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【摘 要】对德清县狮山污水处理厂A2/O脱氮工艺提标改造进行了技术研究。探讨了A2/O工艺在城市污水脱氮方面存在的设计、运行等方面的缺陷，验证了影响脱氮效果的主要因素，提出经济可行的改造方案，为同类型污水处理厂的改造提供参考。
【关键词】城市污水；脱氮；A2/O；提标改造
Study on denitrification process reconstruction of urban sewage treatment plant
Cao Rong-hua1,Tian Qi-ping2,Chen Xu-liang2
(1.Virtuous and pure county Heng plentiful wastewater treatment limited company Deqing Zhejiang 313200;
2. Zhejiang Super Max Environmental Engineering Co., Ltd Hangzhou Zhejiang 310012)
【Abstract】A2/O denitrification process upgrading reconstruction of Deqing Shishan WWTP was studied. The paper discusses the design and operation defects of the process. Main factors of denitrification was verified. Economic and feasible reconstruction plan was supplied. It could be reference for similar type of treatment project.
【Key words】Urban sewage;Denitrification;A2/O;Upgrading reconstruction
城市污水中的氮主要来源于生活污水和部分工业废水，氮进入水体后可能引起富营养化等多种危害，因此，国家对污水中氮的排放要求越趋严格。十二五期间，大多城市污水处理厂面临提标排放要求，例如从《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）的一级B标准提高到一级A标准，氨氮需从8（15）mg/l降到5（8）mg/l，总氮需从20mg/l降到15mg/l。
A2/O及其改良工艺是目前国内应用最广泛的污水处理工艺之一［2～7］。然而，目前国内已建成的城市污水处理厂大多数按一级B标准或二级标准设计，出水氨氮及总氮指标达不到新标准的要求，需要进行技术改造。本文通过对德清县狮山污水处理厂A2/O工艺改造进行技术研究，探讨该工艺在城市污水脱氮方面存在的设计、运行等缺陷，排除影响因素，提出经济可行的改造方案，为同类型污水处理厂的改造提供参考。
图1 德清县狮山污水处理厂工艺流程图
1. 概况
德清县狮山污水处理厂位于武康镇工业园区，主要负责浙江省德清县武康镇的生活污水和工业废水处理。设计处理规模50000m3/d，分两个系列，系列1为20000m3/d，系列2为30000m3/d。主体工艺为A2/O，目前出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）一级B标准。设计进出水水质见表1。
表1 德清县狮山污水处理厂设计水质表
德清县狮山污水处理厂A2/O工艺采用了微孔曝气氧化沟一体化形式，将“厌氧池——缺氧池——好氧池”以氧化沟形式一体建设，见图2。
图2 德清县狮山污水处理厂A2/O池示意图
该工艺具有流程简单，不需设置专门的硝化液回流泵，耗电量低，抗冲击能力强等优点。其主要设计参数见表2。
2. 存在的问题
2009年7月～9月平均运行水量约为33000m3/d，其中工业废水约占污水总量的30％～40％，系列2运行，系列1检修。进出水水质水量月平均值见表3。
表3 德清县狮山污水处理厂水质水量表
由表3可知，污水处理厂出水除TN以外，其余指标均可达到原设计的《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)的一级B标准要求。同国内大部分城市污水处理厂一样，该污水处理厂也面临提标问题，排放标准从原来的一级B标准提高到一级A标准。
从目前的运行状况来看，最大的问题在于总氮的去除。影响总氮去除的因素较多，主要有温度、pH值、溶解氧、C/N比、泥龄、有机负荷、回流比等等。为了找出其中的重点影响因素，笔者对各因素进行了现场调查和测试，结果如表4所示。
表2 德清县狮山污水处理厂设计参数表
表4 德清县狮山污水处理厂A2/O工艺运行参数
