A2/O污水廠厭氧池冬夏兩季釋磷效果對(duì)比研究

劉曉萌 王劼(沈陽(yáng)振興環(huán)保有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110000)

0 引言

A2/O及其改良型工藝因其具有流程簡(jiǎn)單、運(yùn)行靈活、水力停留時(shí)間(HRT)短、活性污泥不易膨脹、基建和運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，已成為國(guó)內(nèi)外競(jìng)相研究和應(yīng)用的熱門污水生物處理工藝[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)A2/O污水處理廠占全國(guó)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(gè)重要處理單體。在工程運(yùn)用即污水處理實(shí)際運(yùn)行中，厭氧池的生物除磷是依靠回流污泥中聚磷菌活動(dòng)進(jìn)行的[2]，利用聚磷菌在厭氧條件下釋放磷，在好氧條件下過(guò)量吸收磷[3]，達(dá)到生物除磷的目的。厭氧池在污水處理系統(tǒng)中所起的作用已被人們所了解和接受，但是運(yùn)行過(guò)程中厭氧池設(shè)計(jì)的水力停留時(shí)間短，傳統(tǒng)的生物除磷工藝目前無(wú)法穩(wěn)定運(yùn)行實(shí)現(xiàn)一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致厭氧池的運(yùn)行管理水平較差，厭氧池的功能得不到有效發(fā)揮，厭氧池生物除磷的效果差。沈陽(yáng)市有部分污水處理廠厭氧進(jìn)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(shè)定、泥齡、pH、污泥濃度、磷酸鹽、溶解氧和硝酸鹽氮的濃度等運(yùn)行參數(shù)以及環(huán)境溫度，而其中這些因素之間往往因相互作用關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，使得實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中管理困難，無(wú)法實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定高效運(yùn)行。但是目前國(guó)內(nèi)對(duì)厭氧池的研究較少，特別是對(duì)釋磷效果的研究更是鮮有報(bào)道。我們于2018年6月-2019年2月在沈陽(yáng)南部污水處理廠進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)研究，主要為了探討生物除磷效率的季節(jié)性變化，清楚變化規(guī)律；同時(shí)加強(qiáng)南部污水處理廠冬夏兩季厭氧池的運(yùn)行管理，從而達(dá)到生物除磷節(jié)能降耗的目的，為國(guó)內(nèi)其他同類型污水處理廠厭氧池運(yùn)行提供指導(dǎo)。

1 工藝概況

1.1 工程概況

沈陽(yáng)南部污水處理廠采用改良型A2/O工藝，處理水量為60萬(wàn)m3/d，執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918—2002)一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)(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(jìn)水70%進(jìn)入?yún)捬醭兀?0%進(jìn)入前缺氧池，前缺氧池的出水進(jìn)入?yún)捬醭?，然后進(jìn)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(duì)運(yùn)行狀況及時(shí)了解。設(shè)置潛水?dāng)嚢杵?臺(tái)，額定功率≤4.3kW。為了使池內(nèi)流體混合均勻，以達(dá)到良好的攪拌/推流效果，池體中有導(dǎo)流墻[5]。

1.2 分析方法

1.2.1 分析方法

在試驗(yàn)過(guò)程中，磷酸鹽的檢測(cè)方法采用《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918—2002)中規(guī)定的鉬酸銨分光光度法(GB 11893—89)[6]。

1.2.2 實(shí)驗(yàn)方法

選取生化池厭氧池進(jìn)水和出水測(cè)定水樣，對(duì)每個(gè)水樣進(jìn)行化驗(yàn)分析磷酸鹽指標(biāo)。夏季實(shí)驗(yàn)時(shí)間為2018年6月-9月期間，平均水溫為21.3℃，共12組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。冬季實(shí)驗(yàn)時(shí)間為2018年11月-2019年2月期間，平均水溫為13.5℃，共12組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，平均溫差10℃。

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

2 結(jié)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(dòng)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(jìn)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(yīng)，釋磷效率較高，出水水質(zhì)也很穩(wěn)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(wěn)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(jìn)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(zhǎng)，影響了冬季的釋磷效率。

圖2 冬季釋磷效率

3 結(jié)語(yǔ)

本次研究發(fā)現(xiàn)，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(wú)論是最大效率還是平均效率，夏季的釋磷效率都遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(jìn)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(dāng)?shù)纳郎貢?huì)提高活性污泥中微生物的活性，而低溫則會(huì)顯著降低活性污泥的活性，有研究表明，污水生物處理系統(tǒng)的效能和運(yùn)行穩(wěn)定性因溫度變化而受到很大影響[8]。在一定范圍內(nèi)，溫度每下降10℃，微生物的代謝活性就會(huì)降低1.5倍左右[9]。溫度過(guò)高或過(guò)低(25℃以上、15℃以下)都會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行效果降低，不利于聚磷菌的生長(zhǎng)，從而降低了除磷效率[10]。在A2/O生化池這個(gè)活性污泥生態(tài)系統(tǒng)中，當(dāng)夏季溫度較高時(shí)，厭氧池聚磷菌的活性較好，釋磷效率也較高，最高能達(dá)到192%，而進(jìn)入冬季時(shí)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(yīng)速率減慢，釋磷效率較差，最小效率為8%。同時(shí)當(dāng)溫度變化時(shí)，我們觀察生化池活性污泥的粘滯性也發(fā)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(shù)量可能受到影響，最終導(dǎo)致除磷效率的變化。因此，對(duì)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(rèn)識(shí)冬夏季除磷效率的變化規(guī)律，提高生物除磷效果，改善出水水質(zhì)是今后污水處理應(yīng)該努力的一個(gè)方向。