UCT工藝處理低濃度城市污水的特征

李安平

山東煙臺海港物業(yè)管理有限公司，山東 煙臺 264000

UCT工藝處理低濃度城市污水的特征

李安平

山東煙臺海港物業(yè)管理有限公司，山東 煙臺 264000

基于某污水處理廠的實際運行情況，對UCT工藝處理低濃度污水的運行效果進(jìn)行了分析和研究，提出UCT工藝處理低濃度污水運行策略。結(jié)果表明，處理出水COD、氨氮的可以達(dá)到一級A標(biāo)準(zhǔn)，出水TP不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。厭氧池硝酸鹽濃度達(dá)到5mg/L，厭氧池的釋磷功能喪失，要加強(qiáng)排泥，降低污泥濃度，采用化學(xué)除磷強(qiáng)化除磷效果。

UCT工藝，低濃度污水，除磷，污泥濃度

0 引言

UCT (University of Cape Town)工藝缺氧池混合液回流到厭氧池，很大程度上降低厭氧池中硝酸鹽的含量，避免了厭氧池中反硝化作用對釋磷作用的影響，是針對低碳源城市污水脫氮除磷工藝，在全國被廣泛采用[1-3]。南方城市雨水較多，地下水位高，加之合流制管網(wǎng)、設(shè)置化糞池和管網(wǎng)滲漏問題，進(jìn)水水質(zhì)污染物質(zhì)量濃度通常低于設(shè)計值，夏季尤為突出，本文分析UCT工藝處理低濃度城市污水的運行情況，并提出優(yōu)化方案。

1 污水處理廠現(xiàn)狀

1.1 工藝流程及主要設(shè)計參數(shù)

某污水處理廠一期工程采用UCT工藝，2010年建成，處理水量2萬m3/d，工藝流程如圖1所示。生物池設(shè)計參數(shù)：泥齡15d，污泥負(fù)荷：0.066 kgBOD/kgMLSS·d，混合液污泥濃度3.5g/L，水力停留時間15.52h，產(chǎn)泥率1.00kgDS/ kgBOD，缺氧混合液回流50～100%，好氧混合液回流100～300%，污泥回流比50～100%，有效池容25840m3，有效水深6m。來水主要是城市生活污水。

1.2 出水水質(zhì)

某廠二沉出水COD在2013年穩(wěn)定在20mg/L左右， BOD出水10mg/L左右， NH4+-N全年維持在1～3mg/L，二級生物處理工藝可實現(xiàn)COD、BOD和NH4+-N一級A穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。但TP普遍高于1mg/ L，均值約1.5mg/L，出水TP不能一級A達(dá)標(biāo)。

1.3 進(jìn)水水質(zhì)

對污水廠歷年的監(jiān)測數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，污水廠2011-2013年進(jìn)水COD最高值約400mg/L，最低值接近50mg/L，均值約200mg/L，全年接近四個月COD低于150mg/L，夏秋季進(jìn)水COD濃度相對較低，冬春季相對較高，B/C比約0.5。進(jìn)水SS最高值約400mg/L，最低值接近30mg/L，全年進(jìn)水SS均值約150mg/L，夏秋季進(jìn)水SS濃度相對較低，低于100mg/L，波動大。進(jìn)水TP最高值約7mg/L，最低值接近1mg/L，全年進(jìn)水TP均值約4mg/L，波動相對較小。進(jìn)水BOD/ NH4+-N最高值約5.0，最低值接近1.5，全年進(jìn)水BOD/NH4+-N均值約2.5，夏秋季較低，冬春季較高，碳氮比比正常值偏低。

為了分析一天內(nèi)進(jìn)水污染物變化對出水水質(zhì)的影響，對污水廠9月份某日進(jìn)水進(jìn)行了監(jiān)測，結(jié)果如表1所示。在10∶00進(jìn)水COD、TN、SS濃度最高，分別為132mg/L、32.6mg/L和72mg/L，在14∶00最低，為76mg/L、17.1mg/L和74mg/L。進(jìn)水TN約80%為NH4+-N，TP中約85%為溶解性TP（STP），進(jìn)水污染物濃度低，波動較小。