由表4可知，该污水处理厂A2/O工艺运行参数及环境条件基本满足生物脱氮的要求，但仍然存在一些问题。首先是缺氧池溶解氧浓度偏高，不利于反硝化细菌的正常代谢，从而影响硝酸盐的去除。导致缺氧池溶解氧浓度偏高的原因可能是硝化液回流比太大，将好氧池内的氧过多的带入了缺氧池；其次是C/N值偏低，一般A2/O工艺要求C/N值不小于8，而该污水处理厂进水C/N值为3.1～5.9，导致碳源缺乏，影响反硝化细菌的新陈代谢。
图3 改造前TN去除效果
3. 工艺改造技术研究
通过筛选，可初步确定缺氧池DO偏高和碳源缺乏是导致脱氮效果欠佳的主要原因。为了进一步证明，笔者通过相应的改造及运行参数的调整对其进行了研究。
3.1 DO。
针对缺氧池DO偏高问题，主要调整硝化液回流比。现状硝化液回流比为800～1000%，由于采用推流器回流，很难进行调整，通过改造，部分采用水泵回流，控制回流比为300～400%。采取该措施以后，缺氧池DO明显改善，正常运行时为0.2～0.4mg/l。为避免温度、进水水质等因素的干扰，笔者选定了改造前后相同月份（2009年7月至9月同2010年7月至9月）的处理数据进行比较，处理效果如图3、图4所示。 图4 改造后TN去除效果
由图3、图4可知改造前后TN去除效果有明显改善。改造前进水TN平均值为30.21mg/l，处理出水TN平均值为23.71mg/l，平均去除率为21.52%；改造后进水TN平均值为25.38mg/l，处理出水TN平均值为14.54mg/l，平均去除率为42.67%。TN去除效果提升近1倍，改造后出水TN基本达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)的一级A排放标准。
试验结果表明缺氧池DO值偏高是导致脱氮效果欠佳的显著原因，而导致缺氧池DO值偏高是回流比太大，将好氧池内的氧过多的带入缺氧池所致。
图5 投加碳源后TN去除效果
3.2 碳源。
针对C/N比偏低，碳源缺乏，采取的措施是在缺氧池段投加碳源，常规的碳源主要有甲醇、淀粉、葡萄糖等，考虑到操作方便、安全、等因素，笔者选择了葡萄糖作为补充碳源。
通过控制缺氧池DO的技术改造，出水TN已基本达到一级A排放标准的要求，但是处理出水偶有超标，稳定性有待提高，通过理论计算，若需进一步提高TN去除率，每去除1mg/l TN，需投加3.96mg/l葡萄糖。试验葡萄糖投加量为20mg/l，补充碳源后处理效果如图5所示。
补充碳源后，进水TN平均值为43.96mg/l，处理出水TN平均值为23.11mg/l，平均去除率为46.98%。虽然去除率较投加碳源前的42.67%提高不明显，但去除总量达到20.85mg/l，较投加碳源前的10.84 mg/l提高了92.34%（图5）。
试验结果表明C/N比偏低，碳源缺乏是导致脱氮效果不好的另一主要原因。解决途径主要是补充碳源，可投加甲醇、葡萄糖、淀粉等有机物。如有条件，可混入高浓度有机废水充当碳源，以废治废，降低运行成本。
4. 结论
(1) 对德清县狮山污水处理厂A2/O工艺提标改造进行了技术研究，探讨该工艺在城市污水脱氮方面存在的设计、运行等缺陷，排除影响因素，提出经济可行的改造方案，为同类型污水处理厂的改造提供参考。
(2) 缺氧池DO值偏高是导致脱氮效果欠佳的显著原因，而导致缺氧池DO值偏高是回流比太大，将好氧池内的氧过多的带入缺氧池所致。
(3) C/N比偏低，碳源缺乏是导致脱氮效果不好的另一主要原因。解决途径主要是补充碳源，可投加甲醇、葡萄糖、淀粉等有机物。如有条件，可混入高浓度有机废水充当碳源，以废治废，降低运行成本。
参考文献
［1］ 建设部， 国家环境保护总局， 科技部. 城市污水处理及污染防治技术政策［S］. 北京， 2000.
［2］ 王晓莲. A2/O法污水生物脱氮除磷处理技术与应用［M］. 北京： 科学出版社， 2009.
［3］ 王洪臣， 周军， 王佳伟， 甘一萍， 方先金. 5F-A2/O-脱氮除磷工艺的实践与探索［M］. 北京：中国建筑工业出版社， 2009.
［4］ 周斌. 改良型A2/O工艺的除磷脱氮效果［J］. 中国给水排水， 2001, 17(7): 46～48.
［5］ 蒋岚岚， 刘学红， 谈振娇. 无锡太湖新城污水处理厂改良型A2/O工艺的调试与运行［J］. 污染防治技术， 2007, 20(6): 109～111.
［6］ 金虎子， 王韬， 杨永哲， 王志盈. 西安市污水处理厂改良A2/O工艺的运行效果分析［J］. 中国给水排水， 2008, 24(22): 86～89.
［7］ 薛永强， 汤兵， 区岳州. A/A/O微曝氧化沟处理城市污水的工程设计［J］. 环境污染治理技术与设备， 2006, 7(1): 126～128.
［8］ 郑平， 冯孝善. 废物生物处理［M］. 北京：高等教育出版社， 2006.
［9］ 娄金生， 谢水波， 何少华. 生物脱氮除磷原理与应用［M］. 长沙：国防科技大学出版社， 2002.
