A2/O污水廠厭氧池冬夏兩季釋磷效果對比研究

劉曉萌 王劼(沈陽振興環保有限公司，遼寧 沈陽 110000)

0 引言

A2/O及其改良型工藝因其具有流程簡單、運行靈活、水力停留時間(HRT)短、活性污泥不易膨脹、基建和運行費用低等優點，已成為國內外競相研究和應用的熱門污水生物處理工藝[1]。據統計，目前我國A2/O污水處理廠占全國污水處理廠的一半，其中厭氧池是A2/O及其改良型工藝污水處理廠的一個重要處理單體。在工程運用即污水處理實際運行中，厭氧池的生物除磷是依靠回流污泥中聚磷菌活動進行的[2]，利用聚磷菌在厭氧條件下釋放磷，在好氧條件下過量吸收磷[3]，達到生物除磷的目的。厭氧池在污水處理系統中所起的作用已被人們所了解和接受，但是運行過程中厭氧池設計的水力停留時間短，傳統的生物除磷工藝目前無法穩定運行實現一級A排放標準，導致厭氧池的運行管理水平較差，厭氧池的功能得不到有效發揮，厭氧池生物除磷的效果差。沈陽市有部分污水處理廠厭氧進水總磷甚至大于厭氧池出水總磷，其原因是生物除磷受到諸多因素的影響，如厭氧池容積的設定、泥齡、pH、污泥濃度、磷酸鹽、溶解氧和硝酸鹽氮的濃度等運行參數以及環境溫度，而其中這些因素之間往往因相互作用關系錯綜復雜，使得實際運行過程中管理困難，無法實現穩定高效運行。但是目前國內對厭氧池的研究較少，特別是對釋磷效果的研究更是鮮有報道。我們于2018年6月-2019年2月在沈陽南部污水處理廠進行了現場研究，主要為了探討生物除磷效率的季節性變化，清楚變化規律；同時加強南部污水處理廠冬夏兩季厭氧池的運行管理，從而達到生物除磷節能降耗的目的，為國內其他同類型污水處理廠厭氧池運行提供指導。

1 工藝概況

1.1 工程概況

沈陽南部污水處理廠采用改良型A2/O工藝，處理水量為60萬m3/d，執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)一級A標準(TP≤0.5mg/L)[4]。污水處理廠工藝流程如圖1所示。

圖1 污水處理廠工藝流程

污水處理廠進水70%進入厭氧池，30%進入前缺氧池，前缺氧池的出水進入厭氧池，然后進入缺氧池和好氧池。厭氧池體積為5010m3，水深6.6m，配置氧化還原電位(ORP)在線儀表，使管理人員對運行狀況及時了解。設置潛水攪拌器2臺，額定功率≤4.3kW。為了使池內流體混合均勻，以達到良好的攪拌/推流效果，池體中有導流墻[5]。

1.2 分析方法

1.2.1 分析方法

在試驗過程中，磷酸鹽的檢測方法采用《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)中規定的鉬酸銨分光光度法(GB 11893—89)[6]。

1.2.2 實驗方法

選取生化池厭氧池進水和出水測定水樣，對每個水樣進行化驗分析磷酸鹽指標。夏季實驗時間為2018年6月-9月期間，平均水溫為21.3℃，共12組數據進行分析。冬季實驗時間為2018年11月-2019年2月期間，平均水溫為13.5℃，共12組數據進行分析，平均溫差10℃。

水樣均取混合樣，間隔時間為10min，取3次瞬時樣混合均勻，放置一段時間后，得到上清液。所有水樣采用相同批次試管，同一批實驗人員，從而避免因操作引起的試驗誤差[7]。

2 結果與分析

2.1 夏季釋磷效果

從圖1中可以看出，夏季厭氧池釋磷效率波動較大，其中最大效率為192%，最小效率為73%，平均釋磷效率為106%。夏季進水平均為3.15mg/L，出水平均為6.09mg/L。夏季水溫平均23.3℃，溫度高，酶活性高，聚磷菌活性較好，有利于生化池反應，釋磷效率較高，出水水質也很穩定。

圖1 夏季釋磷效率

2.2 冬季釋磷效果

從圖2中可以看出，冬季厭氧池釋磷效率較夏季穩定，其中最大效率為49%，最小效率為8%，平均釋磷效率為22%。冬季進水平均為1.95mg/L，出水平均為2.40mg/L。冬季水溫平均12.5℃，低于15℃，不利于聚磷菌的生長，影響了冬季的釋磷效率。

圖2 冬季釋磷效率

3 結語

本次研究發現，厭氧池夏季釋磷的效率最大值為192%，而冬季釋磷的效率最大值為49%，兩者相差143%。夏季平均釋磷效率106%與冬季平均釋磷效率22%兩者相差84%。無論是最大效率還是平均效率，夏季的釋磷效率都遠遠高于冬季。

影響厭氧池釋磷的效率有溫度、pH、溶解氧、硝酸鹽氮、污泥齡等多種因素。南部污水處理廠冬夏兩季，進水pH、生化池溶解氧、污泥濃度、硝酸鹽氮、污泥齡這些因素變化不大，比較接近，其中變化最大的是溫度：夏季水溫平均23.3℃，冬季水溫平均12.5℃。兩季相差10℃。

溫度是影響微生物活性的重要因素，適當的升溫會提高活性污泥中微生物的活性，而低溫則會顯著降低活性污泥的活性，有研究表明，污水生物處理系統的效能和運行穩定性因溫度變化而受到很大影響[8]。在一定范圍內，溫度每下降10℃，微生物的代謝活性就會降低1.5倍左右[9]。溫度過高或過低(25℃以上、15℃以下)都會導致系統運行效果降低，不利于聚磷菌的生長，從而降低了除磷效率[10]。在A2/O生化池這個活性污泥生態系統中，當夏季溫度較高時，厭氧池聚磷菌的活性較好，釋磷效率也較高，最高能達到192%，而進入冬季時水溫急劇下降，最低氣溫為10.3℃，厭氧池聚磷菌的活性因低溫迅速降低，生化反應速率減慢，釋磷效率較差，最小效率為8%。同時當溫度變化時，我們觀察生化池活性污泥的粘滯性也發生了變化：夏季活性污泥的粘滯性較小，而冬季活性污泥粘滯性較大。活性污泥粘滯性的變化引起活性污泥微生物群落的變化，特別是厭氧池活性污泥中聚磷菌的數量可能受到影響，最終導致除磷效率的變化。因此，對于城市A2/O工藝的污水廠，尤其是北方溫度變化較大的污水廠，認識冬夏季除磷效率的變化規律，提高生物除磷效果，改善出水水質是今后污水處理應該努力的一個方向。