥齡或者投藥量時(shí)，回造成出水TP的不穩(wěn)定。
　　（3）HCR反應(yīng)塔生化系統(tǒng)的HRT、SRT太小，硝化細(xì)菌難以大量繁衍和生存，造成了NH3-N出水不能達(dá)標(biāo)。
　　（4）HCR循環(huán)泵經(jīng)過噴嘴的高速射流，將活性污泥中生物絮體打碎，造成活性污泥的絮凝性和沉降性能變差，致使泥水分離效果不好，造成出水SS、CODcr偏高，因此需在脫氣池出水處投加大量的聚合氯化鋁，增加了運(yùn)行成本。
　　2針對(duì)該廠現(xiàn)狀問題進(jìn)行中試試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮O(shè)計(jì)
　　用生物法有效的去除污水中的CODcr、TN、NH4+-N、TP是對(duì)該廠進(jìn)行改造的關(guān)鍵，尤其是要結(jié)合污水廠的現(xiàn)狀增加去除氮磷的功能。目前同步除磷脫氮的工藝很多，如：A2/O工藝、Bardenpho工藝、Phoredox工藝、UCT工藝、VIP工藝等，這些工藝的特點(diǎn)都是為不同功能的微生物菌種創(chuàng)造有利于生長(zhǎng)的厭氧、缺氧、好氧三種不同的環(huán)境條件。各工藝之間的不同在于變換了三種運(yùn)行狀態(tài)的組合方式、進(jìn)水方式、回流方式以及空間分布等。
　　分析比較各種除磷脫氮的工藝，其中A2/O工藝流程簡(jiǎn)單、停留時(shí)間短、系統(tǒng)穩(wěn)定性高。結(jié)合該廠一期工程的實(shí)際占地情況，本改造方案擬采用傳統(tǒng)A2/O工藝。同時(shí)通過試驗(yàn)得出，初沉池對(duì)脫氮除磷貢獻(xiàn)不大，總氮總磷的去除率在10％左右，同時(shí)對(duì)BOD5也有30％的去除率[1]，可能造成除磷脫氮碳源不夠，另外考慮到老廠的改造中存在的占地問題，所以改造方案決定不設(shè)初沉池。
　　模型設(shè)計(jì)進(jìn)水量為0.5T/h，水質(zhì)采用某污水處理廠2005年10月1日至2006年1月31日的每日進(jìn)水水質(zhì)的平均值，水質(zhì)情況見表2-1。
　　進(jìn)水水質(zhì)表表2-1

　　由表中數(shù)據(jù)分析，進(jìn)水的平均BOD5/CODcr=0.27,接近可生物降解的界限0.3，BOD5:N:P=30:10:1，碳源明顯不足，本次試驗(yàn)研究的目的就是要找出A2/O工藝處理這種污水的較優(yōu)工況控制參數(shù)。
　　2.1工藝流程
　　模型設(shè)計(jì)的主體構(gòu)筑物為A2/O工藝脫氮除磷反應(yīng)器，包括厭氧池、缺氧池、好氧池、沉淀池，工藝流程見下圖
　　
　　圖2.1模型工藝流程圖
　　2.2模型設(shè)計(jì)的主要參數(shù)
　　（1）厭氧段設(shè)計(jì)水力停留時(shí)間：1.5h
　　（2）缺氧段設(shè)計(jì)水力停留時(shí)間：2.5h
　　（3）好氧段設(shè)計(jì)水力停留時(shí)間：8h
　　（4）設(shè)計(jì)最大污泥回流比：100%
　　（5）設(shè)計(jì)最大內(nèi)回流比：200%
　　（6）溶解氧控制：厭氧區(qū)不大于0.2，缺氧區(qū)0.2~0.5,好氧區(qū)不小于2.0
　　（7）反應(yīng)池污泥濃度MLSS：3000mg/L
　　
　　3中試試驗(yàn)工況劃分
　　本次試驗(yàn)污泥取自某污水處理廠二期工程A2/O工藝回流污泥，混合液回流比為2，進(jìn)水中含有大量的工業(yè)廢水，所以處理系統(tǒng)中的PH值一直穩(wěn)定在7.2-7.8之間。在上述條件下以污泥齡（SRT）以及污泥回流比（R）作為試驗(yàn)控制的關(guān)鍵參數(shù)，以此計(jì)劃安排三個(gè)工況，并從中尋找較優(yōu)工況。
　　（1）工況一：泥齡30天，污泥回流比控制在100%，時(shí)間段：8月3日～8月14日。
　　（2）工況二：泥齡16天，污泥回流比控制在70%，時(shí)間段：8月15日～8月26日。
　　（3）工況三：泥齡22天，污泥回流比控制在50%，時(shí)間段：8月27日～9月5日。
　　4 試驗(yàn)結(jié)果分析
　　4.1第一工況的運(yùn)行結(jié)果分析
　　第一工況污泥齡（SRT）30d，污泥回流比（R）為100％，在此工藝條件下每日對(duì)各污染指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果如表4-1、4-2所示。
　　
　　從上表數(shù)據(jù)分析，回流比為100％，實(shí)際上減少了污水在反應(yīng)器中的實(shí)際停留時(shí)間，并且30天的污泥齡，污泥活性下降，使得出水CODCR不能達(dá)到02標(biāo)準(zhǔn)的排放要求，但由于反應(yīng)器好氧池內(nèi)停留時(shí)間長(zhǎng)，曝氣充分，回流污泥量大，這又使得系統(tǒng)硝化反硝化徹底，聚磷菌除磷效果良好。因此TN平均去除率為71.8％，NH3-N的平均去除率為69.2％，TP的平均去除率為79.5％。達(dá)到較好的除磷脫氮效果。另外，雖然進(jìn)水CODCR與SS變化劇烈，但二者的出水均比較穩(wěn)定，雖然CODCR不能達(dá)標(biāo)，但其平均去除率也達(dá)到了78.5％，說明反應(yīng)器系統(tǒng)在此工況條件下具有較強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷的能力，并且穩(wěn)定性好。
