昆明第一污水厂氧化沟工艺运行实践及分析
摘 要 昆明市第一污水处理厂采用卡鲁塞尔氧化沟巴登福流程(CarrouselBardenpho),运行5年来出水水质较好,其中总磷平均值仅0145mg/L、去除率90%左右。结合运行中的几个问题进行了分析和探讨。
关键词 昆明第一污水处理厂;卡鲁塞尔巴登福氧化沟;运行与分析;总磷去除
1 设计简况
昆明市第一污水处理厂采用长鲁塞尔巴登福流程(CarrouselBardenpho),1991年投产以来,该工艺流程对磷的去除效果十分理想,出水T2P能稳定在015mg/L以下、去除率90%左右。该厂由西南市政工程设计研究院设计,处理规模5.53m3/d。
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设计运行参数:混合液浓度MLSS=4gL;污泥负荷Fw=0.05kgBOD5kgMLSS·d;污泥产率a=0165kgMLSSkgBOD5;回流污泥浓度C=8gL;污泥回流比R=1;污泥龄t>30d;氧化沟流速v=0.3ms。
2 活性污泥培养过程
利用进水中原有的细菌进行自然培养,同时加入粪便水及附近排污河沟中的腐殖污泥。即先在氧化沟中放满污水,启动曝气机闷曝,2d后氧化沟中污水颜色由黑色变为浅褐色,然后停机、沉淀、排放上清液,再进入污水闷曝。反复几次后,开始少量连续进水,终沉池随之启动、污泥回流,同时加入粪便水及排污河沟中的腐殖污泥。约60d后氧化沟中活性污泥达到2000mg/L,90d后达4000mg/L。
3 历年运行统计数据
由表2、3,出水水质是好的,大部分指标能达到设计指标。处理效果最好、最稳定的是T2P指标(0.45mgL,去除率能稳定在90%左右),其次是BOD、COD,效果较差、且不稳定的是T2N指标。
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4 运行中的几个问题
4.1 氧化沟流速不够
氧化沟中流速设计要求达0.3ms,但实际上只有0.22～0.25ms。这是因为DS325表曝机电机匹配偏小、机械性能不好,运行中电机及表曝机轴承温升较高、电机跳闸频繁。氧化沟中流速不够会造成污泥沉淀,特别是当SVI指标较低时更明显,有时甚至比较严重。
4.2 氧化沟供氧不足
氧化沟供氧不足,是造成NH4-N硝化不好、总氮去除效果差的主要原因。氧化沟好氧段太短,只占总沟长的14左右,DO浓度为1.0～0.5mg/L。但对BOD去除影响不大,因为溶解氧浓度>0.3mg/L的情况下好氧菌也能正常地分解有机物。一般应控制溶解氧在1.5～2mg/L以上,低于0.5mg/L时则硝化完全停止。氨氮硝化不好、总氮去除就差,按常规好氧段应占总反应时段的12,才能较好地脱氮。
5 T2N、T2P去除效果相佐
在出水水质上常出现T2N浓度较低时,T2P的浓度相对较高;当T2P的浓度较低时,T2N浓度升高的情况。而进水T2P浓度高,出水T2P浓度低;T2N的情况则不同,进水T2N的浓度高,出水T2N也往往较高。出现这种情况的原因是当T2P进水浓度高时,FN及BOD5的浓度也相应较高,此时氧化沟中的需氧量也较高。而曝气设备供氧量基本是常数,此时氧化沟中的溶解氧对去除碳源及T2P可以满足,但对溶解氧要求较高的NH+42N硝化反应则不能满足,所以T2N去除效果降低、出水浓度升高。
由于氧化沟的亏量供氧,造成氧化沟中更多的厌氧或近似厌氧的反应时段,使细菌受压抑并释放磷的反应更彻底。在经过好氧区时,细菌能更快速、充分的吸收、富积磷于体内,故除磷效果提高,出水中T2P的含量降低。说明Carrousel氧化沟不仅能去碳、脱氮而且能除磷。
