倒置 A2/0 工艺处理低碳源污水强化脱氮调控技术研究

重 庆 大 学城市建设与环境工程学院

张智 陈杰云2009年 10月

23 日

—— 重庆市鸡冠石污水处理厂—— 重庆市鸡冠石污水处理厂

重庆排水有限公司 鸡冠石污水处理厂

李 勇

汇报主要内容

调控措施及结果分析

初期运行情况及存在问题

鸡冠石厂概况

结论与建议

低温脱氮措施

1. 鸡冠石厂概况

1.1 鸡冠石污水处理厂厂区位置

位于南岸区鸡冠石镇位于南岸区鸡冠石镇位于南岸区鸡冠石镇位于南岸区鸡冠石镇

1. 鸡冠石厂概况

1. 鸡冠石厂概况

1.2 服务范围

该厂服务范围为重庆主城区嘉陵江南岸、长江南北岸、

主要包括杨公桥、土湾、化龙桥、牛角沱、大溪沟、洪崖洞、龙凤溪、储奇门、海棠溪、鸡冠石等 11 个排水区域，（即重庆市主城 B 、 C 、 D 主截流干管收集的城市污水）。排水体制基本为合流制，服务面积 125 平方公里，服务人口169 万人。

1. 鸡冠石厂概况

1.3 处理水量

鸡冠石污水处理厂占地面积 820 亩，设计规模旱季 60 万吨 / 日，雨季 135 万吨 / 日；远期设计规模 80 万吨 / 日，雨季 165 万吨 / 日。

实际处理水量：

1 ）管网完善 逐渐增大

2 ）合流制 6~9 月水量大

3 ）节假日 水量锐减

已满负荷运行 准备三期扩建

1. 鸡冠石厂概况

2007 年处理水量（逐日、月平均）

1. 鸡冠石厂概况

1. 鸡冠石厂概况2008 年处理水量（逐日、月平均）

项目 CODCr BOD5 SS TP NH3-N TN

设计值 360 180 250 5 35 45

污水处理厂设计进出水水质

　该厂出水执行城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002) 一级 B 标。

1. 鸡冠石厂概况1.4 进出水水质

2007 年逐日进水 COD 变化图

2007 年逐日进水 BOD 变化图

1. 鸡冠石厂概况（实际进水水质）

2007 年逐日进水 SS 变化图

2007 年逐日进水 NH3-N 变化图

1. 鸡冠石厂概况（实际进水水质）

2007 年逐日进水 TN 变化图

2007 年逐日进水 TP 变化图

1. 鸡冠石厂概况（实际进水水质）

项目 CODCr BOD5 SS TP NH3-N TN

设计值 360 180 250 5 35 45

最大值 1000 380 1200 12.5 42.2 75

最小值 40 35 45 1.2 11.5 18

平均值 240 100 320 5.4 26.2 40

污水处理厂实际进水水质

实际运行发现，该厂的进水水质与设计水质存在较大的差异，并且变化较大。 实际运行发现，该厂的进水水质与设计水质存在较大的差异，并且变化较大。

1. 鸡冠石厂概况1.4 进出水水质

BOD5/CODcr为 0.42 生化性较好

BOD5/TN 仅为 2.5

BOD5/TP为 18.4

一般认为当污水中的 BOD5/TN>4， BOD5/TP>20 时，

即认为碳源是充足。由此可见鸡冠石厂为低碳源污水（我国南方污水厂普遍存在现象）。

1. 鸡冠石厂概况1.4 进出水水质分析

1.5 工艺流程

1. 鸡冠石厂概况

粗格栅进水泵房 细格栅

旋流沉砂池 初沉池

溢流井缺氧池

厌氧池

好氧池 二沉池

加氯消毒

Fe3+

溢流

出水

计量

至污泥浓缩机

进厂污水

内回流

污泥回流剩余污泥

· 至污泥浓缩池

鸡冠石污水处理厂工艺流程鸡冠石污水处理厂工艺流程

倒置 A2/O 池共设置 3 座，每座由 2 组池子组成。 单池处理水量 10万 m3/d ，设计技术参数如下： 缺氧区共 6 格，厌氧区 4 格（共一段廊道），好氧区共 3 段廊道

