水解酸化液投配比對組合系統(tǒng)的影響

譚嘉偉，左玉春

(安徽建筑大學(xué) 環(huán)境能源工程學(xué)院，安徽 合肥 230601)

在我國，傳統(tǒng)的A2/O工藝被大部分的污水處理廠所使用。然而，攝磷菌和反硝化細(xì)菌需要大量的碳源，導(dǎo)致傳統(tǒng)A2/O工藝的脫氮除磷能力被削弱。我國城鎮(zhèn)生活污水中的碳氮比通常較低，大量學(xué)者致力于通過外加碳源來解決這一難題，添加水解酸化液是其中一種手段[1-3]。世界各國的科研人員致力于對A2/O變形工藝的研究與開發(fā)，倒置A2/O工藝即為其中一種。在提高脫氮除磷效果的同時(shí)，倒置A2/O工藝彌補(bǔ)了傳統(tǒng)A2/O工藝在運(yùn)行中存在的很多問題[4]。將傳統(tǒng)A2/O工藝中的缺氧池放置到厭氧池之前即為倒置A2/O工藝，污水先進(jìn)入缺氧池中進(jìn)行脫氮反應(yīng)，緊接著從缺氧池末端流出，在好氧池內(nèi)完成釋磷反應(yīng)，從而提高組合系統(tǒng)脫氮除磷的效果[5]。

在本實(shí)驗(yàn)中，倒置A2/O工藝的污泥回流比例為200%，生物絮凝吸附區(qū)的污泥回流比例為40%。本實(shí)驗(yàn)主要研究厭氧池和缺氧池中不同比例水解酸化液對組合系統(tǒng)脫氮除磷性能的影響。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)選取的污水來自合肥市某校區(qū)的生活污水，各項(xiàng)指標(biāo)如表1所示。倒置A2/O工藝所采用的污泥來自合肥市某污水處理廠。

表1 試驗(yàn)用水水質(zhì)

1.2 實(shí)驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)所采用的倒置A2/O組合系統(tǒng)包括以下幾個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置：絮凝池、倒置A2/O系統(tǒng)和水解酸化池，如圖1所示。

圖1 組合系統(tǒng)示意圖

1.3 實(shí)驗(yàn)條件

本實(shí)驗(yàn)僅改變厭氧池和缺氧池的碳源投加量。實(shí)驗(yàn)條件設(shè)定3種工況。

工況1：缺氧池為3 L/h，厭氧池不添加水解酸化液；

工況2：缺氧池為2 L/h，厭氧池為1 L/h；

工況3：缺氧池1.5 L/h，厭氧池為1.5 L/h。

1.4 分析方法

實(shí)驗(yàn)各項(xiàng)指標(biāo)嚴(yán)格按照《水和廢水檢測分析方法》[6]中的規(guī)定進(jìn)行。污水各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)，通常選用的分析方法如表2所示。

表2 常規(guī)指標(biāo)分析方法

2 結(jié)果分析

2.1 不同水解酸化液投配比下COD的去除效果

不同比例水解酸化液投配比下COD的去除效果如圖2所示。在工況1條件下，原水COD均值為195 mg/L，缺氧區(qū)末端出水COD均值為41 mg/L，厭氧區(qū)末端出水COD均值為28 mg/L，處理后COD均值為23 mg/L。在工況2條件下，原水COD均值為206 mg/L，缺氧區(qū)末端出水COD均值為46 mg/L，厭氧區(qū)末端出水COD均值為28 mg/L，處理后COD均值為18 mg/L。在工況3條件下，原水COD均值為194 mg/L，缺氧區(qū)末端出水COD均值為40 mg/L，厭氧區(qū)末端出水COD均值為28 mg/L，處理后COD濃度的均值為20 mg/L。結(jié)果表明：缺氧池中，COD會有78%的去除率，而厭氧池中COD的去除率較低，組合系統(tǒng)中COD去除效率可以達(dá)到91%左右；不同比例的水解酸化液投配比對于組合系統(tǒng)COD去除效果并沒有太大的影響，并且一直保持在一個(gè)較高的水平。

圖2 不同比例水解酸化液投配比下COD的去除效果

2.2 不同水解酸化液投配比下氨氮的去除效果

不同比例水解酸化液投配比下氨氮的去除效果如圖3所示。在工況1條件下，原水氨氮濃度的均值為31.66 mg/L，缺氧區(qū)末端出水氨氮濃度的均值為9.18 mg/L，厭氧區(qū)末端出水氨氮濃度的均值為8.68 mg/L，處理后氨氮濃度的均值為4.16 mg/L。在工況2條件下，原水氨氮濃度的均值為31.36 mg/L，缺氧區(qū)末端出水氨氮濃度的均值為9.72 mg/L，厭氧區(qū)末端出水氨氮濃度的均值為8.99 mg/L，而處理后氨氮濃度的均值為4.45 mg/L。在工況3條件下，原水氨氮濃度的均值為32.01 mg/L，缺氧區(qū)末端出水氨氮濃度的均值為9.72 mg/L，厭氧區(qū)末端出水氨氮濃度的均值為9.62 mg/L，處理后氨氮濃度的均值為3.97 mg/L。從圖3可以明顯看出，在組合系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，氨氮的濃度在整個(gè)處理過程之中有著兩次明顯的減少，第一次大幅度下降發(fā)生在缺氧池出水中，是由于混合液的回流導(dǎo)致缺氧池內(nèi)污水的濃度被稀釋，但是最新的一些研究報(bào)告則指出，也可能是因?yàn)樵谌毖醭貎?nèi)發(fā)生了硝化反應(yīng)[7]，第二次氨氮濃度的大幅度下降則發(fā)生在二沉池之中，是由于好氧池之中發(fā)生的硝化反應(yīng)；不同比例水解酸化液投配比對污水中氨氮的去除效果無明顯差異。

