劉勝利

（國(guó)中水務(wù)股份有限公司，北京100006）

1 引言

懸掛鏈曝氣A/O工藝起源于德國(guó)的百樂(lè)克（BIOLAK）工藝，其采用低負(fù)荷活性污泥工藝和懸掛鏈曝氣系統(tǒng)，通過(guò)多級(jí)A/O系統(tǒng)高效降解污水中的碳、氮等有機(jī)污染物。

我國(guó)在20世紀(jì)90年代開(kāi)始接觸百樂(lè)克工藝，經(jīng)過(guò)多年的消化吸收和改進(jìn)，已形成了適合我國(guó)國(guó)情，并具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的各種工藝技術(shù)。其中，懸掛鏈曝氣A/O工藝即是比較有代表性的工藝，其保留了傳統(tǒng)工藝的主要優(yōu)勢(shì)，并進(jìn)行了完善和改進(jìn)。改進(jìn)主要包括：①在生化池增設(shè)除磷區(qū)，強(qiáng)化除磷效果，對(duì)生化池進(jìn)行靈活布局；②沉池可采用獨(dú)立構(gòu)筑物的輻流沉淀池等形式，并取消了不實(shí)用的穩(wěn)定池［1］。

懸掛鏈曝氣A/O工藝具有運(yùn)行穩(wěn)定、管理維護(hù)簡(jiǎn)單、能耗較低等優(yōu)勢(shì)，并且適用范圍廣泛，在處理生活污水、生活和工業(yè)混合污水方面均取得了較好效果，特別是針對(duì)低溫地區(qū)的生活污水處理具有一定優(yōu)勢(shì)。

2 工藝原理和特點(diǎn)

2.1 工藝原理

懸掛鏈曝氣A/O工藝是基于延時(shí)曝氣的多級(jí)A/O活性污泥處理系統(tǒng)，采用低污泥負(fù)荷和高泥齡的設(shè)計(jì)，通過(guò)漂浮在水面的移動(dòng)式曝氣鏈系統(tǒng)供氧。由于懸掛鏈曝氣系統(tǒng)的充氧特征，并輔以曝氣控制系統(tǒng)，在生化池內(nèi)能產(chǎn)生多級(jí)的缺氧和好氧區(qū)域，因而可實(shí)現(xiàn)良好的脫氮除磷效果（見(jiàn)圖1）。

圖1 懸掛鏈曝氣A/O工藝典型流程

常規(guī)的A/O工藝有多種組合方式，主要由是獨(dú)立的A區(qū)（缺氧區(qū)或厭氧區(qū)）和O區(qū)（好氧區(qū)）組成，分別處于獨(dú)立的池體中。懸掛鏈曝氣A/O系統(tǒng)的生化池是多個(gè)單級(jí)A/O的組合，在池中能形成多級(jí)缺氧段和好氧段，系統(tǒng)內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)硝化和反硝化過(guò)程，這種多級(jí)A/O系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)是非穩(wěn)定狀態(tài)理論和硝化－反硝化反應(yīng)機(jī)理。由于系統(tǒng)污泥負(fù)荷較低、泥齡較長(zhǎng)，如其生化池內(nèi)有足夠的停留時(shí)間，可以通過(guò)獨(dú)特的懸掛鏈曝氣系統(tǒng)調(diào)整曝氣區(qū)域，實(shí)現(xiàn)多級(jí)不同的A/O反應(yīng)區(qū)，使A/O容積比根據(jù)水質(zhì)的變化而變化，進(jìn)而增強(qiáng)系統(tǒng)對(duì)水質(zhì)變化的適應(yīng)能力［2］。

2.2 工藝特點(diǎn)

2.2.1 系統(tǒng)低負(fù)荷運(yùn)行，抗沖擊能力強(qiáng)，剩余污泥穩(wěn)定

與常規(guī)活性污泥工藝相比，懸掛鏈曝氣A/O工藝污泥回流量大，污泥濃度較高，相對(duì)停留時(shí)間較長(zhǎng)，所以污泥負(fù)荷較低。污水中的有機(jī)污染物經(jīng)高濃度微生物的分解利用，出水水質(zhì)較好；由于泥齡較長(zhǎng)，有利于系統(tǒng)的硝化過(guò)程，保證了后續(xù)的脫氮效果；由于采用延時(shí)曝氣系統(tǒng)，系統(tǒng)污泥產(chǎn)量較少，且污泥礦化程度高，無(wú)需進(jìn)一步的消化穩(wěn)定處理［1］。

2.2.2 高效、節(jié)能的曝氣系統(tǒng)

