Carrousel氧化溝強化脫氮的影響因素研究

2019-03-28 12:35:18田海濤

山東化工 2019年4期

丁靜，任燁，謝未，田海濤

(紹興柯橋興濱水質檢測有限公司，浙江紹興 312073)

氧化溝工藝由于運行穩定和操作方便等優點，得到廣泛推廣和應用[1-2]。目前氧化溝強化脫氮的方式主要利用溝內溶解氧分布的不均勻性，通過合理的設計，使溝中產生循環的好氧段和缺氧段，即同步實現硝化和反硝化[3-5]。目前，國內對Carrousel 氧化溝的研究主要集中在對氧化溝脫氮除磷的設計、數學模擬、實際處理生活污水運行管理等方面的研究。本研究主要以某大型污水廠污水處理廠的氧化溝進水為原始，采用其氧化溝池體，重點考察射流的開關、DO控制方式、外加碳源投加位點、外加碳源分段投加比例等四個方面，考察其氧化溝脫氮的效果研究，主要采用在氧化溝段投加碳源，通過調節氧化溝曝氣方式，實現降低總氮的能力，從而保證最終出水總氮可以達到《紡織染整工業水污染排放標準》(GB4287-2012)的標準，即低于15mg/L以下的目標。該廠的污水處理流程圖如圖1所示。

圖1 某污水處理廠主要工藝流程圖

預處理經過初步的物化混凝沉淀的出水流經氧化溝，經過該池生物降解后，通過二沉池進行泥水分離，而后通過高密度沉淀池物化分離去除一部分有機物和懸浮物后，再通過臭氧接觸池和BAF池進一步降解難降解的有機物，出水達到《紡織染整工業水污染排放標準》(GB4287-2012)的直接排放規定。其中臭氧接觸池剩余的臭氧則是通過尾氣破壞裝置后變為O2和極少量的O3通入氧化溝，該回用尾氣采用的是射流曝氣的方式。為了得到較好的脫氮效果，重點從射流的開關、DO控制方式、外加碳源投加位點、外加碳源分段投加比例等四個方面，考察了脫氮的效果。

1 試驗設施及方法

1.1 試驗裝置

圖2 某污水處理廠氧化溝排布示意圖

該試驗主要是在某污水處理廠開展，該廠氧化溝排布如圖2所示，該廠區共有2組回轉廊道式池型的氧化溝，每組氧化溝均由2個對稱的氧化溝組成，2個對稱的氧化溝共用一個出水渠，單個池體氧化溝則如圖3所示，單池尺寸為池長205m×53.2m，有效水深11米，停留時間為49h，其中進水進入后在選菌區的停留時間大約為4～5h，該區域不曝氣，其余個廊道則設置了空氣曝氣，此外在第一廊道和第二廊道還有臭氧經破壞后的剩余O2和極少量的氧氣以及制備臭氧時的富余的O2。

圖3 單個氧化溝的平面示意圖

1.2 廢水水質

試驗用水為周邊印染企業用水，經過污水處理廠預處理，即投加了FeSO4，液堿，PAM沉淀分離的出水，而后進入氧化溝，該污水的指標如下表1所示。

表1 氧化溝進水水質參數

1.3 試驗方法

該階段試驗采用以下方法：在 1組和2組氧化溝進水端選菌區投加相同量的乙酸鈉，關閉1組和2組第1廊道整個廊道的曝氣和第4廊道后半段(按照水流的方向分廊道的前、后段)鼓風曝氣，同時1組氧化溝射流全開， 2組氧化溝關閉第1廊道的射流，通過對兩組對應的生化出水的TN和COD進行比較，分析射流開關對生化系統的影響。

該階段試驗采用以下方法： 1組氧化溝關閉第1廊道的前半段和第4廊道的后半段空氣曝氣，形成缺氧段，DO均控制在0.5～1.5mg/L內，其他段溶氧控制在2～3mg/L范圍內，2組氧化溝則是關閉第1廊道和第4廊道整段的空氣曝氣，將第1和第4廊道的溶氧控制在0.5～1.5mg/L內，形成缺氧段，其他廊道的溶氧控制在2～3 mg/L內。通過比較兩組對應生化出水的TN和COD，分析不同的溶氧控制方式對生化系統的影響效果。

