溶解氧对城市污水脱氮除磷影响试验研究

国内大中型污水处理厂二级生物处理以A／O和A²／O工艺为主，虽然流程简单 、运行管理方便、兼顾一定的除磷脱氮要求 。但进水 碳源较低时 ，氮磷不能有效去除 。随着水体富营养化问题越来越严重，国家对氮磷排放的要求更加严格，城镇污水处理厂由原来的《污 水综合排放标准》GB 8978—1995中二级排放标准升级到城镇污水处理厂污染物排放标准GBl89l9—2002》一 级标准 ，从而使绝大多数不具备脱氮除磷功能的城市污水处理厂都面临着艰巨的改造任务。

由于大部分工程设计鼓风机设计取值偏大，且城镇污水处理厂二级生物处理系统 ，鼓风机电耗占污水处理厂总电耗的50％以上，因此研究溶解氧的影响具有重要意义，不仅有利于脱氮除磷 ，而且可以促进污水处理厂的节能降耗 。本文所模拟的污水处理原来采用A／O工艺 ，由于进水氮磷含量升高 ，且排放标准提高 ，处理工艺升级为改 良A—A 2／O工艺 。

本文对其变形工艺A2／O工 艺和倒置A2／O工艺进行 了试验， 初步研究了溶解氧的影响 ，并对比分析了运行工艺对氮磷的去 除 。

一、试验条件与方法
1．试验装置与设备
    实际工程相关参数为：设计流量：Q=6667m?／h；污泥浓度3．5 kg／L；污泥负荷：0．075 kgBOD 5／(kgMLSS·d)；总污泥龄：16．8 d，内回流比：100％，外 回流比100％，其污水处理工艺流程图见 图1：本试验装置采用相似原理缩放制作，同实际工程对应参数见表1：

1. 试验用水来源与水质

   试验从厂内沉砂池出水井取水。经计量泵计量后 ，进入试验装置。进水各项水质指标 见表 2：

    

   按该厂往年BOD5／CODcr均值为0．55计算,得出BOD5／TN均值3<4，BOD 5／TP均值为35>20。由此可见该厂污水碳源较低。

   3.试验分析项目方法及监测点位
   COD：快速铬法 ，BOD ：标 准 稀 释法 ；Nl H3-N：钠氏试剂分光光度法；NO3一-N：酚二磺酸分光光度法 ，PO43-- -P／T P_钼锑 抗分光光度法 ，DO及水温：溶解氧测定仪 。
   4.试验内容
       试验期间将生化池分为两组 ，因污泥回流和混合液回流点位的不同，工艺在运行方面可以变形为A2 ／O工艺 和倒置A 2／0工 艺。其工艺 流程 见 图2、图3。试 验 控制 进水42．5 L／h，100％的 污泥和混合液回流率 ，按照其变形工艺A2／O工艺和倒 置A2／0工 艺运行 。前 期不调控溶解氧(硝化反硝化交替区<2．0 mg／L，好氧区DO均为2～2．5 r ag／L)，后期调控溶解氧 (硝化反硝化交替区<1．0 r ag／L，好氧区D0在1．5～2．0 mg／L，好氧区出水段DO>3 mg／L)。研究溶解氧和运行工艺对实际污水脱氮除磷效率的影响。

    

   二、结果与讨论 ．
   1.溶解氧的影响
   （1）污泥性状及其他
       溶解氧调控前，活性污泥沉降速度明显快于调整后的试验阶段，而且活性污泥絮体较小、易碎、松散、絮凝速度也较快。活性污泥颜色显得灰黑，深暗，没有鲜活的样子，上清液清澈度不好。运行期间发现 ，二沉 池液面经常会有 污泥浮渣产生 ，出水ss一般为20 mg／L。
       溶解氧调控后，污泥依然有很好的沉降性能，在活性污泥絮团表 现出优良的沉降性和絮凝性 。虽然污泥颜色仍然比较深暗和灰黑 ，但是上清液较先前清澈 ，二沉池运行正常，少有浮渣出现 ，出水SS ／ L。
   （2）CODcr的去除
       由图4可以看出，调控溶解氧前，出水的CODcr浓度平均在50～70 mg／L之间。调控溶解氧后 ，出水的CODcr较以前明显要好，浓度平均 在30～40 mg／L之间，去除率均在90％以上。
        溶解氧控制与否，对CODcr的去除影响较小 。但是如果不调 控溶解氧 ，较大的曝气量，不仅会造成能量的浪费，而且会使污泥发生老化，污泥絮凝性较差，导致二沉池 出水CODcr偏高 。由图4调控溶解氧前后出水CODcr的对比可以看出，较高的溶解氧在这种运 行条件下，对低碳源污水CODcr的去除是不利的。

