污水处理厂预处理系统跌水复氧对碳源消耗及其对策
选取太湖流域某污水厂预处理系统为研究对象，开展预处理系统跌水复氧对进水碳源消耗试验研究。结果表明，预处理系统跌水复氧效果明显，DO高点可达7mg/L，为预处理构筑物中的活性微生物提供了良好的利用进水碳源的条件。
进一步测试了预处理构筑物池壁微生物的耗氧速率和快速碳源利用率，发现池壁微生物耗氧速率是生物系统活性污泥耗氧速率的4.6倍，对快速碳源(醋酸钠)的消耗速率高达31.11mgCOD/(gVSS˙h)。在此基础上提出了应对预处理系统跌水复氧对碳源消耗的建议，为未来污水处理厂预处理系统的设计和改造提供技术支持。
目前，我国污水处理厂进水碳源不足问题已较普遍，碳氮比、碳磷比偏低严重影响后续生物系统脱氮除磷能力。研究发现，污水处理厂预处理系统对进水碳源的消耗明显，其中预处理系统的跌水复氧是导致进水碳源特别是快速碳源消耗的一个主因，导致碳源不足问题更加凸显(见图1)。
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图1进水提升泵出水井与细格栅出水口跌水复氧实景
1污水厂基本情况
1.1工艺现状
太湖流域某污水处理厂前三期污水处理工艺同为多点进水A2/O工艺，预处理系统包括粗格栅、进水泵房、曝气沉砂池、细格栅和初沉池;生物段由厌氧池、缺氧池和好氧池组成，深度处理系统为滤布滤池，根据实际需求可进行A2/O工艺和倒置A2/O工艺的自由切换，工艺见图2。
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图2太湖流域某污水厂工艺流程
2预处理系统碳源消耗测试研究
2.1预处理系统碳源消耗点识别
碳源消耗点识别过程遵循以下两个原则：(1)明显的跌水复氧点(2)具备沉淀的功能区。基于以上原则，将调研污水厂预处理段跌水复氧点进行梳理，选择测试点如下：粗格栅进口、进水泵房出口、曝气沉砂池进水口、曝气沉砂池出水口、细格栅出口、初沉池出水口、生物系统进水口。
图3表明，沿程DO和ORP值呈现正相关。DO和ORP值升高后又下降说明污水中的还原性物质(主要为碳源，如VFA)含量降低。
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图3预处理系统沿程DO、ORP值变化曲线
图4表明，预处理系统沿程COD浓度呈下降趋势，而SCOD浓度呈现先下降后上升趋势。预处理阶段对进水COD有明显去除，主要去除单元为初沉池;进水SCOD在初沉池之前为下降趋势，经过初沉池后SCOD浓度出现上升，SCOD浓度下降原因为池壁微生物、回流污泥和进水中的活性微生物等利用污水跌水复氧后的高DO消耗进水碳源。由于初沉池排泥不畅，大量的初沉污泥在初沉池底部长时间停留发生了水解发酵，颗粒性COD水解溶出，补充了进水中SCOD浓度降低。
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图4预处理系统沿程COD、SCOD浓度变化曲线
2.2预处理系统碳源消耗能力测试
2.2.1跌水复氧区域的池壁微生物活性测试
从污水厂格栅井、曝气沉砂池廊道池壁等位置刮下微生物(见图5)后，直接测试其耗氧速率：池壁微生物的耗氧速率高达28mgO2/(gVSS˙h)，而该厂生物系统活性污泥耗氧速率为6.07mgO2/(gVSS˙h)，可见池壁微生物活性非常强。
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图5池壁微生物实景图
2.2.2预处理段池壁微生物活性模拟试验
选取预处理段进水井和格栅井池壁、曝气沉砂池廊道池壁等位置微生物，测试对快速碳源的去除能力，结果见图6。池壁微生物对快醋酸钠的利用速率为31.11mgCOD/(gVSS˙h)，可见，池壁微生物对进水中快速碳源的利用能力不容忽视。
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图6池壁微生物对快速碳源利用能力拟合曲线
3对策及建议
(1)污泥处置后的回流液进行预处理，去除回流液中的活性污泥组分，如采用投加絮凝剂沉淀的方法，降低回流液中活性污泥对进水碳源的消耗;
(2)由于高差需求，各构筑物之间必定需要跌水，可在跌水处设置柔性跌水导流板，降低气水混合效果，降低污水氧气摄入量;
(3)初沉池运行过程中，减少排泥，提高初沉池中的污泥量，可有效将进水中的颗粒性COD水解发酵后溶出，补充进水碳源的不足。
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