目前國家的技術政策中推薦采用厭氧消化工藝對污水處理廠污泥進行減量化和穩(wěn)定化處理，但在厭氧消化過程中除產生甲烷外，還會釋放高濃度的氮，這部分高氨氮隨脫水濾液回流到污水處理系統(tǒng)，增加污水處理的投資和運行費用。北京某污水處理廠采用厭氧氨氧化工藝對高氨氮污泥脫水濾液單獨集中處理，可解決上述問題。
北京市某污水處理廠泥區(qū)在優(yōu)化改造中面臨諸多問題，其中沼液處理問題直接影響了該廠污水處理的效果和成本。熱水解和厭氧消化后的污泥經(jīng)脫水后產生脫水濾液(沼液)，該濾液中氨氮濃度較高，如果不進行處理直接排至廠區(qū)生物處理系統(tǒng)，將對再生水處理工藝中總氮的出水指標造成一定的影響，使污水中碳氮比不足的問題更加突出，增加大量的碳源投加量，增加污水處理的難度和處理成本。因此有必要將這部分污水單獨收集處理，以減少這部分污染物對污水處理設施的沖擊以及系統(tǒng)的氮負荷。
脫氮技術中，厭氧氨氧化技術作為新興工藝，克服了諸多傳統(tǒng)脫氮工藝的缺點，受到了普遍關注。因此，在本設計中，如何選擇最優(yōu)技術路線以及在原有研究基礎上進行設計優(yōu)化是設計人員需要解決的主要問題。
1厭氧氨氧化工藝的優(yōu)點
厭氧氨氧化工藝相比于傳統(tǒng)的硝化反硝化工藝具有如下優(yōu)點：
(1)節(jié)省能源和碳源：厭氧氨氧化在缺氧條件下進行，無需氧氣的供應，可節(jié)省62.5%的能源消耗;并且厭氧氨氧化過程徹底改變了過去需要通過投加電子供體(碳源)才能脫氮的傳統(tǒng)途徑(反硝化)，大大節(jié)省碳源;此外能量減少也意味著CO2排放的降低。
(2)不會產生pH下降因而無需補堿,不存在亞硝酸鹽的累積可能產生的毒性，因而容易經(jīng)濟地實現(xiàn)工藝控制。
(3)減少污泥產量：厭氧氨氧化菌生長慢、產率低，工藝剩余污泥量少，因此污泥處置費用低。
(4)高負荷，減少占地面積：厭氧氨氧化氮去除效率高，因此該工藝總體負荷高，可以減少工藝占地，降低工藝基建費用。
2工程設計
2.1
工程概況
北京市某污水處理廠處理規(guī)模為60萬噸，污泥產量約為878噸/日，同時接收其他廠外運污泥342噸/日，總處理規(guī)模1220噸/日(以含水率80%計，不含廠內污泥系統(tǒng)回流量)，污泥處理工藝采用濃縮+預脫水+熱水解+厭氧消化+板框脫水(見圖1)。剩余污泥進入污泥濃縮、預脫水系統(tǒng)，經(jīng)過濃縮機濃縮后，與經(jīng)過除砂的初沉污泥混合，利用預脫水機脫水與外廠輸送的脫水污泥混合后進入熱水解系統(tǒng)。熱水解處理后的污泥經(jīng)過
稀釋及冷卻后，進入新建的污泥消化池進行厭氧消化。消化后的污泥經(jīng)板框壓濾脫水系統(tǒng)進行脫水至含水率60%以下。脫水后泥餅外運處置。
圖1 污泥處理流程圖
污泥處理過程中產生的污水包括污泥濃縮上清液、熱水解消化污泥脫水的濾液。污泥濃縮的上清液中主要含有部分SS; 污泥在經(jīng)過20多天厭氧消化后，大概24%的微生物被降解，每降解1kg微生物產生0.124kg氮，因此部分氮磷又被釋放到污泥脫水的壓濾液中，有關數(shù)據(jù)顯示，經(jīng)過厭氧消化后污泥水中氮的含量約占進水污水氮含量的10%左右，常規(guī)設計中回到污水處理系統(tǒng)會加重污水廠的負擔，因此需要對污泥脫水的壓濾液進行單獨處理。
本工程厭氧氨氧化系統(tǒng)設計規(guī)模(平均流量)為3500m3/d，根據(jù)中試和國內外相近工程水質數(shù)據(jù)，確定了厭氧氨氧化系統(tǒng)進出水水質(見表1)。
表1 厭氧氨氧化系統(tǒng)設計進出水水質
2.2技術路線
根據(jù)經(jīng)驗水質數(shù)據(jù)，最初選定技術路線為進水—調節(jié)池—斜板沉淀池— 一段生物池— 一段沉淀池—二段生物池—二段沉淀池—出水。脫水后的污泥消化液中除氨氮濃度比較高外，還有較高TP、SS、COD，為了保證反應器的脫氮效果，在前端增加混凝沉淀處理單元，去除TP、SS。然后進入一段生物池和一段沉淀池，去除COD。將TP、SS、COD去除后進入二段生物池和二段沉淀池進行脫氮。通過中試運行結果發(fā)現(xiàn)，對于C/N比不高的污水，一段反應池的COD去除率在20-30%之間，此工藝流程僅適用于C/N比高的污水。
因此，針對某污水處理廠熱水解消化污泥脫水濾液的水質，將工藝流程優(yōu)化為進水—調節(jié)池—斜板沉淀池—生物池—沉淀池—出水(見圖2)。脫水濾液通過重力流方式進入調節(jié)池，完成水量與水質的均化后，通過進水泵輸送至斜板沉淀池，在斜板沉淀池中去除TP、SS和部分COD，上清液通過重力流入生物池，在生物池中完成氨氮與總氮的自養(yǎng)去除。生物池內的泥水混合物自流進入沉淀池，通過重力沉降作用泥水分離，上清液作為本系統(tǒng)出水排放至廠內退水管線。
圖2 厭氧氨氧化系統(tǒng)工藝流程
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