懸掛鏈曝氣系統(tǒng)主要由微孔曝氣管、連接軟管及懸浮鏈組成。其工作時(shí)，鼓風(fēng)機(jī)提供的大量空氣，依次通過(guò)主管道、懸浮鏈和連接軟管最終進(jìn)入微孔曝氣管，然后從曝氣管表面逸出微小氣泡并擴(kuò)散到水中，達(dá)到充氧的目的。經(jīng)過(guò)實(shí)踐總結(jié)，懸掛鏈曝氣系統(tǒng)具有如下優(yōu)勢(shì)：

（1）傳統(tǒng)曝氣器固定于池底，其產(chǎn)生的氣泡在水中通過(guò)垂直距離到達(dá)水面，運(yùn)動(dòng)停留時(shí)間5～6s。而懸掛鏈曝氣管產(chǎn)生的微氣泡受到曝氣鏈擺動(dòng)和水流等擾動(dòng)，在水中是斜向上行進(jìn)，可使停留時(shí)間延長(zhǎng)到11s，明顯提升了氧的利用率，進(jìn)而降低了曝氣的能耗［2］；

（2）懸浮鏈及曝氣管在一定區(qū)域的擺動(dòng)過(guò)程中，會(huì)對(duì)池內(nèi)污水起到較強(qiáng)的攪拌混合作用，采用此曝氣系統(tǒng)的池中混合作用所需能耗僅為1.5～3W/m3，大大低于同等條件下傳統(tǒng)曝氣系統(tǒng)的8W/m3耗能。獨(dú)特的曝氣系統(tǒng)可保證較高的氧氣傳遞效率，將供氧能力提高到2.5kgO2/（kWd·h），而傳統(tǒng)曝氣系統(tǒng)的該值為1kgO2/（kWd·h）［3］；

（3）懸掛鏈曝氣管的檢修維護(hù)方便，無(wú)需停止曝氣和排空池體，可乘小船到指定位置，直接將單組的曝氣管提出水面進(jìn)行維修，避免了清空池體后需重新培養(yǎng)活性污泥的問(wèn)題。

2.2.3 設(shè)置厭氧區(qū)，強(qiáng)化除磷效果

改進(jìn)后的懸掛鏈曝氣A/O系統(tǒng)，在生化池前增設(shè)了厭氧區(qū)，強(qiáng)化系統(tǒng)除磷效果。二沉池回流的污泥先進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)，進(jìn)行厭氧釋磷反應(yīng)，然后再和來(lái)水混合后進(jìn)入生化池。

3 工程實(shí)踐

3.1 工程概況

內(nèi)蒙古東北某污水處理廠采用懸掛鏈曝氣A/O工藝，該污水處理廠規(guī)模為2×104m3/d，其進(jìn)水中生活污水所占比例為80%，工業(yè)和其他廢水占20%。污水處理廠所處地區(qū)年氣溫變化較大，冬季嚴(yán)寒而漫長(zhǎng)，夏季炎熱而短暫，最高氣溫37.5 ℃，最低氣溫-42.7 ℃，年平均氣溫-1.3 ℃，全年有5個(gè)月時(shí)間平均氣溫在0 ℃以下。該廠的工藝流程見(jiàn)圖2。

圖2 污水處理廠工藝流程

3.2 設(shè)計(jì)規(guī)模及進(jìn)、出水水質(zhì)

設(shè)計(jì)處理規(guī)模為2×104m3/d，設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)見(jiàn)表1。

表1 設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì) 單位：mg/L

3.3 主要處理單元

（1）格柵間和提升泵房1座，內(nèi)設(shè)柵距20mm的粗格柵2臺(tái)，柵距5mm的細(xì)格柵2臺(tái)。

（2）曝氣沉砂池1座，分為兩格，內(nèi)設(shè)橋式吸砂機(jī)1套，處理量為5～12L/s的砂水分離器1臺(tái)。

（3）厭氧池1座，其分為兩格，分別為厭氧區(qū)和選擇區(qū)，且兩個(gè)區(qū)域可通過(guò)控制閘板實(shí)現(xiàn)連通，設(shè)計(jì)總停留時(shí)間2h，有效容積1600m3。池內(nèi)設(shè)潛水?dāng)嚢杵?臺(tái)，每臺(tái)功率4.0kW。

（4）A/O生物池1座，有效容積18700m3，設(shè)計(jì)污泥負(fù)荷0.06kgBOD5/（kgMLSS·d），污泥濃度3500mg/L，總泥齡20d。池內(nèi)設(shè)有18條懸掛鏈曝氣系統(tǒng)，共包括270組微孔曝氣器，其氧利用率30%。

（5）沉淀池1座，采用與生化池一體化合建的矩形沉淀池，有效池容5500m3，設(shè)計(jì)表面負(fù)荷0.7m3/（m2·h），污泥回流量50%～100%。池內(nèi)安裝1套桁車(chē)式吸泥機(jī)，最大排泥量900m3/h。

