氧化溝系統(tǒng)除磷效果的提高途徑
1 氧化溝技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
氧化溝技術(shù)在我國(guó)發(fā)展很快，是當(dāng)前污水處理技術(shù)的熱點(diǎn)之一。近年來(lái)國(guó)內(nèi)建設(shè)的氧化溝數(shù)量在不斷增加，其處理規(guī)模和處理對(duì)象也在不斷擴(kuò)大。氧化溝系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn):可以不設(shè)初沉池，二沉池可與氧化溝合建，省去污泥回流裝置，對(duì)水質(zhì)變化的適應(yīng)性強(qiáng)，泥齡長(zhǎng)，可達(dá)到較好的脫氮效果，污泥產(chǎn)率低等等。近年來(lái)，隨著污水處理行業(yè)脫氮除磷要求的提高，氧化溝系統(tǒng)在除磷方面的欠缺經(jīng)常被人們提出，因此探討氧化溝系統(tǒng)除磷效率的提高途徑就很有意義。現(xiàn)針對(duì)氧化溝系統(tǒng)除磷的問(wèn)題進(jìn)行了較深入地分析研究，提出了一些提高氧化溝系統(tǒng)除磷效果的途徑，以對(duì)相關(guān)的研究和生產(chǎn)運(yùn)行有所幫助。
2 氧化溝系統(tǒng)中除磷效果的影響因素
影響氧化溝系統(tǒng)除磷過(guò)程的因素主要有三類:環(huán)境因素、設(shè)計(jì)參數(shù)、水質(zhì)條件。環(huán)境因素包括:DO、溫度、pH 值等等。設(shè)計(jì)參數(shù)包括:泥齡、停留時(shí)間、剩余污泥處理方法等等。水質(zhì)條件是近年來(lái)針對(duì)除磷效果的眾多研究的中心話題，主要包括:基質(zhì)的可獲得性、進(jìn)水水質(zhì)特性、VFA 產(chǎn)生量、硝態(tài)氮的濃度。
2. 1 DO 的影響
DO 對(duì)除磷效率的影響主要體現(xiàn)在磷吸收區(qū)。當(dāng)好氧區(qū)的DO 保持在1. 5 mg/ L～3. 0 mg/ L 之間時(shí)，除磷效果一般可以保證;當(dāng)DO 小于1. 5 mg/ L 時(shí)，除磷率會(huì)降低，污泥沉降也變差；但如果DO 過(guò)高，則會(huì)導(dǎo)致水流到達(dá)厭氧區(qū)時(shí)DO 增加，影響磷的釋放，同時(shí)由于DO 過(guò)高會(huì)降低反硝化效果，使得NO3- 濃度居高不下，也會(huì)影響厭氧區(qū)磷的釋放。
2. 2 pH 值
研究表明，pH 值為8. 0～8. 5 時(shí)， TP 去除率可以達(dá)到90 %以上；當(dāng)pH 值為6. 5～8. 0 時(shí)，TP 去除率差別不大;當(dāng)pH 值低于6. 5 時(shí)，TP 去除率會(huì)急劇下降。
2. 3 泥齡
泥齡越長(zhǎng)，活性生物量越低，除磷能力也相應(yīng)降低。眾多的研究表明:泥齡越長(zhǎng)，單位BOD 的除磷量就越少。為達(dá)到最高的除磷率，除磷設(shè)計(jì)的泥齡值不應(yīng)超過(guò)總體處理所需要的值。當(dāng)其他處理所需的泥齡值很大時(shí)，只能通過(guò)別的途徑來(lái)彌補(bǔ)泥齡的不良影響，如加大BOD/ TP 值。
2. 4 停留時(shí)間
研究證明，厭氧區(qū)的停留時(shí)間會(huì)影響VFA 的產(chǎn)生以及貯磷菌對(duì)VFA 的吸收。一般地，厭氧區(qū)的停留時(shí)間越長(zhǎng)，除磷率越高。厭氧停留時(shí)間從1. 1 h 增至2. 6 h ，TP 去除率會(huì)從59 %增至71 %。但是，過(guò)長(zhǎng)的厭氧停留時(shí)間并沒(méi)有好處，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)可能導(dǎo)致VFA 吸收的磷沒(méi)有釋放。這就有可能導(dǎo)致碳源貯存物量不足，不能在好氧區(qū)產(chǎn)生足夠的能量來(lái)吸收所有釋放的磷。在好氧區(qū)溶解磷的生物吸收也需要足夠的停留時(shí)間，一般為1 h～2 h。
2. 5 基質(zhì)的可獲得性
出水磷濃度的高低主要取決于系統(tǒng)中除磷細(xì)菌所需要的發(fā)酵基質(zhì)的可獲得量與必須去除的磷量的比值。研究表明:VFAs 是生物除磷的重要基質(zhì)。污水的可生物降解COD 可以劃分為溶解性可快速生物降解COD 和顆粒性慢速生物降解COD兩類。主流生物除磷系統(tǒng)產(chǎn)生的VFAs 主要來(lái)自溶解性快速降解BOD5 ，也即磷的去除量與快速降解BOD5 成正比。
