氧化溝系統除磷效果的提高途徑
1 氧化溝技術發展現狀
氧化溝技術在我國發展很快,是當前污水處理技術的熱點之一。近年來國內建設的氧化溝數量在不斷增加,其處理規模和處理對象也在不斷擴大。氧化溝系統的主要優點:可以不設初沉池,二沉池可與氧化溝合建,省去污泥回流裝置,對水質變化的適應性強,泥齡長,可達到較好的脫氮效果,污泥產率低等等。近年來,隨著污水處理行業脫氮除磷要求的提高,氧化溝系統在除磷方面的欠缺經常被人們提出,因此探討氧化溝系統除磷效率的提高途徑就很有意義。現針對氧化溝系統除磷的問題進行了較深入地分析研究,提出了一些提高氧化溝系統除磷效果的途徑,以對相關的研究和生產運行有所幫助。
2 氧化溝系統中除磷效果的影響因素
影響氧化溝系統除磷過程的因素主要有三類:環境因素、設計參數、水質條件。環境因素包括:DO、溫度、pH 值等等。設計參數包括:泥齡、停留時間、剩余污泥處理方法等等。水質條件是近年來針對除磷效果的眾多研究的中心話題,主要包括:基質的可獲得性、進水水質特性、VFA 產生量、硝態氮的濃度。
2. 1 DO 的影響
DO 對除磷效率的影響主要體現在磷吸收區。當好氧區的DO 保持在1. 5 mg/ L～3. 0 mg/ L 之間時,除磷效果一般可以保證;當DO 小于1. 5 mg/ L 時,除磷率會降低,污泥沉降也變差;但如果DO 過高,則會導致水流到達厭氧區時DO 增加,影響磷的釋放,同時由于DO 過高會降低反硝化效果,使得NO3- 濃度居高不下,也會影響厭氧區磷的釋放[ 1 ] 。
2. 2 pH 值
研究表明,pH 值為8. 0～8. 5 時, TP 去除率可以達到90 %以上;當pH 值為6. 5～8. 0 時,TP 去除率差別不大;當pH 值低于6. 5 時,TP 去除率會急劇下降。
2. 3 泥齡
泥齡越長,活性生物量越低,除磷能力也相應降低。眾多的研究表明:泥齡越長,單位BOD 的除磷量就越少。為達到最高的除磷率,除磷設計的泥齡值不應超過總體處理所需要的值。當其他處理所需的泥齡值很大時,只能通過別的途徑來彌補泥齡的不良影響,如加大BOD/ TP 值。
2. 4 停留時間
研究證明,厭氧區的停留時間會影響VFA 的產生以及貯磷菌對VFA 的吸收。一般地,厭氧區的停留時間越長,除磷率越高。厭氧停留時間從1. 1 h 增至2. 6 h ,TP 去除率會從59 %增至71 %。但是,過長的厭氧停留時間并沒有好處,時間過長可能導致VFA 吸收的磷沒有釋放。這就有可能導致碳源貯存物量不足,不能在好氧區產生足夠的能量來吸收所有釋放的磷。在好氧區溶解磷的生物吸收也需要足夠的停留時間,一般為1 h～2 h。
2. 5 基質的可獲得性
出水磷濃度的高低主要取決于系統中除磷細菌所需要的發酵基質的可獲得量與必須去除的磷量的比值。研究表明[ 2 ] :VFAs 是生物除磷的重要基質。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。主流生物除磷系統產生的VFAs 主要來自溶解性快速降解BOD5 ,也即磷的去除量與快速降解BOD5 成正比。
2. 6 VFA 產生量
厭氧區的VFA 來源于外源添加和內部轉化。Comeau[ 3 ]運行了一系列生物除磷裝置,試驗結果表明,每投加6. 4 mg VFA 可增加1 mg/ L 的除磷能力。眾多試驗研究表明,投加VFA 可促進磷的生物吸收,去除1 mg 磷所需的VFA 投加量為7 mg HAc～9 mg HAc。
3 氧化溝系統除磷效果的提高途徑
3. 1 加設厭氧池