　　4.2第二工藝條件的運(yùn)行結(jié)果分析
　　第二工況污泥齡（SRT）16d，污泥回流比（R）為70％，在此工況條件下的試驗(yàn)結(jié)果如表4-3、4-4所示。
　　
　　
　　第二工況的運(yùn)行結(jié)果數(shù)據(jù)分析，減小回流比，增加污水在反應(yīng)器特別是在好氧池中的停留時(shí)間，CODCR的平均去除率比第一工況稍有上升，達(dá)到82.3％，但同時(shí)造成了SS的平均去除率升高，由第一工況的94.1％下降到91.7％，且出水SS不能滿足02標(biāo)準(zhǔn)。一般情況下，長(zhǎng)泥齡對(duì)脫氮有利，短泥齡對(duì)除磷有利，所以降低泥齡，TN和氨氮的平均去除率分別下降到66.8％和67.2％，但都能達(dá)到02標(biāo)準(zhǔn)的排放要求，同時(shí)除磷效果增加，平均去除率上升到83.0％。通過表中數(shù)據(jù)可以看到，進(jìn)水的水質(zhì)變化依然劇烈，但系統(tǒng)出水的各項(xiàng)指標(biāo)均波動(dòng)不大，
　　4.3第三工藝條件的運(yùn)行結(jié)果分析
　　第三工況SRT為22d，R為50％，在此工況條件下的試驗(yàn)結(jié)果如表4-5、4-6所示。
　　
　　
　　降低回流比，進(jìn)一步提高污水在反應(yīng)器中的實(shí)際停留時(shí)間，同時(shí)為了保證系統(tǒng)內(nèi)的污泥濃度，在工況一的基礎(chǔ)上適當(dāng)?shù)脑黾游勰帻g。通過對(duì)工況的調(diào)整，CODcr的平均去除率上升到84.0％。除前兩天系統(tǒng)處于過渡期，出水CODcr偏高外，以后8天的出水各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到02標(biāo)準(zhǔn)的排放要求。由于較工況二增加了污泥齡，所以總氮的去除率又有升高，達(dá)到了77.2％，甚至超過了泥齡為30d工況一的平均去除率。主要原因分析為在低碳源的條件下，當(dāng)泥齡大于25d時(shí)，微生物缺乏必要的代謝能量，內(nèi)源代謝過程明顯，造成系統(tǒng)的總氮去除率反而降低【3】。
　　4.4較優(yōu)工況的比選
　　從各個(gè)工況運(yùn)行的結(jié)果可以看出，該廠進(jìn)水的水質(zhì)變化很大，并且CODcr與SS的變化趨勢(shì)相同，這是由于進(jìn)水中含有大量的纖維棉絮，這些難溶物質(zhì)大大提高了CODcr的含量，但也同時(shí)降低了進(jìn)水的可生化性。但從上述三個(gè)工況的運(yùn)行結(jié)果看，A2/O工藝對(duì)CODcr的去除率在78.5％-84％之間，有著很好的處理效果，并且在進(jìn)水水質(zhì)變化劇烈，沖擊負(fù)荷大的情況下，出水水質(zhì)變化不大，說明A2/O工藝系統(tǒng)有著很好的系統(tǒng)穩(wěn)定性。三個(gè)工況下污染物的去除率對(duì)比見表4-7。
　　
　　通過對(duì)三個(gè)工況的對(duì)比，在工況三的條件下，各污染物的去除率最高，并且都能穩(wěn)定到達(dá)02標(biāo)準(zhǔn)的排放要求，說明本工藝在SRT=22d、R＝50％的時(shí)候?qū)δ澄鬯畯S的進(jìn)水有著很好的處理效果，并且對(duì)于較強(qiáng)的沖擊負(fù)荷，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，能夠有效的解決該廠目前運(yùn)行中存在的問題。因此本次小試試驗(yàn)把工況三作為較優(yōu)工況。
　　5結(jié)論
　　通過對(duì)某污水處理廠一期工程改造工藝的比選、小試試驗(yàn)以及結(jié)合該廠的構(gòu)筑物及占地等情況，證明A2/O工藝適用于該廠的老廠改造，因此得出如下改造方案：
　　（1）改造方案工藝圖見圖5-1。
　　
　　圖5-1
　　（2）改造方案A/A/O工藝設(shè)計(jì)推薦參數(shù)：
　　HRT=12h，其中厭氧池、缺氧池、好氧池分別為1.5h、2.5h、8h
　　污泥回流比R＝0.5
　　污泥濃度MLSS＝3000mg/L
　　污泥齡θc＝22d
　　
　　
　　參考文獻(xiàn)：
　　1宋曉明.厭氧+立體循環(huán)脫氮除磷中試試驗(yàn)研究.碩士學(xué)位論文，2003，11：80～82
　　2國(guó)家環(huán)保局《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》編委會(huì).水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法.第三版.北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，1989
　　3王濤.單池分區(qū)優(yōu)化及能量模型的研究[學(xué)位論文].重慶：重慶大學(xué).2004