基于碳源需求的A-A2/O處理低C/N污水的中試研究★

董 陽 呂 貞 陳 俊 許光明 陳 波 王洪臣 齊 魯

(1.常州市排水管理處，江蘇 常州 213017； 2.中國人民大學(xué)環(huán)境學(xué)院，北京 100872)

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基于碳源需求的A-A2/O處理低C/N污水的中試研究★

董 陽1呂 貞1陳 俊1許光明1陳 波1王洪臣2齊 魯2

(1.常州市排水管理處，江蘇 常州 213017； 2.中國人民大學(xué)環(huán)境學(xué)院，北京 100872)

以實(shí)際生活污水處理為研究?jī)?nèi)容，考察了不同進(jìn)水點(diǎn)對(duì)A-A2/O系統(tǒng)生物脫氮除磷的效果，結(jié)果表明，進(jìn)水流量分配對(duì)系統(tǒng)去除CODCr及NH3-N影響不明顯，對(duì)總氮和總磷去除則影響明顯；缺氧區(qū)增加進(jìn)水有利于為缺氧段的反硝化脫氮提供充足的碳源，進(jìn)而提高反硝化速率和實(shí)現(xiàn)高效脫氮；分段進(jìn)水有利于碳源的合理分配。

A-A2/O工藝，進(jìn)水流量分配，脫氮除磷

A-A2/O 工藝是一種備受關(guān)注的具備高效脫氮除磷能力的污水處理工藝[1]，傳統(tǒng)生物處理工藝針對(duì)低碳氮比污水很難達(dá)到氮、磷的同步高效去除。處理此類污水的關(guān)鍵在于提高對(duì)進(jìn)水碳源的合理有效利用率，使其盡可能多地作為反硝化脫氮以及厭氧釋磷所需碳源[2，3]。分段進(jìn)水工藝具有碳源利用率高、氮磷去除率高和經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定的特點(diǎn)[4]，本試驗(yàn)通過設(shè)置不同的進(jìn)水點(diǎn)，模擬研究無外加碳源情況下的碳源分配方案，對(duì)進(jìn)水流量分配比與工藝運(yùn)行效能之間的關(guān)系進(jìn)行探討研究，以尋求基于A-A2/O工藝提高脫氮除磷效率的有效途徑。

1 試驗(yàn)裝置及方法

1.1 試驗(yàn)裝置

本試驗(yàn)裝置由碳鋼材料制作，設(shè)計(jì)進(jìn)水流量為10 m3/d，各功能區(qū)有效容積按照常州某污水處理廠三期工藝實(shí)際的水力停留時(shí)間進(jìn)行設(shè)計(jì)，其中缺氧區(qū)和好氧區(qū)采用氧化溝池型，預(yù)缺氧池、厭氧池、缺氧池、好氧池和二沉池的設(shè)計(jì)水力停留時(shí)間分別為1.5 h，1.5 h，4 h，8.7 h和3.5 h，具體流程見圖1。

1.2 試驗(yàn)分析方法

進(jìn)水來自某污水處理廠曝氣沉砂池的進(jìn)水，采用國家標(biāo)準(zhǔn)分析方法進(jìn)行水質(zhì)分析[5]。ORP和DO采用HACH哈希HQ40D便攜式測(cè)定儀測(cè)定。進(jìn)水各項(xiàng)指標(biāo)如表1所示。

表1 試驗(yàn)進(jìn)水水質(zhì) mg/L

1.3 試驗(yàn)工況安排

系統(tǒng)運(yùn)行期間水溫在20 ℃～26 ℃，運(yùn)行工況參照常州某污水處理廠現(xiàn)狀工藝參數(shù)以及相關(guān)的小試試驗(yàn)，進(jìn)水流量為8 m3/d，外回流80%，內(nèi)回流100%，MLSS控制在2 500 mg/L左右，調(diào)整不同工況下進(jìn)水的分配比如表2所示。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同進(jìn)水分配比對(duì)CODCr去除效果的影響

CODCr的去除率是表征有機(jī)物去除效果的一個(gè)非常重要的衡量指標(biāo)，具體去除情況如圖2所示。

從圖2中可以看出，系統(tǒng)活性較高，CODCr的去除效果較為穩(wěn)定，進(jìn)水CODCr在128 mg/L～331 mg/L之間，系統(tǒng)出水能夠穩(wěn)定在11.3 mg/L～33.8 mg/L之間，說明系統(tǒng)的耐沖擊負(fù)荷比較強(qiáng)，進(jìn)水分配比對(duì)CODCr的去除影響不大。

2.2 不同進(jìn)水分配比對(duì)脫氮效果的影響

不同進(jìn)水分配比條件下，系統(tǒng)對(duì)NH3-N和TN的去除情況如圖3所示。

從圖3可知，進(jìn)水流量分配對(duì)氨氮去除效果影響不大，去除率穩(wěn)定在98%左右，不同工況間的硝化速率在4.70 mg/(gvss·h)左右，說明系統(tǒng)一直保持了較好的硝化作用。