   （3） 氮的去除
        由图5以看出：溶解氧调控前，保持较高的溶解氧，可以保证稳定良好的出水水质，使出水氨氮浓度小于0．5 mg／L。即便进水氨氮负荷突然增加一倍，出水氨氮值也没有变化。溶解氧调控后，出水氨氮较之前略高一些 (为2～3 mg／L)。结合图6发现 ，溶解氧调控后，出水总氮值有所 降低，去除率有所提升。

    

    

   分析原因 ：维持较低的溶解氧(<2．0 mg／L)可以为活性污泥提 供良好的好氧／厌氧 环境 ，由于氧扩 散作用的限制 ，在微生物絮体内产生了溶解氧梯度 ，微生物絮体的外表面溶解氧较高，以好氧硝化菌及氨化菌为主；深入絮体内部 ，氧传递受阻及外部氧的大量消耗 ，产生缺氧区，反硝化菌占优势，从而形成有利于实现同步硝化反硝化的微环境 ，同步硝化 反硝化现象的发生 。
   表 3是溶解氧调控前后 (试验 26 d和3 8 d数 据)A ／0工艺和倒置A ／0工艺硝化反硝化调整区与好氧区出水总氮的比较，可以看出溶解氧调控后，在两种工艺的好氧区均可观察到同步硝化反硝化现象。
   （4）磷的去除
       由(图7)可以看出：溶解氧调控前，保持较高的溶解氧 ，使出水总磷超标严重 ，甚至达到2～3 r ag／L，总磷去除率较低 ，均在70％以下；溶解氧调控后，出水总磷可以降低到0．5～1．5 r ag／L，去除率有所提升。分析原因为：溶解氧调控前，较高的曝气量，容易使污泥发生老化和自溶现象 ，不仅使 二沉 池出水CODcr偏高，而且使出水的总磷严重超标。

    

    

    

   2.运行工艺的对比

   通过溶解氧影响因素试验研究 ，从A2／O工 艺 和 倒 置 A2／O工艺两种方式 运行结果，分析研究运行工艺对脱氮除磷的影响 。
   （1）工 艺参数的比较
     下表列出了A2／O工艺和倒置A2／O工艺在实际工程中的设计运行参数与模拟装置对应参数。
   从表 4可以看出，试验中模拟的装置按变形工艺运行后 ，在一些 参数 方面 ，普遍比实际工程中A2／0工艺和倒置A2／O工艺低 。这也是工艺系统本身运行稳定 ，抗冲击负荷较好，在低碳碳源情况下，处理率仍然较高的原因 。
   （2）对污染物去除的比较
       由图4至7我们可以看出：在溶解氧的影响试验中，两种工艺对于 CODcr和氨氮的去除率基本相同，都是90％以上，出水水质较好。监测发现 ，由于采用 100％的内外回流率 ，进水碳源已经被用于反硝化和除磷。采用何种工艺运行，硝化反硝化交替区的 CODcr值 均 降 至 100 r ag／L以下 ，经过好氧处理后出水CODcr即可达标 。在同样的工艺参 数影响因素和进水水质下，A2／O工艺出水总氮可以达到20～30mg／L之间，去除率在55％～65％之间，最高可以达~1 170％。而倒置A2／0工艺对于总氮的去除，表现的更好，出水总氮一 般在1 5-25 mg／L，去除率在65％～75％之间，最高仅达80％。出水总氮浓度普遍比A2／O工艺 低 5 mg／L。
   A2／0工 艺 出 水 总 磷 可 以 降 到 1mg／L左右，去除率在70％～80％之 间，最高可以达到85％。而倒置A ／0工艺 对于总磷 的去除，表现的却较差，总磷出水比传统A2／O工艺略高的现象 。出水总磷浓度 一 般在1～1．5 mg／L，去除率 在60％-7O％之间，最高可达70％。同时发现 ，进水cODcr较高时，总磷的去除率会略有所提升。
   我们可以看出氮磷的去除不能同时兼顾 ，分析原因主要是因为进水碳源较少，同步脱氮除磷存在着碳源竞争的矛盾 。但倒置A2／o工艺氮磷 处理效果总体优于A2／O工艺 。

   三、结语
   1.对低碳源污水同步脱氮除磷工艺 ，合理调控溶解氧 (在 硝 化 反硝 化 交替 区<1．0 mg／L外 ，好 氧 区DO在 1．5～2．0 mg／L，好 氧 区 出水 段DO>3 mg／L的运行方式)，可以减少曝气量，使好氧区发生同步硝化反硝化反应 ，提高总氮去除率 。
   (2)由于进水碳源较少 (BOD／TN约为3)，使脱氮和除磷存在碳源竞争问题 。采用单点进水的方式 ，倒置A2／O工艺对于总氮的去除优于A2／O工 艺 。