該階段試驗采用以下方法：保持乙酸鈉的投加總量為650mg/L不變，關閉第1廊道和第4廊道整段的空氣曝氣，形成缺氧段。兩組在第一階段乙酸鈉全部投加在進水端選菌區，第二階段分為兩段投加，分別在氧化溝進水端投加500mg/L和出水端投加150mg/L，通過比較兩個階段對應的生化出水的TN和COD，分析乙酸鈉投加方式對生化系統的影響效果。

該階段試驗采用以下方法：關閉第1廊道和第4廊道整段的空氣曝氣，形成缺氧段，保持乙酸鈉的投加總量為650mg/L不變，氧化溝1組和2組乙酸鈉都采用在氧化溝進水、出水端分別投加。通過調整進水端和出水段兩段的投加比例，比較兩組對應的生化出水的TN和COD，分析其對生化系統的影響效果，確定相對較好的投加比例，具體方法見表2。

表2 乙酸鈉分段投加比例對生化系統的影響試驗方法

1.4 測試項目及方法

2 結果與討論

2.1 射流開關的影響

射流開關對降低總氮的影響結果如圖4和圖5的所示，該階段的進水總氮均值為41.1mg/L，氧化溝1組出水和氧化溝2組出水的總氮分別為14.3mg/L，14.4g/L，基本沒有差別；此外，從COD來看，氧化溝進水COD均值為720mg/L，1組出水和2組出水的COD均值分別為204 mg/L、203mg/L，也基本無差別，由此說明射流的開關對總氮和COD并無影響。

圖4 射流開關降解TN數據

圖5 射流開關降解COD數據

2.2 不同DO控制方式的影響

圖6 不同DO控制方式下降解TN數據

在相同進水情況下，保持加藥量一致，考察不同DO控制方式對降低總氮的影響，結果如圖6和圖7所示，該階段的進水總氮均值為35.8mg/L，氧化溝1組和2組的總氮分別為13.6mg/L，12.3mg/L，1組總氮略高于2組，差1.3mg/L的總氮，證明低溶氧的控制更有利于降解總氮；此外從COD來看，氧化溝進水COD均值為836mg/L，氧化溝1組和2組的COD均值分別為207 mg/L、202mg/L，1組略高于2組，由此說明關閉氧化溝第1廊道和第4廊道整段相比關閉半段總氮和COD的降解效果更好，因此建議采用氧化溝2組的運行模式。

圖7 不同DO控制方式下降解COD數據

2.3 乙酸鈉投加方式的影響

因采用關閉第一廊道和第四廊道曝氣方式效果更優，本試驗則采取該種曝氣方式。在保持兩組曝氣方式相同，乙酸鈉投加量相同的情況下，考察不同乙酸鈉投加方式對降解總氮和COD的影響，結果如圖8和圖9所示，其中第1～8天為實驗第一階段，乙酸鈉投加在進水端，第9～16天為實驗第二階段，乙酸鈉分段投加，進水總氮均值均為40.5mg/L，第一階段氧化溝1組和2組的總氮均值為14.0 mg/L，14.8mg/L；第二階段氧化溝1組和2組的總氮均值為12.3mg/L，12.4mg/L，說明進水端和出水端分段投加的方式更加有利于總氮的控制，第一階段和第二階段的進水COD均值分別為764 mg/L， 817mg/L，第一階段氧化溝1組和2組出水COD均值分別為197 mg/L，198mg/L；第二階段氧化溝1組和2組的COD均值為202mg/L，第一階段和第二階段的平均生化效率為74.1%，75.3% ，表明前后端分段投加的方式比單純在前端選菌區投加，有利于提高出水的TN去除效果，對COD也不會產生很大的影響。