呼書杰

（廣東省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，廣東 廣州 510290）

隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，國民的環(huán)保意識(shí)也在逐年加強(qiáng)，水資源的保護(hù)已經(jīng)成了全國人民關(guān)注的問題。污水排放是目前水資源污染最主要的因素，對(duì)污水進(jìn)行處理后再排放是延緩水污染最主要的一種方式。但目前，我國對(duì)給排水中污水處理問題研究還存在一定局限性，對(duì)污水處理系統(tǒng)的完善是目前較為急迫的研究課題。對(duì)此，我國很多學(xué)者也進(jìn)行了一系列研究，如吳占全[1]分析了集中式給排水管理在環(huán)境凈化管理中的作用，深入探討了對(duì)應(yīng)的集中式給排水管理方法；樊昆[2]研究了吸附-絡(luò)合-沉降同步去污工藝對(duì)污水處理廠的優(yōu)化效果，達(dá)到同步去除SS、氰化物、硬度的目的。以上學(xué)者的研究為污水處理廠的工藝優(yōu)化提供了一些參考，但并沒有實(shí)際解決NH3-N、CODCr（化學(xué)需氧量）和TP去除率不達(dá)標(biāo)的問題?；诖?，本文以A2/O工藝小試試驗(yàn)進(jìn)行優(yōu)化研究，為污水處理廠工藝優(yōu)化提供一些數(shù)據(jù)參考。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)裝置

本試驗(yàn)研究的A2/O工藝試驗(yàn)裝置主要由厭氧池、缺氧池和好氧池組成，3個(gè)氧池容積比為1∶2∶5。用單點(diǎn)蠕動(dòng)泵以0.021m3·h-1的流量進(jìn)水。污水流經(jīng)路線為：厭氧池前段→缺氧區(qū)→好氧區(qū)→二沉池→出水。污水進(jìn)入后，打開厭氧區(qū)和好氧區(qū)攪拌器，設(shè)置轉(zhuǎn)速48r·min-1，使污泥始終保持懸浮狀態(tài)。用空氣泵控制好氧區(qū)曝氣頭，調(diào)節(jié)曝氣量，控制DO（溶解氧）濃度。研究采用的反應(yīng)器為厚度1cm，尺寸為950mm×50mm×54mm的有機(jī)玻璃，反應(yīng)器容積、有效水深和有效容積分別為256.6L、480mm和228.0L。試驗(yàn)裝置平面圖和示意圖分別見圖1、2。

圖1 試驗(yàn)裝置平面圖Fig.1 Plan of test device

圖2 試驗(yàn)裝置示意圖Fig.2 Schematic diagram of test device

1.2 試驗(yàn)過程

取某污水處理廠活性污泥混合液100L，用50×50目濾網(wǎng)進(jìn)行過濾，然后靜置24h。待其沉淀后，將上層清液排放，放入試驗(yàn)裝置內(nèi)，然后加入設(shè)計(jì)水深一半水悶曝1d。對(duì)上清液進(jìn)行排放，再次加水曝氣，重復(fù)操作一周后，污泥濃度達(dá)到1500mg·L-1，可連續(xù)培養(yǎng)。進(jìn)水量緩慢加至設(shè)計(jì)水量，污泥回流比為50%，混合液回流比為100%，連續(xù)進(jìn)出水和回流，系統(tǒng)排出污泥。一段時(shí)間后，污泥增加至4000mg·L-1后，SV30先上升，然后下降，最后基本穩(wěn)定在25%～30%間，此時(shí)污泥沉降性能較好，基本完成對(duì)污泥的培養(yǎng)，為污泥馴化做好準(zhǔn)備工作。

1.3 工藝優(yōu)化

1.3.1 混合液回流比對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行效果影響 混合液回流比對(duì)污水處理過程中發(fā)生的反應(yīng)產(chǎn)生重要影響，若混合液回流比較小，對(duì)進(jìn)入缺氧區(qū)硝酸鹽氮負(fù)荷有一定降低作用，進(jìn)而削弱了反硝化脫氮和除磷性能，使得脫氮效果變差[3,4]。當(dāng)混合液回流比較大，回流液攜帶的溶解氧對(duì)缺氧環(huán)境有一定破壞作用，雖然在一定程度上增加了系統(tǒng)脫氮效率，但對(duì)污水廠能耗和運(yùn)行費(fèi)用有所提高。研究混合液回流比對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行效果的影響，運(yùn)行條件見表1。

表1 混合液回流比運(yùn)行條件Tab.1 Operating conditions of reflux ratio of mixed liquid

1.3.2 好氧池DO（溶解氧）濃度對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行效果影響 溶解氧是城市污水處理過程中較為重要的影響因素。對(duì)硝化反應(yīng)、反硝化反應(yīng)和污水處理廠運(yùn)行能耗都產(chǎn)生較大的影響。當(dāng)DO濃度較高時(shí)，污泥活性較高，微生物代謝比較旺盛，此時(shí)有機(jī)物去除效率較快。在活性污泥中，硝化細(xì)菌含量約為5%，且這些細(xì)菌位于生物絮凝體內(nèi)部。此時(shí)，DO濃度越高，生物絮凝體穿透能力也越高，硝化反應(yīng)速率也越高[5,6]。為探究好氧池DO對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行效果的影響，固定其余條件不變，混合回流比為200%，好氧池溶解氧分別為2，2.5，3mg·L-1進(jìn)行試驗(yàn)研究。