2 污水廠工藝過程分析及對策

2.1 沿程溶解性COD

生物釋磷需要揮發(fā)性脂肪酸，溶解性COD（SCOD）部分表征了揮發(fā)性脂肪酸的含量[3]，工藝沿程的SCOD如圖2所示，沉砂池出水SCOD為80mg/L，到厭氧池為70mg/L左右，到缺氧池，SCOD迅速降到20mg/L左右。SCOD在厭氧池內(nèi)沒有被去除，在缺氧池迅速下降，表明厭氧池沒有發(fā)生生物釋磷過程，優(yōu)質(zhì)碳源在缺氧池被消耗，本UCT工藝運行過程中沒有達(dá)到優(yōu)先生物釋磷的目的。

2.2 沿程氮和磷

硝酸鹽含量過好會破壞厭氧環(huán)境，為此對工藝沿程的STN、氨氮和硝氮進(jìn)行檢測，如圖3所示，硝氮在沉砂池出水中未檢出，排出進(jìn)水硝氮破壞厭氧環(huán)境的可能，厭氧池內(nèi)STN和氨氮有升高，STN和氨氮到缺氧池大幅下降，核算發(fā)現(xiàn)好氧池混合液回流到缺氧池的回流比達(dá)300%左右。氨氮在好氧池快速降到接近2mg/L。缺氧池硝酸鹽濃度達(dá)到5mg/L左右，導(dǎo)致回流到厭氧池的缺氧池混合液硝酸鹽濃度偏高，不利于厭氧釋磷[9]。

工藝沿程的溶解性總磷（STP）沉砂池出水STP為1.0mg/L，在厭氧池內(nèi)還是1.0mg/L。并沒有出現(xiàn)溶解性總磷的升高，沒有發(fā)生生物釋磷。STP在生物池系統(tǒng)中有緩慢下降的趨勢，但下降幅度小，STP去除率只有15%左右，這與沒有生物除磷功能的工藝除磷效果相同。

2.3 沿程DO及ORP

厭氧池和缺氧池（編號1～13）溶解氧（DO）接近0mg/L，好氧池溶解氧為1.2mg/L，好氧池沿程中間點，溶解氧濃度最低，為0.2mg/L，隨后持續(xù)上升，出水端溶解氧為1.6mg/L.該工藝此刻溶解氧控制正常，排除好氧池好氧吸磷溶解氧不夠的問題，也沒有發(fā)現(xiàn)因好氧時間過長，出現(xiàn)磷釋放的現(xiàn)象。

某廠沿程DO變化情況（2013年8月）

厭氧池（測定點1 和2）ORP為-140mV～-150mV，缺氧池（測定點3～15）20～100mV，好氧池沿程（測定點16～23）穩(wěn)定在150 mV。缺氧池ORP值偏高，可能與硝酸鹽濃度較高有關(guān)。

某廠沿程ORP變化情況（2013年8月）

2.4 對策分析

冬季碳源比例較高時，充分發(fā)揮UCT工藝優(yōu)勢，控制硝化液和污泥回流比，實現(xiàn)缺氧池出水中的硝酸鹽濃度接近于零，使回流到厭氧池的缺氧池混合液硝酸鹽濃度近于零，創(chuàng)造厭氧池良好的厭氧環(huán)境，保證優(yōu)先生物除磷。

夏秋季碳源比例較低時，針對磷不達(dá)標(biāo)的情況，采用化學(xué)強(qiáng)化除磷措施。避免采用減少排泥措施，控制曝氣量，以提高除磷效率，減少碳源無效消耗。

3 結(jié)論

有機(jī)物濃度和碳氮比偏低的進(jìn)水，UCT工藝出水磷的達(dá)標(biāo)難度大。采取兩種運行方式，在進(jìn)水碳氮比高時，調(diào)節(jié)污泥和混合液回流量，發(fā)揮UCT強(qiáng)化除磷的優(yōu)勢，在進(jìn)水碳氮比低時，優(yōu)先生物脫氮，輔以化學(xué)除磷。

進(jìn)水有機(jī)負(fù)荷偏低，溶解氧控制難度大，實際運行泥齡偏長，系統(tǒng)污染物去除效率偏低。需要控制生物池活性污泥濃度，防止污泥泥齡過長引起的除磷效果不佳。

[1] 魏新慶, 王秀朵. 多功效UCT處理工藝的工程應(yīng)用[J]. 給水排水, 2008, 34(3): 45-48.