基于A2/O工藝的給排水污水處理優(yōu)化試驗

呼書杰

（廣東省城鄉(xiāng)規(guī)劃設計研究院有限責任公司，廣東 廣州 510290）

隨著我國經濟的迅猛發(fā)展，國民的環(huán)保意識也在逐年加強，水資源的保護已經成了全國人民關注的問題。污水排放是目前水資源污染最主要的因素，對污水進行處理后再排放是延緩水污染最主要的一種方式。但目前，我國對給排水中污水處理問題研究還存在一定局限性，對污水處理系統(tǒng)的完善是目前較為急迫的研究課題。對此，我國很多學者也進行了一系列研究，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，深入探討了對應的集中式給排水管理方法；樊昆[2]研究了吸附-絡合-沉降同步去污工藝對污水處理廠的優(yōu)化效果，達到同步去除SS、氰化物、硬度的目的。以上學者的研究為污水處理廠的工藝優(yōu)化提供了一些參考，但并沒有實際解決NH3-N、CODCr（化學需氧量）和TP去除率不達標的問題?；诖?，本文以A2/O工藝小試試驗進行優(yōu)化研究，為污水處理廠工藝優(yōu)化提供一些數據參考。

1 實驗部分

1.1 試驗裝置

本試驗研究的A2/O工藝試驗裝置主要由厭氧池、缺氧池和好氧池組成，3個氧池容積比為1∶2∶5。用單點蠕動泵以0.021m3·h-1的流量進水。污水流經路線為：厭氧池前段→缺氧區(qū)→好氧區(qū)→二沉池→出水。污水進入后，打開厭氧區(qū)和好氧區(qū)攪拌器，設置轉速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，調節(jié)曝氣量，控制DO（溶解氧）濃度。研究采用的反應器為厚度1cm，尺寸為950mm×50mm×54mm的有機玻璃，反應器容積、有效水深和有效容積分別為256.6L、480mm和228.0L。試驗裝置平面圖和示意圖分別見圖1、2。

圖1 試驗裝置平面圖Fig.1 Plan of test device

圖2 試驗裝置示意圖Fig.2 Schematic diagram of test device

1.2 試驗過程

取某污水處理廠活性污泥混合液100L，用50×50目濾網進行過濾，然后靜置24h。待其沉淀后，將上層清液排放，放入試驗裝置內，然后加入設計水深一半水悶曝1d。對上清液進行排放，再次加水曝氣，重復操作一周后，污泥濃度達到1500mg·L-1，可連續(xù)培養(yǎng)。進水量緩慢加至設計水量，污泥回流比為50%，混合液回流比為100%，連續(xù)進出水和回流，系統(tǒng)排出污泥。一段時間后，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，此時污泥沉降性能較好，基本完成對污泥的培養(yǎng)，為污泥馴化做好準備工作。

1.3 工藝優(yōu)化

1.3.1 混合液回流比對系統(tǒng)運行效果影響 混合液回流比對污水處理過程中發(fā)生的反應產生重要影響，若混合液回流比較小，對進入缺氧區(qū)硝酸鹽氮負荷有一定降低作用，進而削弱了反硝化脫氮和除磷性能，使得脫氮效果變差[3,4]。當混合液回流比較大，回流液攜帶的溶解氧對缺氧環(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，但對污水廠能耗和運行費用有所提高。研究混合液回流比對系統(tǒng)運行效果的影響，運行條件見表1。

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

1.3.2 好氧池DO（溶解氧）濃度對系統(tǒng)運行效果影響 溶解氧是城市污水處理過程中較為重要的影響因素。對硝化反應、反硝化反應和污水處理廠運行能耗都產生較大的影響。當DO濃度較高時，污泥活性較高，微生物代謝比較旺盛，此時有機物去除效率較快。在活性污泥中，硝化細菌含量約為5%，且這些細菌位于生物絮凝體內部。此時，DO濃度越高，生物絮凝體穿透能力也越高，硝化反應速率也越高[5,6]。為探究好氧池DO對系統(tǒng)運行效果的影響，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進行試驗研究。

2 結果與討論

2.1 工藝參數的優(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CODCr（化學需氧量）、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出先增加后降低的趨勢。這是因為，過高的回流比導致磷酸鹽在好氧區(qū)內停留時間較短，對聚磷菌的吸磷效果產生影響，進而對除磷效果產生影響[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NH3-N和TP去除率造成影響。這是因為，硝化菌的硝化反應去除NH3-N，當DO較低時，硝化細菌的生長受到抑制，這就使得脫氮效果受到影響[8]。同時，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值主要對微生物的活性產生影響，通過控制微生物反應速率，進而影響微生物的脫氮效果[9]。圖9為經過處理后，進水堿度與pH值的變化趨勢。

圖9 進水堿度和pH值Fig.9 Influent alkalinity and pH value

由圖9可知，進水pH值變化范圍為7.3～7.9，進水堿度（以CaCO3計）在360～482mg·L-1范圍內出現變化，通過計算，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%，達到GB18918-2002的一級A標準要求[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，進水和處理后出水NH3-N濃度分別為72.09和9.06mg·L-1，達不到GB18918-2002的一級A標準要求，還需要對該污水處理廠工藝進一步優(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，進水TP濃度和處理后出水TP濃度基本達到GB18918-2002的一級A標準要求[10]。

3 結論

本文以某污水處理廠為主要研究對象，以CODCr、NH3-N和TP去除率為指標，對其處理工藝進行優(yōu)化。并研究了優(yōu)化工藝后，該污水處理廠對3個指標的去除效果。具體結論如下：

（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NH3-N和TP去除率產生影響。DO最佳濃度為2.5mg·L-1。

（3）進水pH值在7.36～7.93范圍內出現小幅度變化，進水堿度（以CaCO3計）在359.64～482.09mg·L-1范圍內出現變化，計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則還需要進一步對系統(tǒng)工藝進行優(yōu)化。