［10］ 李勇， 吕炳南， 黄勇. 改进A2/O法的设想［J］. 中国给水排水， 2001, 17(8): 19～21.
［文章编号］1619-2737（2012）04-05-576
［作者简介］ 曹荣华，男，（1964-），籍贯：浙江湖州人，职称：工程师，职务：德清狮山污水处理厂厂长，熟悉的学科和课题，主要从事污水处理厂运行管理及微生物培养工作。
【关键词】城市污水；脱氮；A2/O；提标改造
Study on denitrification process reconstruction of urban sewage treatment plant
Cao Rong-hua1,Tian Qi-ping2,Chen Xu-liang2
(1.Virtuous and pure county Heng plentiful wastewater treatment limited company Deqing Zhejiang 313200;
2. Zhejiang Super Max Environmental Engineering Co., Ltd Hangzhou Zhejiang 310012)
【Abstract】A2/O denitrification process upgrading reconstruction of Deqing Shishan WWTP was studied. The paper discusses the design and operation defects of the process. Main factors of denitrification was verified. Economic and feasible reconstruction plan was supplied. It could be reference for similar type of treatment project.
【Key words】Urban sewage;Denitrification;A2/O;Upgrading reconstruction
城市污水中的氮主要来源于生活污水和部分工业废水，氮进入水体后可能引起富营养化等多种危害，因此，国家对污水中氮的排放要求越趋严格。十二五期间，大多城市污水处理厂面临提标排放要求，例如从《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）的一级B标准提高到一级A标准，氨氮需从8（15）mg/l降到5（8）mg/l，总氮需从20mg/l降到15mg/l。
A2/O及其改良工艺是目前国内应用最广泛的污水处理工艺之一［2～7］。然而，目前国内已建成的城市污水处理厂大多数按一级B标准或二级标准设计，出水氨氮及总氮指标达不到新标准的要求，需要进行技术改造。本文通过对德清县狮山污水处理厂A2/O工艺改造进行技术研究，探讨该工艺在城市污水脱氮方面存在的设计、运行等缺陷，排除影响因素，提出经济可行的改造方案，为同类型污水处理厂的改造提供参考。
图1 德清县狮山污水处理厂工艺流程图
1. 概况
德清县狮山污水处理厂位于武康镇工业园区，主要负责浙江省德清县武康镇的生活污水和工业废水处理。设计处理规模50000m3/d，分两个系列，系列1为20000m3/d，系列2为30000m3/d。主体工艺为A2/O，目前出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）一级B标准。设计进出水水质见表1。
表1 德清县狮山污水处理厂设计水质表
德清县狮山污水处理厂A2/O工艺采用了微孔曝气氧化沟一体化形式，将“厌氧池——缺氧池——好氧池”以氧化沟形式一体建设，见图2。
图2 德清县狮山污水处理厂A2/O池示意图
该工艺具有流程简单，不需设置专门的硝化液回流泵，耗电量低，抗冲击能力强等优点。其主要设计参数见表2。
2. 存在的问题
2009年7月～9月平均运行水量约为33000m3/d，其中工业废水约占污水总量的30％～40％，系列2运行，系列1检修。进出水水质水量月平均值见表3。
表3 德清县狮山污水处理厂水质水量表
由表3可知，污水处理厂出水除TN以外，其余指标均可达到原设计的《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)的一级B标准要求。同国内大部分城市污水处理厂一样，该污水处理厂也面临提标问题，排放标准从原来的一级B标准提高到一级A标准。
从目前的运行状况来看，最大的问题在于总氮的去除。影响总氮去除的因素较多，主要有温度、pH值、溶解氧、C/N比、泥龄、有机负荷、回流比等等。为了找出其中的重点影响因素，笔者对各因素进行了现场调查和测试，结果如表4所示。
表2 德清县狮山污水处理厂设计参数表
表4 德清县狮山污水处理厂A2/O工艺运行参数