2 結(jié)果與討論

2.1 工藝參數(shù)的優(yōu)化

2.1.1 混合液回流優(yōu)化 圖3～5分別為混合液回流比對(duì)CODCr（化學(xué)需氧量）、NH3-N和TP去除效果的影響。

圖3 不同混合液回流比下CODCr去除效果Fig.3 CODCr removal effect under different mixed liquid reflux ratio

圖4 不同混合液回流比下NH3-N去除效果Fig.4 Ammonia nitrogen removal effect under different reflux ratio of mixed solution

圖5 不同混合液回流比下TP去除效果Fig.5 Total phosphorus removal effect under different reflux ratio of mixed solution

由圖3～5可知，TP去除率隨混合液回流比的增加表現(xiàn)出先增加后降低的趨勢(shì)。這是因?yàn)?，過高的回流比導(dǎo)致磷酸鹽在好氧區(qū)內(nèi)停留時(shí)間較短，對(duì)聚磷菌的吸磷效果產(chǎn)生影響，進(jìn)而對(duì)除磷效果產(chǎn)生影響[7]。綜合考慮，適合的混合液回流比為200%。

2.1.2 好氧池DO濃度優(yōu)化 圖6～8分別為不同好氧池DO濃度下CODCr、NH3-N和TP去除效果。

圖6 不同好氧池DO下CODCr去除效果Fig.6 Removal effect of CODCr under different aerobic tanks DO

圖7 不同好氧池DO下NH3-N去除效果Fig.7 Ammonia nitrogen removal effect under DO in different aerobic tanks

圖8 不同好氧池DO下TP去除效果Fig.8 Removal effect of total phosphorus under DO in different aerobic tanks

由圖6～8可知，DO濃度主要對(duì)NH3-N和TP去除率造成影響。這是因?yàn)?，硝化菌的硝化反?yīng)去除NH3-N，當(dāng)DO較低時(shí)，硝化細(xì)菌的生長(zhǎng)受到抑制，這就使得脫氮效果受到影響[8]。同時(shí)，合適的溶解氧濃度可以保持微生物的最佳活性，提供足夠的能量給聚磷菌吸磷。綜合考慮，適合本系統(tǒng)好氧池DO濃度為2.5mg·L-1。

2.1.3 pH值和堿度優(yōu)化 堿度和pH值主要對(duì)微生物的活性產(chǎn)生影響，通過控制微生物反應(yīng)速率，進(jìn)而影響微生物的脫氮效果[9]。圖9為經(jīng)過處理后，進(jìn)水堿度與pH值的變化趨勢(shì)。

圖9 進(jìn)水堿度和pH值Fig.9 Influent alkalinity and pH value

由圖9可知，進(jìn)水pH值變化范圍為7.3～7.9，進(jìn)水堿度（以CaCO3計(jì)）在360～482mg·L-1范圍內(nèi)出現(xiàn)變化，通過計(jì)算，污水處理廠需要的堿度約為497.02mg·L-1。

2.2 工藝優(yōu)化后效果分析

2.2.1 CODCr去除效果分析 圖10為CODCr去除效果。

圖10 CODCr去除效果Fig.10 CODCr removal effect

由圖10可知，CODCr去除率超過85%，達(dá)到GB18918-2002的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)要求[10]。

2.2.2 NH3-N去除效果分析 圖11為NH3-N去除效果。

圖11 NH3-N去除效果Fig.11 Ammonia nitrogen removal effect

由圖11可知，進(jìn)水和處理后出水NH3-N濃度分別為72.09和9.06mg·L-1，達(dá)不到GB18918-2002的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)要求，還需要對(duì)該污水處理廠工藝進(jìn)一步優(yōu)化。

2.2.3 TP去除效果分析 圖12為TP去除效果。

圖12 TP去除效果Fig.12 Total phosphorus removal effect

由圖12可知，進(jìn)水TP濃度和處理后出水TP濃度基本達(dá)到GB18918-2002的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)要求[10]。

3 結(jié)論

本文以某污水處理廠為主要研究對(duì)象，以CODCr、NH3-N和TP去除率為指標(biāo)，對(duì)其處理工藝進(jìn)行優(yōu)化。并研究了優(yōu)化工藝后，該污水處理廠對(duì)3個(gè)指標(biāo)的去除效果。具體結(jié)論如下：

（1）混合液回流主要影響TP去除率，混合液最佳回流比為200%。

（2）DO主要對(duì)NH3-N和TP去除率產(chǎn)生影響。DO最佳濃度為2.5mg·L-1。

（3）進(jìn)水pH值在7.36～7.93范圍內(nèi)出現(xiàn)小幅度變化，進(jìn)水堿度（以CaCO3計(jì)）在359.64～482.09mg·L-1范圍內(nèi)出現(xiàn)變化，計(jì)算得到污水處理廠需要的堿度約為497.02mg·L-1。

（4）工藝優(yōu)化后，出水CODCr濃度和TP濃度滿足GB18918-2002要求。出水NH3-N則還需要進(jìn)一步對(duì)系統(tǒng)工藝進(jìn)行優(yōu)化。