另外,当进水T2P浓度较低时,T2N、BOD的浓度也相应较低,此时氧化沟的需氧量下降、溶解氧较充足,不仅满足了去除BOD的需要,而且也满足了硝化反应的需要,所以脱氮效果好转。由于氧化沟中的好氧时段增加,而厌氧及近似厌氧的时段随之减少,除磷效果受到一定影响,所以T2P的出水浓度反而上升。如何确定Carrousel氧化沟中的供氧条件,形成合理、恰到好处的好氧→缺氧→厌氧区段,使脱氮除磷的生化反应同时、有效地进行,尚待进一步研究。
6 除磷效果的分析
氧化沟(CarrouselBardenpho)流程,完全满足生物脱磷厌氧→好氧→缺氧→富氧的环境条件,如图1。图1中各反应池的停留时间为:厌氧池1h;氧化沟1共16.7h,其中好氧(1.0～0.5mg/L)约4h、缺氧及厌氧(0.4～0.1mg/L)12.7h;氧化沟2为2.6h。
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从氧化沟1溶解氧分布可以看出,在该反应池中有3级AO工艺,池中细菌能经历好氧、厌氧或近似厌氧的环境,从而激发其对磷的过量积累反应。富氧池起到最后把关的重要作用,使细菌能从终沉池回流之前将磷吸附于体内,以避免细菌在终沉池停留期间由于溶解氧降低而将体内的磷分解释放出来,以保证T2P出水良好。从氧化沟中出来的混合液,DO浓度一般<0.5mg/L,经富氧池曝气后可增加至4mg/L左右。目前,T2N的去除率只有50%左右,如使氧化沟1的曝气供氧能力提高,T2N的去除效果将得到大幅度提高。
由于厌氧池停留时间短(1.1h),通常氧化沟1处于厌氧或近似厌氧的时段可达10h,所以厌氧池除磷不明显。另外,厌氧池只C组有水下搅拌器运转,其余两组(A、B组)没有,厌氧池出现短流,不能正常发挥作用。但A、B组的除磷效果并不比C组差,也说明了厌氧池的作用不明显。由于氧化沟2处于缺氧状态,除磷作用也不明显。而氧化沟1流速偏低,使沟中溶解氧浓度在同一距离递减幅度增大,利于形成3级AO工艺,其厌氧和近似厌氧的时段远超过厌氧池的停留时间,故能起到高效除磷的作用。
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综上所述,为节省投资及运行费用,并获得良好的脱氮除磷效果,建议将现有的工艺流程修改如图2后才有可能。于是需要一个完整的厌氧微生物食物链系统,葡萄糖的存在至少可为相关的微生物补充碳源能源,从而有利于微生物总量的增长。此外,葡萄糖经相关微生物代谢还可为受试有机物的开环提供必要的还原力和各种辅酶。因此,可以认为共代谢作用在杂环化合物及多环芳烃的厌氧降解过程中起着重要的作用。必须有易于厌氧降解的初级能源物质存在,难降解有机物的厌氧转化才能顺利有效地进行。共代谢反应广泛存在于难降解有机物的厌氧降解过程中,Hanne等人曾利用厌氧反应器中存在共代谢的原理,通过添加初级基质来处理含氯酚的废水,使氯酚这种有毒的难降解物质得以生物净化。在含有较多难降解有机物的废水处理中,厌氧可被推荐作为预处理手段。在此条件下,废水中存在较多的易生物降解有机物,可以满足厌氧微生物降解难降解有机物的共基质营养条件。
3 结论
① 所研究的有机物,多数在厌氧酸化条件下可以发生结构上的转化,虽然转化的程度各不相同。
② 在厌氧酸化24h后,多环芳烃的平均去除率可高达90%左右,单环杂环化合物的去除率很低,表现出抗厌氧酸化降解的倾向。
③ 单环杂环与苯环稠合形成双环或三环杂环化合物时,苯环的加入可缓解单环杂环的抗性,从而使其厌氧酸化去除率大大提高;而且随着苯环的在整个分子中所占质量百分比的提高,去除率呈升高的趋势。
④ 单基质条件下受试物的厌氧酸化去除率远低于与葡萄糖共基质条件下的去除率,而且污泥活性及性状均较差。共基质易降解物质的存在对厌氧酸化反应起着很重要的作用。共代谢作用在难降解有机物的厌氧酸化过程中起着重要作用。
⑤ 经过厌氧酸化处理后,受试难降解有机物好氧生物降解性能明显优于原物质。因此,厌氧——好氧工艺有望有效地去除这些物质。
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