昆明第一污水廠氧化溝工藝運行實踐及分析
摘 要 昆明市第一污水處理廠采用卡魯塞爾氧化溝巴登福流程(CarrouselBardenpho),運行5年來出水水質較好,其中總磷平均值僅0145mg/L、去除率90%左右。結合運行中的幾個問題進行了分析和探討。
關鍵詞 昆明第一污水處理廠;卡魯塞爾巴登福氧化溝;運行與分析;總磷去除
1 設計簡況
昆明市第一污水處理廠采用長魯塞爾巴登福流程(CarrouselBardenpho),1991年投產以來,該工藝流程對磷的去除效果十分理想,出水T2P能穩定在015mg/L以下、去除率90%左右。該廠由西南市政工程設計研究院設計,處理規模5.53m3/d。
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設計運行參數:混合液濃度MLSS=4gL;污泥負荷Fw=0.05kgBOD5kgMLSS·d;污泥產率a=0165kgMLSSkgBOD5;回流污泥濃度C=8gL;污泥回流比R=1;污泥齡t>30d;氧化溝流速v=0.3ms。
2 活性污泥培養過程
利用進水中原有的細菌進行自然培養,同時加入糞便水及附近排污河溝中的腐殖污泥。即先在氧化溝中放滿污水,啟動曝氣機悶曝,2d后氧化溝中污水顏色由黑色變為淺褐色,然后停機、沉淀、排放上清液,再進入污水悶曝。反復幾次后,開始少量連續進水,終沉池隨之啟動、污泥回流,同時加入糞便水及排污河溝中的腐殖污泥。約60d后氧化溝中活性污泥達到2000mg/L,90d后達4000mg/L。
3 歷年運行統計數據
由表2、3,出水水質是好的,大部分指標能達到設計指標。處理效果最好、最穩定的是T2P指標(0.45mgL,去除率能穩定在90%左右),其次是BOD、COD,效果較差、且不穩定的是T2N指標。
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4 運行中的幾個問題
4.1 氧化溝流速不夠
氧化溝中流速設計要求達0.3ms,但實際上只有0.22～0.25ms。這是因為DS325表曝機電機匹配偏小、機械性能不好,運行中電機及表曝機軸承溫升較高、電機跳閘頻繁。氧化溝中流速不夠會造成污泥沉淀,特別是當SVI指標較低時更明顯,有時甚至比較嚴重。
4.2 氧化溝供氧不足
氧化溝供氧不足,是造成NH4-N硝化不好、總氮去除效果差的主要原因。氧化溝好氧段太短,只占總溝長的14左右,DO濃度為1.0～0.5mg/L。但對BOD去除影響不大,因為溶解氧濃度>0.3mg/L的情況下好氧菌也能正常地分解有機物。一般應控制溶解氧在1.5～2mg/L以上,低于0.5mg/L時則硝化完全停止。氨氮硝化不好、總氮去除就差,按常規好氧段應占總反應時段的12,才能較好地脫氮。
5 T2N、T2P去除效果相佐
在出水水質上常出現T2N濃度較低時,T2P的濃度相對較高;當T2P的濃度較低時,T2N濃度升高的情況。而進水T2P濃度高,出水T2P濃度低;T2N的情況則不同,進水T2N的濃度高,出水T2N也往往較高。出現這種情況的原因是當T2P進水濃度高時,FN及BOD5的濃度也相應較高,此時氧化溝中的需氧量也較高。而曝氣設備供氧量基本是常數,此時氧化溝中的溶解氧對去除碳源及T2P可以滿足,但對溶解氧要求較高的NH+42N硝化反應則不能滿足,所以T2N去除效果降低、出水濃度升高。
由于氧化溝的虧量供氧,造成氧化溝中更多的厭氧或近似厭氧的反應時段,使細菌受壓抑并釋放磷的反應更徹底。在經過好氧區時,細菌能更快速、充分的吸收、富積磷于體內,故除磷效果提高,出水中T2P的含量降低。說明Carrousel氧化溝不僅能去碳、脫氮而且能除磷。