。总停留时间为 10.49h ，停留时间分别为 2.22h、 1.48h、 6.79h

。 污泥龄为 21.4d 。 污泥回流比为 60% ，内回流比为 150% 。 污泥浓度： 3300mg/L 。 潜水搅拌器配置为缺氧区 6 台，厌氧区 4 台。

1. 鸡冠石厂概况1.6 主体设计参数

初期运行， BOD5、 CODCr、 SS、 NH3-N 去除效果较好，

均能持续稳定达标，并且去除率稳定在 90% 以上。 NH3-N 出水

始终稳定在 0.5mg/L 左右，去除率高达 99% 。但 TN、 TP 去除效果不太理想，出水时常超标，且受进水水质的影响出水水质波动较大。

2. 初期运行情况及存在问题2.1 初期运行情况

　 由图可知，单位电耗在 2006年 5 月～ 12 月呈略下降的趋势，处理吨污水平均电耗在 0.26kW·h 左右。这个时期曝气量普遍较大，气水比维持在 6 左右。

　鸡冠石污水处理厂 2006年 5~12 月单位电耗情况

2. 初期运行情况及存在问题

1 ）冲击负荷大2 ）进水碳源较低，系统脱氮除磷效果不理想。3 ）单位电耗仍有下降的潜能。4 ）沉砂池对于细砂去除效果不好

2. 初期运行情况及存在问题2.2 存在问题

碳源不足

BOD5/TN约2.5

有机成份不足硝化区容量过大

出水 NH3-N 值过低、增加电耗

影响反硝化环境

内回流 DO 值高

脱氮效果不好

2.3 原因分析

2. 初期运行情况及存在问题

3. 调控技术措施及效果分析

3.1 调控措施 调控理念

外加碳源增加生化区碳源量

工艺调整

促进好氧区同步硝化反硝化

碳源优先满足脱氮要求，辅助化学除磷

提高系统反硝化能力

（ 1 ）采取辅助化学除磷技术在曝气池出水处投加液态氯化铁，在生物除磷的基础上辅

助化学除磷保证出水 TP 达标。生物脱氮、除磷对碳源呈竞争关系

物化法脱氮成本高

化学沉淀除磷效果好、成本低

辅助化学除磷选择

3. 调控技术措施及效果分析

（ 1 ）采取辅助化学除磷技术投药方式：同时沉淀除磷 利用二沉池作为沉淀区，通过曝气池的跌水能量混合 无需附加构筑物药剂选择：液态氯化铁投加量：约有 0.5mg/L 的磷需采用化学方法去除 约 2.4 吨

3. 调控技术措施及效果分析

（ 2 ）碳源的补充1 ）投加长生桥垃圾填埋场渗滤液　每天处理本地长生桥垃圾填埋场渗滤液约 20 车渗滤液投配比

约为 0.1 ％。

对活性污泥系统无毒害作用（镜检）

渗滤液 COD/TN 为 7~15 高于原水

补充碳源

同时为垃圾渗滤液的去除提供出路

3. 调控技术措施及效果分析

2 ）缩短初沉池水力停留时间（ HRT ） 从 2006 年 12 月份开始，在 38 万吨进水情况下，初沉池

运行 3 座其中的 2 座，每座开启 6 格中的 2 格， HRT 缩短2/3 。

2007 年 5 月后，根据水量的增加启用了第 3 座初沉池后，池中格数开启数量也相应进行调整。 由于砂存在的问题，故未选择完全超越。

　（细砂对系统运行危害较大、除砂方案研究）

3. 调控技术措施及效果分析

初沉池缩短停留时间前后进、出水 COD 变化情况

监测时间 初沉池进水 COD 初沉池出水 COD 去除率（ % ）

2006.11.8 260 172 33.8

2006.11.16 370 240 35.1

2006.11.22 294 180 38.7

2006.12.7 277 225 18.7

2006.12.16 388 302 22.1

2006.12.24 402 320 20.3

进入生化池中的 COD 浓度相对调控前提高了 15%

3. 调控技术措施及效果分析

（ 3 ）工艺的调控1 ）提高反应池内 MLSS ，控制 DO 值 MLSS 控制在 4000～ 5000mg/L ，控制其好氧区 DO 值在1.5~2mg/L 左右。

