A/DAT-IAT工艺设计中的若干问题
DAT-IAT(Demand Aeration Tank-Intermittent AerationTank)工艺,即连续进水、连续-间歇曝气工艺,是一种适用于处理水量水质变化较大的污水处理新工艺,既有传统活性污泥法的连续性和高效性,又具有SBR法的灵活性。1999年建成的天津经济技术开发区污水处理厂(10×104m3/d)在国内首次采用了该工艺;采用该工艺的抚顺三宝屯污水处理厂(25×104m3/d)于2001年底建成投产;本溪污水处理厂(22.5×104m3/d)采用前置厌氧反应器的DAT-IAT工艺, 即A/DAT-IAT(Anaerobic/Demand Aeration Tank-Intermittent Aeration Tank)工艺,以加强生物除磷作用,目前已进入生产试运行阶段。
由于A/DAT-IAT工艺系统是较新的处理工艺,我国现行的手册、规范都没有系统的设计参数。为了更合理地设计和运行A/DAT-IAT工艺,笔者根据试验研究及对3座大型污水处理厂的实际运行结果提出了一些见解以供设计参考。
1 沉淀及滗水时间对系统的影响
沉淀和排水阶段时间不宜超过曝气时间。试验发现,周期为3h(0.5h曝气,1.5h沉淀,1 h滗水)工况时系统出水不稳定、磷去除效果下降,并出现大块污泥上浮现象。原因是IAT只经过很短的曝气时段即进入长时间的沉淀和滗水时段,在此期间IAT池中发生反硝化反应,硝酸盐被迫原为氮气。它和混合液接触降低了污泥密度,造成片状污泥上浮,影响出水水质;而在滗水末期系统又处于厌氧状态,磷又重新释放到水中,使出水含磷量大大增加。另一方面,IAT池处于曝气状态时污泥回流泵回流的污泥量最大,此后在短时间内就在泵周围形成空洞,只回流污水而没有污泥,因此沉淀排水阶段时间过长会使污泥沉积在IAT池中,进一步促进缺氧条件的形成,加速了污泥的上浮。
但沉淀和排水时间也不可太短。试验同时发现,沉淀时间为0.5h时出水SS增加,出水水质难似达标;而排水时间为0.5h时造成单位时间内排水量太大,过急的出水流速会使①DAT池中的活性污泥快速涌向IAT池,造成DAT池中MLSS浓度急剧下降,同时扰动IAT中已沉降的污泥致使出水带有大量絮状体;②该工艺是连续进水工艺,流速过急会使在反应区内的扩散前沿迅速进入排水区,最终导致原污水“短路”,影响出水水质。因此,沉淀和滗水时间各为1h左右为宜。笔者认为处理典型城市污水采用4h(2h,l h,1 h)周期比较合适,当进水COD负荷较高时可采用6h(4h,l h,1 h)。
2 厌氧反应器体积的确定
试验时发现当厌氧反应器体积从占反应器总体积的6%增加到18%时,TP的去除率从83.3%提高到了90.2%,因为增加体积比就相当于延长了水力停留时间,无疑会使TP的去除率提高;但当体积比大于14%后,TP去除率的增长幅度较缓慢,原因是聚磷菌在反应器中停留时间过长,为了维持自身的生命活动,聚磷菌被迫进行内源呼吸进而释放出相应的贮磷聚合物,这种释放是不会提高TP的去除效果[1]。另外,厌氧反应器体积过大也会使基建投资相应增加。因此,A/DAT-IAT工艺中的厌氧反应器大小只要确保磷能充分释放出来和达到出水水质指标要求即可。
3 回流比的确定
A/DAT-IAT工艺回流由二部分组成:回流至厌氧反应器和回流至DAT池,分别为外回流、内回流。
天津开发区污水处理厂在国内首次采用DAT-IAT形式,设计平均ρ(MLSS)为5 000mg/L(DAT池4 500mg/L,IAT池5 500mg/L),并确定回流比为450%。但在实际运行过程中发现回流污泥泵动力消耗过大,污水处理厂难以承受,因此该厂目前运行时仅采用180%左右,但出水完全能达到国家污水排放标准。在设计抚顺和本溪污水处理厂时吸取了上述经验和教训,ρ(MLSS)均采用4300mg/L,最大内回流比采用200%。
采用A/DAT-IAT工艺的本溪污水处理厂还存在外回流问题。从图1可见[2],外回流比在20%~30%时处理效果最佳。回流量较小无法保证厌氧反应器中的污泥浓度,也没有足够数量的聚磷菌,从而影响磷的释放及除磷效果;当回流比较大时,虽然可提高厌氧反应器中的污泥浓度,但回流是与IAT池的曝气阶段同时进行的,回流液中的溶解氧和NOx--N浓度也相对提高,制约了磷的释放。因此最终确定该处理厂的外回流为25%。

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