圖3 不同比例水解酸化液投配比下氨氮的去除效果

2.3 不同水解酸化液投配比下總氮的去除效果

不同比例水解酸化液投配比下總氮的去除效果如圖4所示。在工況1條件下，原水總氮濃度的均值為44.72 mg/L，處理后總氮濃度的均值為11.76 mg/L。在工況2條件下，原水總氮濃度的均值為43.60 mg/L，處理后總氮濃度的均值為14.33 mg/L。在工況3條件下，原水總氮濃度的均值為44.63 mg/L，處理后總氮濃度的均值為17.63 mg/L。在本次實(shí)驗(yàn)中，組合系統(tǒng)在不同工況下對總氮的去除率分別為73.62%、66.96%、60.52%。組合系統(tǒng)在工況1條件之下，末端出水總氮的濃度已經(jīng)達(dá)到了我國《城鎮(zhèn)污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB18918—2002中一級A的標(biāo)準(zhǔn)。工況2條件之下，末端出水總氮的濃度雖然也能滿足我國城鎮(zhèn)污水的排放標(biāo)準(zhǔn)，但是要高于工況1。工況3條件之下，末端出水總氮的濃度達(dá)到我國城鎮(zhèn)污水的排放標(biāo)準(zhǔn)。組合系統(tǒng)中，隨著水解酸化液投配比的減少，硝化細(xì)菌活性受到一定的影響，導(dǎo)致硝態(tài)氮的不斷累積，末端出水的總氮濃度升高，去除效率也隨之不斷下降[5]。綜合考慮，工況2為水解酸化液的最佳投配比。

圖4 不同比例水解酸化液投配比下總氮的去除效果

2.4 不同水解酸化液投配比下總磷的去除效果

不同比例水解酸化液投配比下總磷的去除效果如圖5所示。在工況1條件下，原水總磷濃度的均值為3.15 mg/L，缺氧區(qū)末端出水總磷濃度的均值為1.90 mg/L，厭氧區(qū)末端出水總磷濃度的均值為5.02 mg/L，處理后總磷濃度的均值為1.09 mg/L。在工況2條件下，原水總磷濃度的均值為3.56 mg/L，缺氧區(qū)末端出水總磷濃度的均值為2.02 mg/L，厭氧區(qū)末端出水總磷濃度的均值為9.86 mg/L，處理后總磷濃度的均值為0.83 mg/L。在工況3條件下，原水總磷濃度的均值為3.06 mg/L，缺氧區(qū)末端出水總磷濃度的均值為1.71 mg/L，厭氧區(qū)末端出水總磷濃度的均值為7.37 mg/L，處理后總磷濃度的均值為0.99 mg/L。由圖5可以明顯看出，當(dāng)水解酸化液的投配比為2∶1時(shí)，組合系統(tǒng)對污水中總磷的去除效率最高。

圖5 不同比例水解酸化液投配比下總磷的去除效果

綜上所述，當(dāng)水解酸化液的投加比例為2∶1時(shí)，組合系統(tǒng)對總磷的去除效果最好。當(dāng)將水解酸化液投配比改為3∶0時(shí)，厭氧池中會因?yàn)槲赐都铀馑峄憾鴮?dǎo)致處理過程中有機(jī)物含量匱乏，從而使得攝磷菌無法充分發(fā)揮作用；水解酸化液投配比調(diào)整為1∶1時(shí)，厭氧池內(nèi)有機(jī)物含量充足，但在缺氧池之中，有機(jī)物的含量不足，影響了缺氧池中的反硝化反應(yīng)[8]。由此可以看出，相較于工況1和工況3，工況2既能使得厭氧池中有機(jī)物含量充足，同時(shí)也能保證缺氧池中反硝化反應(yīng)的正常進(jìn)行。因此，水解酸化液的投配比2∶1為組合工藝的最佳投配比。

3 結(jié) 語

當(dāng)水解酸化液只添加到組合系統(tǒng)的缺氧池之中時(shí)，對于污水中總氮有很好的去除效果。當(dāng)水解酸化液的投配比調(diào)整為2∶1時(shí)，絮凝-倒置A2/O組合系統(tǒng)具有很好的除磷效果。綜上所述，選取水解酸化液的投配比2∶1為最佳投配比。