3. 调控技术措施及效果分析

2 ）延长倒置 A2/O 生物反应池反硝化段时间　 控制好氧区第 3 段处于缺氧状态，确保内回流携带到

DO 值低。该段限制性曝气长度通过 NH3-N 沿程削减变化确

定

既保证硝化效果，又节省碳源和曝气能耗，为反硝化创造条件。

07 年方案：

3. 调控技术措施及效果分析

2 ）延长倒置 A2/O 生物反应池反硝化段时间

鉴于控制好氧第 3 段的 DO 值，容易导致污泥沉积池底部，且导致生物反应池出水处、二沉池中偶尔出现厌氧污泥上浮等情况。利用 07 年限制性曝气长度为基准，调整为控制好氧第 1 段的曝气量，延长反硝化段长度，提高反硝化效率。

08 年方案：

3. 调控技术措施及效果分析

3 ）提高回流比 理论上脱氮率同回流比的关系： η＝ R/(1+R)

有研究表明单纯加大污泥回流比时比单纯加大污水回流比时的 TN 去除效果要好。

最终内回流调整为 200% ，外回流调整为 100% 。

3. 调控技术措施及效果分析

3. 调控技术措施及效果分析4.2 效果分析（ 1） NH3-N 去除效果 (2007)（ 1） NH3-N 去除效果 (2007)

（ 1） NH3-N 去除效果 (2008)

2008 NH年 3- N的去除效果

0. 00

5. 00

10. 00

15. 00

20. 00

25. 00

30. 00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 月份

NH3-

N/mg

.L（

-1）

0. 00

20. 00

40. 00

60. 00

80. 00

100. 00

120. 00

进水出水

/ %去除率

2008 NH年 3- N的去除效果

0. 00

5. 00

10. 00

15. 00

20. 00

25. 00

30. 00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 月份

NH3-

N/mg

.L（

-1）

0. 0010. 0020. 0030. 0040. 0050. 0060. 0070. 0080. 0090. 00100. 00

进水出水

/ %去除率

2008 NH年 3- N的去除效果

0. 00

5. 00

10. 00

15. 00

20. 00

25. 00

30. 00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 月份

NH3-

N/mg

.L（

-1）

0102030405060708090100

%去除率（）

进水 出水 / %去除率

3. 调控技术措施及效果分析

对 2007~2008 年系统对 NH3-N 的去除率在 90% 左右，

去除效果很好。

MLSS 一直维持在 4000~5000mg/L 左右的高浓度，大量的硝化菌聚集，虽然减少了硝化区的容积，仍能取得良好的

NH3-N 去除效果。

3. 调控技术措施及效果分析

（ 1） NH3-N 去除效果 (2008)

3. 调控技术措施及效果分析（ 2） TN 去除效果 (2007)

2008 TN年 去除效果

0. 05. 0

10. 015. 020. 025. 030. 035. 040. 045. 0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 月份

TN/

mg/L

浓度（

）

0

10

20

30

40

50

60

70

/%

去除率（）

进水 出水 去除率

3. 调控技术措施及效果分析（ 2） TN 去除效果 (2008)

除 2007年 1 月份污水厂出水 TN 超标外，其他月份 TN

都基本能稳定达标，稳定在 17.5mg/L 左右。 冬、春季节 TN 出水经常维持在 18~19mg/L之间。 出水 TN 的平均去除率由工艺调控前的 35% 左右提高到调控后的 50% 左右。