由表4可知，该污水处理厂A2/O工艺运行参数及环境条件基本满足生物脱氮的要求，但仍然存在一些问题。首先是缺氧池溶解氧浓度偏高，不利于反硝化细菌的正常代谢，从而影响硝酸盐的去除。导致缺氧池溶解氧浓度偏高的原因可能是硝化液回流比太大，将好氧池内的氧过多的带入了缺氧池；其次是C/N值偏低，一般A2/O工艺要求C/N值不小于8，而该污水处理厂进水C/N值为3.1～5.9，导致碳源缺乏，影响反硝化细菌的新陈代谢。
图3 改造前TN去除效果
3. 工艺改造技术研究
通过筛选，可初步确定缺氧池DO偏高和碳源缺乏是导致脱氮效果欠佳的主要原因。为了进一步证明，笔者通过相应的改造及运行参数的调整对其进行了研究。
3.1 DO。
针对缺氧池DO偏高问题，主要调整硝化液回流比。现状硝化液回流比为800～1000%，由于采用推流器回流，很难进行调整，通过改造，部分采用水泵回流，控制回流比为300～400%。采取该措施以后，缺氧池DO明显改善，正常运行时为0.2～0.4mg/l。为避免温度、进水水质等因素的干扰，笔者选定了改造前后相同月份（2009年7月至9月同2010年7月至9月）的处理数据进行比较，处理效果如图3、图4所示。 图4 改造后TN去除效果
由图3、图4可知改造前后TN去除效果有明显改善。改造前进水TN平均值为30.21mg/l，处理出水TN平均值为23.71mg/l，平均去除率为21.52%；改造后进水TN平均值为25.38mg/l，处理出水TN平均值为14.54mg/l，平均去除率为42.67%。TN去除效果提升近1倍，改造后出水TN基本达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)的一级A排放标准。
试验结果表明缺氧池DO值偏高是导致脱氮效果欠佳的显著原因，而导致缺氧池DO值偏高是回流比太大，将好氧池内的氧过多的带入缺氧池所致。
图5 投加碳源后TN去除效果
3.2 碳源。
针对C/N比偏低，碳源缺乏，采取的措施是在缺氧池段投加碳源，常规的碳源主要有甲醇、淀粉、葡萄糖等，考虑到操作方便、安全、等因素，笔者选择了葡萄糖作为补充碳源。
通过控制缺氧池DO的技术改造，出水TN已基本达到一级A排放标准的要求，但是处理出水偶有超标，稳定性有待提高，通过理论计算，若需进一步提高TN去除率，每去除1mg/l TN，需投加3.96mg/l葡萄糖。试验葡萄糖投加量为20mg/l，补充碳源后处理效果如图5所示。
补充碳源后，进水TN平均值为43.96mg/l，处理出水TN平均值为23.11mg/l，平均去除率为46.98%。虽然去除率较投加碳源前的42.67%提高不明显，但去除总量达到20.85mg/l，较投加碳源前的10.84 mg/l提高了92.34%（图5）。
试验结果表明C/N比偏低，碳源缺乏是导致脱氮效果不好的另一主要原因。解决途径主要是补充碳源，可投加甲醇、葡萄糖、淀粉等有机物。如有条件，可混入高浓度有机废水充当碳源，以废治废，降低运行成本。
4. 结论
(1) 对德清县狮山污水处理厂A2/O工艺提标改造进行了技术研究，探讨该工艺在城市污水脱氮方面存在的设计、运行等缺陷，排除影响因素，提出经济可行的改造方案，为同类型污水处理厂的改造提供参考。
(2) 缺氧池DO值偏高是导致脱氮效果欠佳的显著原因，而导致缺氧池DO值偏高是回流比太大，将好氧池内的氧过多的带入缺氧池所致。
(3) C/N比偏低，碳源缺乏是导致脱氮效果不好的另一主要原因。解决途径主要是补充碳源，可投加甲醇、葡萄糖、淀粉等有机物。如有条件，可混入高浓度有机废水充当碳源，以废治废，降低运行成本。
参考文献
［1］ 建设部， 国家环境保护总局， 科技部. 城市污水处理及污染防治技术政策［S］. 北京， 2000.
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［5］ 蒋岚岚， 刘学红， 谈振娇. 无锡太湖新城污水处理厂改良型A2/O工艺的调试与运行［J］. 污染防治技术， 2007, 20(6): 109～111.
［6］ 金虎子， 王韬， 杨永哲， 王志盈. 西安市污水处理厂改良A2/O工艺的运行效果分析［J］. 中国给水排水， 2008, 24(22): 86～89.
［7］ 薛永强， 汤兵， 区岳州. A/A/O微曝氧化沟处理城市污水的工程设计［J］. 环境污染治理技术与设备， 2006, 7(1): 126～128.
［8］ 郑平， 冯孝善. 废物生物处理［M］. 北京：高等教育出版社， 2006.
［9］ 娄金生， 谢水波， 何少华. 生物脱氮除磷原理与应用［M］. 长沙：国防科技大学出版社， 2002.
［10］ 李勇， 吕炳南， 黄勇. 改进A2/O法的设想［J］. 中国给水排水， 2001, 17(8): 19～21.
［文章编号］1619-2737（2012）04-05-576
［作者简介］ 曹荣华，男，（1964-），籍贯：浙江湖州人，职称：工程师，职务：德清狮山污水处理厂厂长，熟悉的学科和课题，主要从事污水处理厂运行管理及微生物培养工作。