常规A/O工艺中污泥回流工艺的改造

1.前言

随着工业的发展和水资源的日益短缺，人们越来越重视工业废水的处理和回用，而A/O工艺即活性污泥法是最常用的工业废水处理方法。活性污泥法是利用人工培养的微生物菌种，分解氧化污水中可生物降解的有机物，将其与污水分离，使污水得到净化。在富氧条件下，有机物被好氧微生物代谢分解氧化，从需要耗氧的不稳定状态变成不再需要耗氧的状态，变成二氧化碳和水，一辈子。A/O活性污泥法就是一个典型的例子。该工艺不仅能在脱氮除磷的同时去除污水中的有机物，净化水质，而且操作简单，自动化程度高，运行稳定性好。因此，在工业废水处理中得到了广泛的应用。王洪刚等人采用典型的A2/O系列工艺，污泥负荷为0.03 ~ 0.20kg bo D5/(kg·MLSS·d)，污泥回流50% ~ 100%，后续臭氧高级氧化处理，成功实现了出水达到城镇污水处理厂污染物排放标准一级A标准。李等采用A2/O2生物滤池工艺处理焦化废水系统。填料表面形成稳定的生物膜后，COD去除率达到80%以上，氨氮去除率也达到60%以上。

为了进一步挖掘A/O工艺的潜力，控制污泥回流方式和保持污泥活性是两个关键因素。活性污泥的性能在很大程度上决定了系统的处理能力。合理控制污泥回流不仅可以在很大程度上保留污泥的活性，还可以提高整个系统承受负荷冲击的能力。杨晓楠等通过中试证明，回流比对COD的去除率影响不大，但提高了氨氮和总氮的去除率。合理的回流比增加了系统中的污泥浓度。当回流比达到200%时，氨氮呈下降趋势，总氮的去除率与氨氮的去除率基本一致。刘等人不断调整A/O工艺，将硝化液回流调整到100%，污泥回流调整到400 m3/h，通过延长水力停留时间和污泥龄，使工艺具有较强的负荷抗冲击能力，出水NH3-N在0.5mg/L以下，COD在50 mg/L以下

2.原始工艺流程

项目主要采用气浮、生化预处理、铁炭微电解、絮凝沉淀、水解酸化、A/O工艺和深度处理工艺(臭氧高级氧化、反硝化、生物接触氧化、ICB滤池)处理精细化工废水、农药废水、磷酸亚铁锂废水(也称新能源废水)、农药废水和生活污水。流程如图1所示。

3.工艺改造和新措施

3.1流程转换

考虑到新能源废水氨氮和COD低，属于无机废水，不需要水解酸化和微电解分解。同时，为了进一步降低预处理系统的运行负荷，新能源废水可直接在O/A工艺中处理达标排放。具体转换如下:

农药废水和精制废水仍保持原处理路径，进入调节池，泵入曝气池，然后进行后续生化处理。新能源废水和生活污水中污染物浓度相对较低。不经过前面的预处理系统，直接进入HAF，与预处理后的精制废水汇合，进一步生化处理，确保最终出水达标排放。

3.2污泥区回流

在原有排泥管道的基础上，增加或更换更多的污泥回流管道；

(1)原二沉池的污泥回流至HAF池而非FSBBR池，好氧菌仍回流至好氧池。

原来二沉池的活性污泥回流到HAF，导致好氧菌大多因为不适应缺氧环境而失活，氨氮和COD的去除率大大降低。(1)改造后，好氧菌和厌氧菌分区返回好氧池(FSBBR池)，即二沉池中的好氧菌仍返回好氧池(FSBBR池)，相似的生活环境也在很大程度上保持了细菌的活性。通过控制合适的回流比，氨氮和COD的去除率大大提高。

(2)增加污泥池至调节池、FSBBR池、二沉池至调节池的污泥回流管道。

原有的污泥回流管道比较简单，除了(1)中提到的错误回流方式，只实现了污泥从立式沉淀池1回流到调节池。由于系统排出的活性污泥过多，系统无法承受来自前一工艺的水质和负荷的双向冲击。该装置从建成到改造调试了一年多。系统排水中氨氮、COD、总氮数据波动较大。峰值出现时，系统几乎完全丧失去除氨氮和总氮的能力，水质超过排放标准5倍以上。

(2)中增加三根泥管主要是增加整个系统处理来自前一工艺的水质和负荷双向冲击的能力，即一旦进水有负荷冲击或含有少量硫磺等有毒有害物质，导致前一预处理系统中的活性污泥部分失活， 未受冲击的后期活性污泥可通过这三条泥管返回到前一系统重新利用，以尽快恢复预处理系统的性能，维持整个装置的出水水质达标排放。

(3)增加从调节池到FSBBR池的超驰管道。

在进水氨氮和COD负荷较低的情况下，为避免因营养物质缺乏导致后A/O系统处理能力下降，增加了(3)中的超驰管道，旨在将调节池中的氨氮、COD等营养源部分补充至后A/O系统，以保持整个系统的污泥活性在低负荷下平稳运行。

经过上述三项技术改造措施后，前段预处理系统不仅处理负荷降低，而且系统可以应对多条污泥回流管道在不同负荷和水质下的双向冲击。此外，通过后续的调试工作和排水水质进一步证实，回流的活性污泥性能良好，细菌的活性得到了很大程度的保留。

改造后的新工艺流程如图2所示。

4.结果和讨论

为了进一步证实上述三项技改措施的效果，我们收集了大量数据进行改造前后的对比，包括中间的水解酸化池和主出口外排，类比项目包括氨氮、COD和总氮。

4.1改造措施对水解酸化池出水氨氮和COD的影响

水解酸化池(ECHAP)是一个装有FSB多孔矿物填料的中间池。填料是微生物的载体，可以固定和保留大量的微生物。池内进行微曝气，使整个池处于兼氧状态。兼性细菌作为优势菌群，可以分解水中难降解的大分子有机物。ECHAP不仅能起到传统调节池调节水质、平衡水量的作用，还能起到丰富的微生物菌群对废水进行预降解的作用，改善了后端系统的工作环境，使各构筑物更好地发挥作用。由此可见，ECHAP在整个系统中起着承上启下的作用，其出水水质的好坏极大地影响着整个系统的处理能力和主排放的水质是否达标。

4.2改造措施对系统排水中氨氮和COD的影响

这个系统的外排水排到园区的一个污水集中站，外排水的水质也有严格的执行范围:氨氮

5.结论

通过以上工程实例的改造，我们知道污泥回流的环境非常重要。相似的生活环境可以在很大程度上保留活性污泥的处理活性。反之，细菌可能因无法适应新环境而失活，即系统失去原有的处理能力。经过上述一系列改造，调试一年多排水不达标的情况在一个月内恢复正常，系统排水氨氮、总氮、COD均达到园区污水站接水标准。(来源:中盐昆山有限公司、中盐安徽红四方有限公司)

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