另外,當進水T2P濃度較低時,T2N、BOD的濃度也相應較低,此時氧化溝的需氧量下降、溶解氧較充足,不僅滿足了去除BOD的需要,而且也滿足了硝化反應的需要,所以脫氮效果好轉。由于氧化溝中的好氧時段增加,而厭氧及近似厭氧的時段隨之減少,除磷效果受到一定影響,所以T2P的出水濃度反而上升。如何確定Carrousel氧化溝中的供氧條件,形成合理、恰到好處的好氧→缺氧→厭氧區段,使脫氮除磷的生化反應同時、有效地進行,尚待進一步研究。
6 除磷效果的分析
氧化溝(CarrouselBardenpho)流程,完全滿足生物脫磷厭氧→好氧→缺氧→富氧的環境條件,如圖1。圖1中各反應池的停留時間為:厭氧池1h;氧化溝1共16.7h,其中好氧(1.0～0.5mg/L)約4h、缺氧及厭氧(0.4～0.1mg/L)12.7h;氧化溝2為2.6h。
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從氧化溝1溶解氧分布可以看出,在該反應池中有3級AO工藝,池中細菌能經歷好氧、厭氧或近似厭氧的環境,從而激發其對磷的過量積累反應。富氧池起到最后把關的重要作用,使細菌能從終沉池回流之前將磷吸附于體內,以避免細菌在終沉池停留期間由于溶解氧降低而將體內的磷分解釋放出來,以保證T2P出水良好。從氧化溝中出來的混合液,DO濃度一般<0.5mg/L,經富氧池曝氣后可增加至4mg/L左右。目前,T2N的去除率只有50%左右,如使氧化溝1的曝氣供氧能力提高,T2N的去除效果將得到大幅度提高。
由于厭氧池停留時間短(1.1h),通常氧化溝1處于厭氧或近似厭氧的時段可達10h,所以厭氧池除磷不明顯。另外,厭氧池只C組有水下攪拌器運轉,其余兩組(A、B組)沒有,厭氧池出現短流,不能正常發揮作用。但A、B組的除磷效果并不比C組差,也說明了厭氧池的作用不明顯。由于氧化溝2處于缺氧狀態,除磷作用也不明顯。而氧化溝1流速偏低,使溝中溶解氧濃度在同一距離遞減幅度增大,利于形成3級AO工藝,其厭氧和近似厭氧的時段遠超過厭氧池的停留時間,故能起到高效除磷的作用。
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綜上所述,為節省投資及運行費用,并獲得良好的脫氮除磷效果,建議將現有的工藝流程修改如圖2后才有可能。于是需要一個完整的厭氧微生物食物鏈系統,葡萄糖的存在至少可為相關的微生物補充碳源能源,從而有利于微生物總量的增長。此外,葡萄糖經相關微生物代謝還可為受試有機物的開環提供必要的還原力和各種輔酶。因此,可以認為共代謝作用在雜環化合物及多環芳烴的厭氧降解過程中起著重要的作用。必須有易于厭氧降解的初級能源物質存在,難降解有機物的厭氧轉化才能順利有效地進行。共代謝反應廣泛存在于難降解有機物的厭氧降解過程中,Hanne等人曾利用厭氧反應器中存在共代謝的原理,通過添加初級基質來處理含氯酚的廢水,使氯酚這種有毒的難降解物質得以生物凈化。在含有較多難降解有機物的廢水處理中,厭氧可被推薦作為預處理手段。在此條件下,廢水中存在較多的易生物降解有機物,可以滿足厭氧微生物降解難降解有機物的共基質營養條件。
3 結論
① 所研究的有機物,多數在厭氧酸化條件下可以發生結構上的轉化,雖然轉化的程度各不相同。
② 在厭氧酸化24h后,多環芳烴的平均去除率可高達90%左右,單環雜環化合物的去除率很低,表現出抗厭氧酸化降解的傾向。
③ 單環雜環與苯環稠合形成雙環或三環雜環化合物時,苯環的加入可緩解單環雜環的抗性,從而使其厭氧酸化去除率大大提高;而且隨著苯環的在整個分子中所占質量百分比的提高,去除率呈升高的趨勢。
④ 單基質條件下受試物的厭氧酸化去除率遠低于與葡萄糖共基質條件下的去除率,而且污泥活性及性狀均較差。共基質易降解物質的存在對厭氧酸化反應起著很重要的作用。共代謝作用在難降解有機物的厭氧酸化過程中起著重要作用。
⑤ 經過厭氧酸化處理后,受試難降解有機物好氧生物降解性能明顯優于原物質。因此,厭氧——好氧工藝有望有效地去除這些物質。
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