2. 6 VFA 產(chǎn)生量
厭氧區(qū)的VFA 來(lái)源于外源添加和內(nèi)部轉(zhuǎn)化。Comeau運(yùn)行了一系列生物除磷裝置，試驗(yàn)結(jié)果表明，每投加6. 4 mg VFA 可增加1 mg/ L 的除磷能力。眾多試驗(yàn)研究表明，投加VFA 可促進(jìn)磷的生物吸收，去除1 mg 磷所需的VFA 投加量為7 mg HAc～9 mg HAc。
3 氧化溝系統(tǒng)除磷效果的提高途徑
3. 1 加設(shè)厭氧池
在氧化溝的上游加設(shè)厭氧池，是當(dāng)代氧化溝變形工藝的普遍做法。在上游加設(shè)厭氧池，能夠?yàn)樯锍滋峁┫冗M(jìn)行磷的釋放，后進(jìn)行磷的過(guò)度吸收的場(chǎng)所，同時(shí)提高了污泥的沉降性能。在卡魯塞爾3000R 系統(tǒng)中，厭氧區(qū)和前置反硝化區(qū)結(jié)合在一起，創(chuàng)造出了一段持續(xù)低濃度的硝酸鹽區(qū)域，有助于對(duì)磷有富集積累作用的微生物菌群的選擇，從而在很低的溫度下也能實(shí)現(xiàn)較高的除磷率，值得借鑒。在氧化溝中也可設(shè)置多處厭氧段或者缺氧段，實(shí)現(xiàn)更高程度的除磷效果 。多溝交替作為厭氧段或好氧段，安排多種交叉運(yùn)行方式，也可以有效提高除磷率，但要以優(yōu)良的自控系統(tǒng)為前提。
3. 2 降低厭氧區(qū)的DO
設(shè)法限制進(jìn)入?yún)捬踅佑|區(qū)的DO 量，避免快速降解基質(zhì)被迅速耗盡，保證貯磷菌所需的脂肪酸產(chǎn)生量，這是提高除磷率的關(guān)鍵因素之一。降低進(jìn)水DO 值:在進(jìn)水前先讓管網(wǎng)中的水在進(jìn)處理構(gòu)筑物前稍作停頓，避免管網(wǎng)中的DO 帶入。進(jìn)水的輸送盡量使用密閉的設(shè)施或設(shè)備，不宜用開(kāi)口的輸送設(shè)施。進(jìn)水流量測(cè)量部位避免帶入空氣。沉砂系統(tǒng)應(yīng)避免造成跌水。減少厭氧區(qū)攪拌器造成的渦流帶入空氣。
3. 3 減小硝態(tài)氮的影響
設(shè)法不讓硝態(tài)氮進(jìn)入磷的釋放區(qū)，是保證脫氮除磷互不干涉的關(guān)鍵。通常可以考慮在磷的釋放段前設(shè)置前置缺氧段，使反硝化先行完成。一般來(lái)講，在夏季反硝化可以迅速完成，能夠保證硝態(tài)氮以低濃度進(jìn)入磷的釋放區(qū)。在負(fù)荷較高的處理系統(tǒng)中，必須以控制泥齡的辦法限制硝化作用的發(fā)生程度，以避免硝態(tài)氮對(duì)除磷的干擾。
3. 4 針對(duì)基質(zhì)的可獲得性問(wèn)題
城市污水中，顆粒性有機(jī)物所占比例很大，因此采取措施將這些顆粒性有機(jī)物轉(zhuǎn)化為VFA 是一種重要的解決辦法。
3. 5 污泥處理時(shí)的嚴(yán)格管理
由于生物除磷系統(tǒng)的混合液處于厭氧狀態(tài)時(shí)會(huì)出現(xiàn)磷的明顯釋放，因此污泥的處理需特別注意防止厭氧狀態(tài)的出現(xiàn)。可考慮采取氣浮或以機(jī)械濃縮代替重力濃縮。另外，由于污泥消化和脫水過(guò)程中產(chǎn)生的廢液含磷量可能會(huì)很大，因此不要輕易將此廢液回流到主體處理構(gòu)筑物，而應(yīng)采用化學(xué)法先行處理后再回流處理。
3. 6 停留時(shí)間的控制
生產(chǎn)實(shí)踐表明，對(duì)于氧化溝系統(tǒng)，曝氣區(qū)的停留時(shí)間越短，不曝氣區(qū)的停留時(shí)間越長(zhǎng)，越有利于除磷。在能夠滿足系統(tǒng)處理目標(biāo)的前提下，好氧區(qū)的尺寸應(yīng)盡量小一些。厭氧區(qū)分格有助于降低溶解性有機(jī)物發(fā)酵所需的停留時(shí)間。但是否采用分格方式，要綜合考慮所增加的攪拌器和分隔墻的設(shè)置方便程度以及建設(shè)費(fèi)用問(wèn)題。總之，傳統(tǒng)的氧化溝系統(tǒng)有著較多的不利于除磷的因素，但通過(guò)加設(shè)厭氧池、降低厭氧區(qū)的DO、減小硝態(tài)氮的影響、提高基質(zhì)的可獲得性、優(yōu)化污泥處理過(guò)程、優(yōu)化停留時(shí)間的設(shè)置等等方法，并且綜合考慮設(shè)備改進(jìn)的方便程度以及建設(shè)費(fèi)用問(wèn)題，提高氧化溝系統(tǒng)的除磷和脫氮效率是有可能實(shí)現(xiàn)的。
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