碳源相对充足一些缺氧段位于最前端，优先满足了反硝化脱氮对碳源的要求，

且缺氧段污泥浓度高与好氧段 30% 。好氧区存在同步硝化反硝化作用（ SND ）。该厂好氧段污

泥浓度 4000~5000mg/L， DO 控制在 2mg/L 。

3. 调控技术措施及效果分析（ 2） TN 去除效果

生物反应池中各区域MLSS 值

缺氧区污泥浓度高 30% ，反硝化能力加强

3. 调控技术措施及效果分析

监测位置监测次数

缺氧1 段

缺氧3 段

厌氧2 段

厌氧5 段

好氧1 段

好氧1 段

好氧3 段

第一次 6881 5896 5974 5428 5176 5306 5235

第二次 5863 5246 5490 4892 4664 4719 4811

第三次 5424 4321 4431 4060 3892 3935 3831

工艺调控后， 2007 年单位污水平均电耗在 0.22kW.h

左右，相比于调控前节能约 20% 。

3. 调控技术措施及效果分析

（ 3 ）单位电耗分析

（ 1 ）规模效应使单位电耗减少。 逐渐满负荷；且冬、春季单耗高于夏、秋季，与处理水

量也有关系。

（ 2 ）在线 DO 值和出水 NH3-N 值及时调整鼓风机工况

气水比大约 4.5 左右，节约了鼓风机电耗。鼓风曝气系统电耗一般占全厂电耗的 60% 左右。

4. 调控技术措施及效果分析

（ 3 ）单位电耗分析

根据 06、 07 年的运行数据可知，冬、春季节对 TN

的去除存在出水不达标的风险。 冬季污水厂运行就是要充分把握进水营养物的浓度与微生

物对溶解氧的需求的协调问题。 从 2008年 11 月初起，（ 1 ）通过减少剩余污泥泵排泥次数和排泥量，半个月控制

MLSS到 5500~ 6000mg/L之间。（ 2 ）控制系统好氧区溶解氧处于较低水平—— 1.0mg/L 左

右。

4.1针对性措施

4. 低温脱氮研究

指标月份

TN 进水 TN 出水 NH3-N 进水 NH3-N 出水 SS 进水 SS 出水

2008.12 40.0 15.5 23.5 3.0 429 8

2009.01 36.2 15.1 22.8 3.8 358 10

2009.02 39.3 15.4 25.8 2.5 347 11

2009.03 40.0 16.0 30.4 2.0 391 10

4. 低温脱氮研究

4.2 实际运行效果

工艺脱氮效果明显， TN依然能够维持在14~16mg/L 出水。

分析原因如下： 1 ）高污泥浓度，意味着能够产生更大颗粒的活性污泥。

2 ）对污泥的镜检，可以发现生物相发生了明显变化。

3 ）控制降低溶解氧，更易形成反硝化环境。 4 ）高污泥浓度提高了反硝化细菌的浓度，而与反硝化

细 菌的浓度呈一级反应，故提高了反硝化速率。

4. 低温脱氮研究

4.3 效果分析

（ 1 ）通过调控技术，降低好氧区第一或第三段的 DO 值，使其处于缺氧状态，强化系统反硝化能力， TN 去除率从 35%提高到 54% ，辅助化学除磷， TP 去除率从 45%提高到 80% ，系统功能得到提升。（ 2 ）在低温条件下，通过提高污泥浓度，达到使出水 TN 能够顺利达标，并留有很大余地。为安全度冬提供了运行模式。（ 3 ）采取调控技术，减少了生物反应池的气水比，系统节约

电耗 20% ，达到节能降耗的目的。

5.结论与建议

（ 4 ）该厂可以在 TN、 TP 出水达标的前提下，继续通过工艺调控、技术改造，提高系统生物除磷效果，减少化学除磷药剂使用量，充分挖掘倒置 A2/O 工艺的同时脱氮除磷优点。 （ 5 ）建议在好氧第三段增设搅拌器，更好的控制缺氧环境。（ 6 ）建议在厌缺氧区增设硝氮在线检测设备，生物池出水

处增设 NH3-N 在线检测设备。以便更好的指导和调整工艺和设

备运行工况。（ 7 ）建议改造曝气系统，通过与在线监测 设备联系实现系

统精确曝气。

5.结论与建议

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