在氧化溝的上游加設厭氧池,是當代氧化溝變形工藝的普遍做法。在上游加設厭氧池,能夠為生物除磷提供先進行磷的釋放,后進行磷的過度吸收的場所,同時提高了污泥的沉降性能。在卡魯塞爾3000R 系統中,厭氧區和前置反硝化區結合在一起,創造出了一段持續低濃度的硝酸鹽區域,有助于對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現較高的除磷率,值得借鑒。在氧化溝中也可設置多處厭氧段或者缺氧段,實現更高程度的除磷效果[ 4 ] 。多溝交替作為厭氧段或好氧段,安排多種交叉運行方式,也可以有效提高除磷率,但要以優良的自控系統為前提。
3. 2 降低厭氧區的DO
設法限制進入厭氧接觸區的DO 量,避免快速降解基質被迅速耗盡,保證貯磷菌所需的脂肪酸產生量,這是提高除磷率的關鍵因素之一。降低進水DO 值:在進水前先讓管網中的水在進處理構筑物前稍作停頓,避免管網中的DO 帶入。進水的輸送盡量使用密閉的設施或設備,不宜用開口的輸送設施。進水流量測量部位避免帶入空氣。沉砂系統應避免造成跌水。減少厭氧區攪拌器造成的渦流帶入空氣。
3. 3 減小硝態氮的影響
設法不讓硝態氮進入磷的釋放區,是保證脫氮除磷互不干涉的關鍵。通常可以考慮在磷的釋放段前設置前置缺氧段,使反硝化先行完成。一般來講,在夏季反硝化可以迅速完成,能夠保證硝態氮以低濃度進入磷的釋放區。在負荷較高的處理系統中,必須以控制泥齡的辦法限制硝化作用的發生程度,以避免硝態氮對除磷的干擾。
3. 4 針對基質的可獲得性問題
城市污水中,顆粒性有機物所占比例很大,因此采取措施將這些顆粒性有機物轉化為VFA 是一種重要的解決辦法。
3. 5 污泥處理時的嚴格管理
由于生物除磷系統的混合液處于厭氧狀態時會出現磷的明顯釋放,因此污泥的處理需特別注意防止厭氧狀態的出現。可考慮采取氣浮或以機械濃縮代替重力濃縮。另外,由于污泥消化和脫水過程中產生的廢液含磷量可能會很大,因此不要輕易將此廢液回流到主體處理構筑物,而應采用化學法先行處理后再回流處理。
3. 6 停留時間的控制
生產實踐表明,對于氧化溝系統,曝氣區的停留時間越短,不曝氣區的停留時間越長,越有利于除磷。在能夠滿足系統處理目標的前提下,好氧區的尺寸應盡量小一些。厭氧區分格有助于降低溶解性有機物發酵所需的停留時間。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置方便程度以及建設費用問題.總之,傳統的氧化溝系統有著較多的不利于除磷的因素,但通過加設厭氧池、降低厭氧區的DO、減小硝態氮的影響、提高基質的可獲得性、優化污泥處理過程、優化停留時間的設置等等方法,并且綜合考慮設備改進的方便程度以及建設費用問題,提高氧化溝系統的除磷和脫氮效率是有可能實現的。
參考文獻:
[1 ]鄭興燦,李亞新. 污水除磷脫氮技術[M] . 北京:中國建筑工業出版社,1998. 1012128.
[2 ]Nichols , H. A. and D. W. Osborn. Bacterial Stress : Prerequisitefor Biological Removal of Phosphorus. JWPCF , 1979 , 51 ( 3) ,
557.
[3 ] Comau , Y. , B. Rabinowitz , K. J . Hall , and W. K. Oidharn.Phosphate Release and uptake in enhanced Biological PhosphorusRemoval from Wastewater. JWPCF ,1987 ,59 :707.
[4 ]王凱軍,賈立敏. 城市污水生物處理新技術開發與利用[M] .
北京:化學工業出版社,2001. 29257.
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