（6）接觸池1座，有效容積600m3，消毒接觸時(shí)間30min。

（7）鼓風(fēng)機(jī)房1座，安裝鼓風(fēng)機(jī)4臺(tái)，3用1備，每臺(tái)風(fēng)量35m3/min。

（8）污泥脫水間1座，安裝帶式濃縮脫水一體機(jī)1套，帶寬2m；安裝配套絮凝劑制備投加系統(tǒng)1套，另外還備有化學(xué)除磷加藥設(shè)備1套。

（9）加氯間1座，安裝二氧化氯發(fā)生器設(shè)備1套，最大產(chǎn)藥量8kg/h。

3.4 運(yùn)行情況

污水處理廠自2010年7月下旬開(kāi)始通水調(diào)試，經(jīng)過(guò)1個(gè)月的調(diào)試和2個(gè)月的試運(yùn)行，到當(dāng)年的11月初，出水各項(xiàng)指標(biāo)基本達(dá)到了設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，污水處理廠開(kāi)始穩(wěn)定運(yùn)行。

從2010年12月到2011年2月，污水處理廠進(jìn)水溫度在7 ℃～8.5 ℃之間，每天進(jìn)水量為1.9萬(wàn)m3。這段時(shí)間內(nèi)，除總磷偶有超標(biāo)外，其他出水指標(biāo)均達(dá)標(biāo)，各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)情況見(jiàn)表2。

表2 進(jìn)、出水水質(zhì)和出水達(dá)標(biāo)率

此段時(shí)間內(nèi)運(yùn)行情況的分析如下：

（1）CODCr、BOD5、SS和NH3-N 4項(xiàng)指標(biāo)出水水質(zhì)穩(wěn)定，達(dá)標(biāo)率均較高；污水處理廠在低溫情況下運(yùn)行穩(wěn)定。

（2）由于低溫環(huán)境下微生物生長(zhǎng)速度緩慢，并且酶促反應(yīng)速度下降，導(dǎo)致活性污泥的活性降低。為維持活性污泥中較高的微生物數(shù)量，適當(dāng)提高了混合液污泥濃度并延長(zhǎng)了泥齡。但是泥齡長(zhǎng)、污泥負(fù)荷低影響了生物除磷的效率，因此總磷去除效果一般，出水TP的達(dá)標(biāo)率偏低。

（3）此污水處理廠不考核總氮指標(biāo)，因此表2沒(méi)有統(tǒng)計(jì)總氮的達(dá)標(biāo)率。但在運(yùn)行過(guò)程中對(duì)出水總氮進(jìn)行過(guò)一段時(shí)間的檢測(cè)，結(jié)果顯示總氮的去除效果一般，原因在于生物池內(nèi)僅靠曝氣鏈的間隙形成缺氧和好氧區(qū)，在水體流動(dòng)等影響因素下較難形成穩(wěn)定的缺氧環(huán)境，因此多級(jí)A/O很難保證穩(wěn)定的脫氮效果。

（4）此段時(shí)間生物池的MLSS維持在4300mg/L左右，第1個(gè)月內(nèi)SV30為40%，活性污泥狀態(tài)較好。第2個(gè)月末SV30達(dá)到了70%，且污泥結(jié)構(gòu)較為松散，鏡檢顯示絲狀菌生長(zhǎng)正常，適當(dāng)增加排泥量及調(diào)整曝氣量一段時(shí)間后，活性污泥性狀逐漸好轉(zhuǎn)。分析是由于污泥負(fù)荷的下降和污泥齡的延長(zhǎng)，致使污泥老化和菌膠團(tuán)凝聚作用減弱，污泥的沉降性隨之變差，經(jīng)過(guò)工況調(diào)整后活性污泥菌膠團(tuán)恢復(fù)正常。

4 結(jié)語(yǔ)

內(nèi)蒙古東北某污水處理廠運(yùn)行情況表明，懸掛鏈曝氣A/O工藝在低溫地區(qū)污水處理廠的應(yīng)用是可行的，處理效果達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。但還存一些問(wèn)題和不足，建議采取如下措施：

（1）在泥齡長(zhǎng)、污泥負(fù)荷低的工況下，生物除磷效率降低，可采用化學(xué)除磷加以強(qiáng)化；

（2）多級(jí)A/O無(wú)法保證穩(wěn)定的脫氮效果，總氮去除率一般，可設(shè)置獨(dú)立的反硝化區(qū)加以解決。

［1］陳現(xiàn)明，元培勝，李勇華.一種新型污水處理工藝——百樂(lè)克［J］.艦船科學(xué)技術(shù)，2006，28（2），109-112.

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