進(jìn)水流量分配對(duì)于總氮的去除率有一定的影響，但系統(tǒng)的出水TN均在15 mg/L以下。從去除率的角度看，工況ⅠTN去除率為59.1%，工況Ⅱ、工況Ⅲ和工況Ⅳ比工況ⅠTN去除率分別提高7.9%，12.1%和16.2%，說明預(yù)缺氧區(qū)和缺氧區(qū)分配進(jìn)水，可明顯提高系統(tǒng)的脫氮效果。據(jù)物料平衡計(jì)算可得到不同進(jìn)水分配比條件下TN各單元的去除情況，具體如圖4所示。

從圖4中可見缺氧區(qū)去除TN量最高，各單元相應(yīng)的去除量占總?cè)コ康陌俜直确謩e為45.2%，43.6%，50.2%和56.7%。工況Ⅰ反硝化速率為2.42 mg/(gvss·h)，工況Ⅲ和工況Ⅳ的反硝化速率分別比工況Ⅰ提高9.1%和25.2%，說明缺氧段增加進(jìn)水可以明顯提高缺氧區(qū)反硝化速率，即缺氧區(qū)的反硝化菌能夠利用進(jìn)水中的碳源快速進(jìn)行反硝化反應(yīng)，從而提高脫氮效果。

2.3 不同進(jìn)水分配比對(duì)除磷效果的影響

不同進(jìn)水分配比條件下，系統(tǒng)進(jìn)出水TP去除情況見圖5。

在工況Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ和Ⅳ四種情況下，出水TP平均濃度分別為0.39 mg/L，0.34 mg/L，0.31 mg/L和0.20 mg/L，對(duì)TP的平均去除率分別為88.6%，91.3%，89.1%和93.9%，厭氧區(qū)單點(diǎn)進(jìn)水，出水TP濃度相對(duì)較高，出水TP濃度會(huì)隨進(jìn)水分配點(diǎn)的增加而出現(xiàn)了降低，說明多點(diǎn)進(jìn)水更有利于碳源的合理分配。

同時(shí)圖6也發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中缺氧池出水TP的濃度也出現(xiàn)明顯的降低，工況Ⅲ和工況Ⅳ出水濃度為1.1 mg/L和1.8 mg/L，除去內(nèi)回流的稀釋作用外，也存在反硝化除磷現(xiàn)象，即反硝化聚磷菌利用硝態(tài)氮作為電子供體同步完成吸磷[8]。實(shí)驗(yàn)室反硝化除磷模擬實(shí)

3 結(jié)論與建議

在進(jìn)水分配比的研究過程中，系統(tǒng)對(duì)CODCr和氨氮的去除影響不大，而對(duì)總氮影響明顯，缺氧區(qū)增加進(jìn)水有利于為缺氧段的反硝化脫氮提供充足的碳源，提高反硝化速率和實(shí)現(xiàn)高效脫氮。不同工況之間比較發(fā)現(xiàn)，工況ⅣTN去除效率最高，說明分段進(jìn)水有利于碳源的合理分配。就除磷而言，受進(jìn)水流量分配比的影響較大。預(yù)缺氧和缺氧段設(shè)置進(jìn)水，有利于厭氧釋磷和反硝化除磷，出水TP濃度會(huì)隨進(jìn)水分配點(diǎn)的增加而出現(xiàn)了降低。因此多點(diǎn)分配進(jìn)水有利于同步脫氮除磷。

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Study on pilot-scale A-A2/O process for low C/N municipal wastewater based on carbon source demand★

Dong Yang1Lv Zhen1Chen Jun1Xu Guangming1Chen Bo1Wang Hongchen2Qi Lu2

(1.ChangzhouDrainageAdministration,Changzhou213017,China;2.SchoolofEnvironment&NaturalResources,RenminUniversityofChina,Beijing100872,China)

Using domestic sewage with low C/N as treatment objective, the performance of A-A2/O process for denitrification and phosphorus removal was investigated. The results showed that the inflow distribution ratio value had less effect on removal of CODCrand NH3-N than TN and TP. Increase inflow distribution ratio in the anoxic tank is conducive to provide adequate carbon source for the denitrification anoxic, thereby increasing the rate of denitrification and efficient denitrification, indicating step feed conducive to the rational allocation of carbon source.

A-A2/O process, inflow distribution ratio, nitrogen and phosphorus removal

1009-6825(2016)26-0136-02

2016-07-02★:國家“水體污染控制與治理”科技重大專項(xiàng)(項(xiàng)目編號(hào)：2013ZX07314-001-003)；城區(qū)水污染過程控制與水環(huán)境綜合改善技術(shù)集成與示范(項(xiàng)目編號(hào)：2012ZX07301-001)

董 陽(1984- )，男，碩士，工程師

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